Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space

Introduction. Autonomous rendezvous and docking is an important technological capability that enables various spacecraft missions. It requires the real-time relative pose estimation i.e. determination of the position and attitude of a target object relative to a chaser. The usage of techniques based...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Кибернетика и вычислительная техника
Date:2017
Main Authors: Melnychuk, S.V., Gubarev, V.F., Salnikov, N.N.
Format: Article
Language:English
Published: Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України 2017
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/131495
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space / S.V. Melnychuk, V.F. Gubarev, N.N. Salnikov // Кибернетика и вычисл. техника. — 2017. — Вип. 4 (190). — С. 33-55. — Бібліогр.: 14 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1862573820274016256
author Melnychuk, S.V.
Gubarev, V.F.
Salnikov, N.N.
author_facet Melnychuk, S.V.
Gubarev, V.F.
Salnikov, N.N.
citation_txt Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space / S.V. Melnychuk, V.F. Gubarev, N.N. Salnikov // Кибернетика и вычисл. техника. — 2017. — Вип. 4 (190). — С. 33-55. — Бібліогр.: 14 назв. — англ.
collection DSpace DC
container_title Кибернетика и вычислительная техника
description Introduction. Autonomous rendezvous and docking is an important technological capability that enables various spacecraft missions. It requires the real-time relative pose estimation i.e. determination of the position and attitude of a target object relative to a chaser. The usage of techniques based on optical measurement has certain advantages at close range phases of docking. The purpose of the paper is to create a computer vision system, that estimates position and attitude of the target relative to the chaser. To develop the design of a computer vision system and suited mathematical methods. To use a new learning-based method, which can be implemented for the real-time execution with limited computing power. Methods. A non-standard approach to solving the problem was used. A combination of image processing techniques, machine learning, decision trees and piecewise linear approximation of functions were used. The tool of informative features computed by images was essentially used. Results. A two-stage algorithm, which involves training the computer vision system to recognize the attitude and position of the target in a changing lighting environment was developed. The calculation of the camera parameters was carried out to ensure a given accuracy of the solution of the problem. Conclusion. It was shown that the informative features can be used to create a highperformance on-board system for estimating relative attitude and position. Implementation of the proposed algorithm allows to create a competitive device for docking in space. Рассмотрена задача создания системы компьютерного зрения, предназначенной для определения относительного положения и ориентации целевого объекта известной формы на основе его изображений. Был использован метод, предполагающий машинное обучение системы для каждого отдельного целевого объекта. При рассмотрении существующей классификации признаков изображений было выяснено, что существует группа признаков, которые могут быть эффективно использованы для решения задачи определения положения и ориентации тела в пространстве. Возможность реализации предложенного метода с использованием информативных признаков подтверждена экспериментально с помощью моделирования. Полученные результаты позволяют создать на их основе систему компьютерного зрения для решения задачи автоматического сближения и стыковки космических аппаратов, в том числе с некооперируемыми объектами космического мусора. Розглянуто задачу створення системи комп'ютерного зору, яку призначено для визначення відносного положення і орієнтації цільового об'єкта відомої форми на основі його зображень. Розглянувши наявні класифікації ознак зображень, було з'ясовано, що є група ознак, які може бути ефективно використано для розв'язання завдання визначення положення і орієнтації тіла в просторі. Можливість реалізації запропонованого методу з використанням інформативних ознак підтверджена експериментально за допомогою моделювання. Було використано метод, який передбачає машинне навчання системи для кожного окремого цільового об'єкта. Отримані результати дозволяють створити на їх основі систему комп'ютерного зору для вирішення задачі автоматичного зближення і стикування космічних апаратів, в тому числі з об'єктами космічного сміття.
first_indexed 2025-11-26T08:21:48Z
format Article
fulltext
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-131495
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0452-9910
language English
last_indexed 2025-11-26T08:21:48Z
publishDate 2017
publisher Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України
record_format dspace
spelling Melnychuk, S.V.
Gubarev, V.F.
Salnikov, N.N.
2018-03-23T15:54:19Z
2018-03-23T15:54:19Z
2017
Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space / S.V. Melnychuk, V.F. Gubarev, N.N. Salnikov // Кибернетика и вычисл. техника. — 2017. — Вип. 4 (190). — С. 33-55. — Бібліогр.: 14 назв. — англ.
0452-9910
DOI: https://doi.org/10.15407/kvt190.04.033
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/131495
629.7.05; 681.518.3
Introduction. Autonomous rendezvous and docking is an important technological capability that enables various spacecraft missions. It requires the real-time relative pose estimation i.e. determination of the position and attitude of a target object relative to a chaser. The usage of techniques based on optical measurement has certain advantages at close range phases of docking. The purpose of the paper is to create a computer vision system, that estimates position and attitude of the target relative to the chaser. To develop the design of a computer vision system and suited mathematical methods. To use a new learning-based method, which can be implemented for the real-time execution with limited computing power. Methods. A non-standard approach to solving the problem was used. A combination of image processing techniques, machine learning, decision trees and piecewise linear approximation of functions were used. The tool of informative features computed by images was essentially used. Results. A two-stage algorithm, which involves training the computer vision system to recognize the attitude and position of the target in a changing lighting environment was developed. The calculation of the camera parameters was carried out to ensure a given accuracy of the solution of the problem. Conclusion. It was shown that the informative features can be used to create a highperformance on-board system for estimating relative attitude and position. Implementation of the proposed algorithm allows to create a competitive device for docking in space.
Рассмотрена задача создания системы компьютерного зрения, предназначенной для определения относительного положения и ориентации целевого объекта известной формы на основе его изображений. Был использован метод, предполагающий машинное обучение системы для каждого отдельного целевого объекта. При рассмотрении существующей классификации признаков изображений было выяснено, что существует группа признаков, которые могут быть эффективно использованы для решения задачи определения положения и ориентации тела в пространстве. Возможность реализации предложенного метода с использованием информативных признаков подтверждена экспериментально с помощью моделирования. Полученные результаты позволяют создать на их основе систему компьютерного зрения для решения задачи автоматического сближения и стыковки космических аппаратов, в том числе с некооперируемыми объектами космического мусора.
Розглянуто задачу створення системи комп'ютерного зору, яку призначено для визначення відносного положення і орієнтації цільового об'єкта відомої форми на основі його зображень. Розглянувши наявні класифікації ознак зображень, було з'ясовано, що є група ознак, які може бути ефективно використано для розв'язання завдання визначення положення і орієнтації тіла в просторі. Можливість реалізації запропонованого методу з використанням інформативних ознак підтверджена експериментально за допомогою моделювання. Було використано метод, який передбачає машинне навчання системи для кожного окремого цільового об'єкта. Отримані результати дозволяють створити на їх основі систему комп'ютерного зору для вирішення задачі автоматичного зближення і стикування космічних апаратів, в тому числі з об'єктами космічного сміття.
en
Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України
Кибернетика и вычислительная техника
Интеллектуальное управление и системы
Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space
Использование информационных признаков в системе компьютерного зрения космического аппарата для оценивания положения и ориентации
Використання інформаційних ознак у системі комп’ютерного зору космічного апарата для оцінювання положення та орієнтації
Article
published earlier
spellingShingle Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space
Melnychuk, S.V.
Gubarev, V.F.
Salnikov, N.N.
Интеллектуальное управление и системы
title Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space
title_alt Использование информационных признаков в системе компьютерного зрения космического аппарата для оценивания положения и ориентации
Використання інформаційних ознак у системі комп’ютерного зору космічного апарата для оцінювання положення та орієнтації
title_full Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space
title_fullStr Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space
title_full_unstemmed Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space
title_short Using Information Features in Computer Vision for 3d Pose Estimation in Space
title_sort using information features in computer vision for 3d pose estimation in space
topic Интеллектуальное управление и системы
topic_facet Интеллектуальное управление и системы
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/131495
work_keys_str_mv AT melnychuksv usinginformationfeaturesincomputervisionfor3dposeestimationinspace
AT gubarevvf usinginformationfeaturesincomputervisionfor3dposeestimationinspace
AT salnikovnn usinginformationfeaturesincomputervisionfor3dposeestimationinspace
AT melnychuksv ispolʹzovanieinformacionnyhpriznakovvsistemekompʹûternogozreniâkosmičeskogoapparatadlâocenivaniâpoloženiâiorientacii
AT gubarevvf ispolʹzovanieinformacionnyhpriznakovvsistemekompʹûternogozreniâkosmičeskogoapparatadlâocenivaniâpoloženiâiorientacii
AT salnikovnn ispolʹzovanieinformacionnyhpriznakovvsistemekompʹûternogozreniâkosmičeskogoapparatadlâocenivaniâpoloženiâiorientacii
AT melnychuksv vikoristannâínformacíinihoznakusistemíkompûternogozorukosmíčnogoaparatadlâocínûvannâpoložennâtaoríêntacíí
AT gubarevvf vikoristannâínformacíinihoznakusistemíkompûternogozorukosmíčnogoaparatadlâocínûvannâpoložennâtaoríêntacíí
AT salnikovnn vikoristannâínformacíinihoznakusistemíkompûternogozorukosmíčnogoaparatadlâocínûvannâpoložennâtaoríêntacíí