7 / 19
Моделирование операции приближения космического манипуляционного робота…
7
5) выполняется анализ сцены и поиск среди всех найденных
окружностей (или эллипсов), принадлежащих мишени, и определя-
ются координаты их центров.
Поскольку при определении расстояния до мишени используются
линеаризованные уравнения (7) и (8),
корректное выполнение расче-
тов возможно только при соблюдении следующих условий:
углы поворота плоскости мишени относительно плоскости
камеры не должны превышать 20
;
линия, проходящая через центры боковых реперов мишени,
должна быть повернута относительно горизонтали камеры не более
чем на 20
.
Эти условия всегда выполняются в режимах близкого движения
КМР.
При проведении экспериментов и расчетов в качестве мишени
использован макет мишени ERA в виде площадки черного цвета с
двумя кругами-реперами белого цвета диаметром 20 мм, с расстояни-
ем между центрами 140 мм. В центре макета перпендикулярно пло-
щадке установлен прямой цилиндр высотой 32 мм и диаметром
20 мм. Боковая поверхность цилиндра окрашена в черный цвет, верх-
нее его основание
в белый и является третьим кругом-репером
мишени. Расстояние между центрами каждого из боковых кругов и
центром основания цилиндра составляет 70 мм.
Формирование и фильтрация
видеоизображения мишени.
Ввод
изображения с видеокамеры в СТЗ ФМС осуществляется с использова-
нием цифровой системы ввода изображения (ЦСВИ) ВИДЕОСКАН-
415-ВО/50. Программное обеспечение (ПО) ЦСВИ выполняет не толь-
ко ввод изображения с матрицы камеры, но и необходимые инициали-
зирующие и завершающие действия при работе с оборудованием. При
первичной обработке изображений мишени используется библиотека
OpenCV (Open Source Computer Vision Library) [4], содержащая большое
количество алгоритмов фильтрации шумов [5] (Гаусса, Лапласа, меди-
анные методы сглаживания и др.).
Выделение границ контуров
.
Для нахождения границ и выделе-
ния контуров в отфильтрованном изображении также используется
библиотека OpenCV (метод Canny [6, 7]). На рис. 4 представлен кадр
отфильтрованного изображения макета мишени с «оконтуренными»
по методу Canny объектами.
Распознавание объектов.
Для решения задачи распознавания
мишени составлен алгоритм и разработано ПО распознавания кривых
в форме эллипсов и окружностей среди контуров кадра изображения.
Окружности приобретают форму эллипса при их рассмотрении под
некоторым углом, что обязательно происходит в реальности. Алго-
ритм распознавания состоит из нескольких этапов.