МАШИННОЕ ЗРЕНИЕ ДЛЯ КОСМОНАВТА

© И.В.Воронец, Д.А.Забавников, Д.А.Темарцев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов"
2001 г.

Прообразом «космических городов», создание которых на орбите предвидел К.Э. Циолковский, можно рассматривать космическую станцию «Мир» и международную космическую станцию (МКС). Развитие и активное существование таких «городов» предполагает наращивание объекта путём последовательного причаливания отдельных модулей и обеспечивающих необходимый грузовой поток кораблей. Причаливание осуществляется на основе измерения параметров относительного движения (ПОД), которое выполняется или контролируется космонавтом.

Авторы исследовали метод автоматизации оптического канала визира специального космонавта (ВСК). Создана математическая модель, реализующая предложенный в методе алгоритм распознавания изображения мишени МКС и определения ПОД.

Изображение ВСК с видеокамеры поступает в компьютер и записывается на жёсткий диск в виде последовательности файлов с расширением BMP. Файлы дискретно, в реальном масштабе времени, считываются в оперативную память с выводом изображения ВСК на экран. Для достоверного распознавания космонавт расставляет на изображении 7 характерных точек: четыре — для сетки ВСК, две — для подложки мишени и одну — для выносного креста. После ввода последней точки программа автоматически начинает уточнять (поиск середин линий) и сопровождать (уточнение после смены кадра) характерные точки. Сопровождение осуществляется по максимуму для белого (минимуму для чёрного) и по середине интервалов, полученных между максимумами дифференциалов изображения. По уточнённым точкам определяются ПОД — дальность, углы ориентации, углы пеленга, угол взаимного крена. Скорость и угловая скорость линии визирования определяется дифференцированием.

Для тестирования программы было использовано изображение круглой мишени МКС в ВСК на тренажёре ручной стыковки «Дон-Союз». Изображение записывалось видеокамерой JVC GR-DVL45A формата Mini-DV. Тест статических изображений мишени МКС в ВСК показал вы¬сокую точность определения ПОД. Тест динамического процесса (один кадр в секунду) показал устойчивое сопровождение мишени при неподвижной видеокамере.

Достоинством программы является то, что она имеет открытую архитектуру для исследований, позволяет вводить исходные данные 3-х типов: константы загрузки файлов, константы обработки изображения, константы геометрии мишени и стыкуемых объектов.

В докладе будет продемонстрирована работа программы и представлены ограничения алгоритма, рекомендации по его использованию и предложения по его дальнейшему совершенствованию.