Робота системи технічного зору по елементах поверхні космічного апарата в умовах її неповної видимості
The problem of tracking reference objects by a computer vision system designed to estimate the relative position and attitude of uncooperative spacecraft at short distances is considered. This vision system is an integral part of the onboard control system for autonomous rendezvous and docking in sp...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/78 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Репозитарії
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-78 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-13T12:38:24Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
система технічного зору некооперований космічний апарат автоматичне зближення визначення положення і орієнтації обробка зображень |
| spellingShingle |
система технічного зору некооперований космічний апарат автоматичне зближення визначення положення і орієнтації обробка зображень Melnychuk, Serhii Shevchenko, Volodymyr Робота системи технічного зору по елементах поверхні космічного апарата в умовах її неповної видимості |
| topic_facet |
система технічного зору некооперований космічний апарат автоматичне зближення визначення положення і орієнтації обробка зображень computer vision system uncooperative spacecraft autonomous rendez-vous pose determination image processing система технического зрения некооперированный космический аппарат автоматическое сближение определение положения и ориентации обработка изображений |
| format |
Article |
| author |
Melnychuk, Serhii Shevchenko, Volodymyr |
| author_facet |
Melnychuk, Serhii Shevchenko, Volodymyr |
| author_sort |
Melnychuk, Serhii |
| title |
Робота системи технічного зору по елементах поверхні космічного апарата в умовах її неповної видимості |
| title_short |
Робота системи технічного зору по елементах поверхні космічного апарата в умовах її неповної видимості |
| title_full |
Робота системи технічного зору по елементах поверхні космічного апарата в умовах її неповної видимості |
| title_fullStr |
Робота системи технічного зору по елементах поверхні космічного апарата в умовах її неповної видимості |
| title_full_unstemmed |
Робота системи технічного зору по елементах поверхні космічного апарата в умовах її неповної видимості |
| title_sort |
робота системи технічного зору по елементах поверхні космічного апарата в умовах її неповної видимості |
| title_alt |
Operation of the computer vision system on the spacecraft surface elements with its partial visibility Работа системы технического зрения по элементам поверхности космического аппарата в условиях ее неполной видимости |
| description |
The problem of tracking reference objects by a computer vision system designed to estimate the relative position and attitude of uncooperative spacecraft at short distances is considered. This vision system is an integral part of the onboard control system for autonomous rendezvous and docking in space. The problem under consideration arises when determining the initial data for the well-known PnP problem, in which the position and orientation of a body in space is determined by the images of control points, obtained by a perspective projection camera. The position of the control points relative to the coordinate system of the target body must be known. Since the target body is an abstract uncooperative spacecraft, only obvious visible inhomogeneities of its surface can be used to determine the control points. Therefore, the problem arises — how to choose control points so that they are tied to the surface of the body, and could be found with high accuracy in images under different external shooting conditions. One of the possible solutions is to use for binding small-sized structural elements of an uncooperative spacecraft, which are most likely present on its surface. Then the control point is bound to the known shape of the surface of the corresponding element, and its position on the image is determined through pattern recognition. This article discusses the case of using computer vision with a monocular camera. We consider operation at close distances, when only a part of the docking side of the target spacecraft is in the camera's field of view. Elements placed on its surface are used as reference objects. A method is proposed for finding the positions of control points on images for a certain class of reference objects during periodic shooting. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/78 |
| work_keys_str_mv |
AT melnychukserhii operationofthecomputervisionsystemonthespacecraftsurfaceelementswithitspartialvisibility AT shevchenkovolodymyr operationofthecomputervisionsystemonthespacecraftsurfaceelementswithitspartialvisibility AT melnychukserhii rabotasistemytehničeskogozreniâpoélementampoverhnostikosmičeskogoapparatavusloviâheenepolnojvidimosti AT shevchenkovolodymyr rabotasistemytehničeskogozreniâpoélementampoverhnostikosmičeskogoapparatavusloviâheenepolnojvidimosti AT melnychukserhii robotasistemitehníčnogozorupoelementahpoverhníkosmíčnogoaparatavumovahíínepovnoívidimostí AT shevchenkovolodymyr robotasistemitehníčnogozorupoelementahpoverhníkosmíčnogoaparatavumovahíínepovnoívidimostí |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:36Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:36Z |
| _version_ |
1847373349851758592 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-782024-03-13T12:38:24Z Operation of the computer vision system on the spacecraft surface elements with its partial visibility Работа системы технического зрения по элементам поверхности космического аппарата в условиях ее неполной видимости Робота системи технічного зору по елементах поверхні космічного апарата в умовах її неповної видимості Melnychuk, Serhii Shevchenko, Volodymyr система технічного зору некооперований космічний апарат автоматичне зближення визначення положення і орієнтації обробка зображень computer vision system uncooperative spacecraft autonomous rendez-vous pose determination image processing система технического зрения некооперированный космический аппарат автоматическое сближение определение положения и ориентации обработка изображений The problem of tracking reference objects by a computer vision system designed to estimate the relative position and attitude of uncooperative spacecraft at short distances is considered. This vision system is an integral part of the onboard control system for autonomous rendezvous and docking in space. The problem under consideration arises when determining the initial data for the well-known PnP problem, in which the position and orientation of a body in space is determined by the images of control points, obtained by a perspective projection camera. The position of the control points relative to the coordinate system of the target body must be known. Since the target body is an abstract uncooperative spacecraft, only obvious visible inhomogeneities of its surface can be used to determine the control points. Therefore, the problem arises — how to choose control points so that they are tied to the surface of the body, and could be found with high accuracy in images under different external shooting conditions. One of the possible solutions is to use for binding small-sized structural elements of an uncooperative spacecraft, which are most likely present on its surface. Then the control point is bound to the known shape of the surface of the corresponding element, and its position on the image is determined through pattern recognition. This article discusses the case of using computer vision with a monocular camera. We consider operation at close distances, when only a part of the docking side of the target spacecraft is in the camera's field of view. Elements placed on its surface are used as reference objects. A method is proposed for finding the positions of control points on images for a certain class of reference objects during periodic shooting. Решается задача отслеживания перемещения реперных объектов на изображениях, получаемых системой технического зрения, предназначенной для измерения относительного положения и ориентации некооперированных космических аппаратов на малых расстояниях в составе системы обеспечения автоматической стыковки. Данная задача возникает при формировании исходных данных для так называемой задачи PnP, в которой положение и ориентация тела в пространстве определяются изображениями контрольных точек поверхности этого тела, полученными камерой перспективной проекции. При этом положения контрольных точек в отношении системы координат целевого тела должны быть известны. Поскольку целевым телом выступает абстрактный некооперированный космический аппарат, для определения контрольных точек могут использоваться только видимые неоднородности его поверхности. Поэтому возникает вопрос, как выбирать контрольные точки, чтобы они были привязаны к поверхности тела и могли быть найдены с высокой точностью на изображениях при разных внешних условиях съемки. Одним из вариантов решения является использование привязки мелкоразмерных конструктивных элементов некооперированного космического аппарата, которые с большой вероятностью будут присутствовать на его поверхности. Тогда привязка контрольной точки осуществляется к известной форме поверхности соответствующего элемента, а определение ее положения на изображении выполняется через распознавание соответствующего образа. В данной статье рассматривается случай использования системы технического зрения с монокулярной камерой. Рассматривается этап работы на близких расстояниях, когда в поле зрения камеры находится участок стыковочной поверхности с размещенными на ней элементами, используемыми как реперные. Предложен метод нахождения на изображениях положения точек привязки отдельного класса реперных объектов при выполнении периодической съемки. Вирішується задача відстеження переміщення реперних об’єктів на зображеннях, що отримуються системою технічного зору, призначеною для вимірювання відносного положення і орієнтації некооперованих космічних апаратів на малих відстанях у складі системи забезпечення автоматичного стикування. Дана задача виникає при формуванні вихідних даних для так званої задачі PnP, в якій положення та орієнтація тіла у просторі визначаються за зображеннями контрольних точок поверхні цього тіла, отриманими камерою перспективної проєкції. При цьому положення контрольних точок відносно системи координат цільового тіла мають бути відомими. Оскільки цільовим тілом виступає абстрактний некооперований космічний апарат, для визначення контрольних точок можуть використовуватися лише наявні видимі неоднорідності його поверхні. Тому виникає запитання, як вибирати контрольні точки, щоб вони були прив’язані до поверхні тіла і могли бути знайдені з високою точністю на зображеннях за різних зовнішніх умов зйомки. Одним із варіантів вирішення є використання для прив’язки дрібнорозмірних конструктивних елементів некооперованого космічного апарата, які з великою ймовірністю будуть присутні на його поверхні. Тоді прив’язка контрольної точки здійснюється до відомої форми поверхні відповідного елемента, а визначення її положення на зображенні виконується через розпізнавання відповідного образу. У даній статті розглядається випадок використання системи технічного зору з монокулярною камерою. Розглядається етап роботи на близьких відстанях, коли в полі зору камери знаходиться ділянка поверхні стикування з розміщеними на ній елементами, що використовуються як реперні. Запропоновано метод знаходження на зображеннях положення точок прив’язки окремого класу реперних об’єктів при виконанні періодичної зйомки. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2023-08-03 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/78 10.34229/2786-6505-2022-2-8 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 67 № 2 (2022): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 113-127 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 67 № 2 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 113-127 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 67 No. 2 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 113-127 2786-6505 2786-6491 10.34229/2786-6505-2022-2 uk https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/78/170 Copyright (c) 2022 Serhii Melnychuk, Volodymyr Shevchenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |