Система навигации по снимкам: первые соображения

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 27 ноя 2015, 20:44

E.Mach писал(а):1.3 Генератор дополняет симулятор, но пересекается с ним лишь частично. Тем не менее, разработку единой системы считаю необходимой. Это позволит более полно моделировать поведение КА в комплексе на заключительных этапах, моделировать различные сбои и т.п.
1.4 Анализ изображений – основа нашей системы. Однако мы имеем возможность расширить ее дополнительной информацией от навигационной аппаратуры.

Вот я и надеялся, что будет разрабатываться программа, полностью моделирующая наш аппарат!

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 27 ноя 2015, 20:45

E.Mach писал(а):1.8 Одна из подзадач – пеленгация солнца и других ключевых звезд. Ориентирование по звездам может оказаться более простой задачей, чем использование лунной поверхности. Но звезды могут помочь лишь в определении угловых скоростей КА, линейные скорости и координаты нужно определять по изображению поверхности.

Безусловно, это намного более простая задача.
Вот один из многих примеров:
http://larryo.org/astronomy/software/unimap/

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 27 ноя 2015, 20:46

E.Mach писал(а):Сейчас этап поиска и анализа материалов. Тащите все, что найдете:
- Примеры существующих решений;
- Публикации по этой и смежным темам;
- Фотографии лунной поверхности, топографические карты, модели. Вообще, кто-то должен обобщить все данные по Луне и сложить их в одно место, не только для этой задачи, но и для всего проекта в целом.

Я уже предлагал как вариант тащить сюда:
ftp://gionov:NG@46.45.15.20/ToWrite

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 27 ноя 2015, 20:50

dmitriy.kabanchuk писал(а):Я бы свёл всё сравнение по самым заметным и различимым кратерам.

Вблизи будет виден обычно только небольшой кусочек кратера, а выбранные кратеры будут далеко за горизонтом. Надо иметь карту всей поверхности, чтобы можно было ориентироваться в любой точке.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 27 ноя 2015, 20:54

E.Mach писал(а):Это мы еще посмотрим как эти кратеры выглядят при различных углах освещения. У меня есть подозрение, что из-за теней они станут неразличимы.
В железе не специалист, но первый пентиум жрет как утюг, думаю будет использоваться что-то вроде атома. Да и камеры можно из телефона выковырять, зачем брать плохие? В оптике тоже не специалист, да.

Для начала можно считать, что солнце высоко и теней нет. Ориентироваться только на этой местности, а близко к терминатору и на ночной стороне не стоит :-)
Очевидно имелось в виду не потребление энергии процессором, а его функциональность, то есть быстродействие.
Да, я тоже давно предлагаю побольше мини-камер для сотовых телефонов. Причём с минимальным количеством пикселей и без подстраиваемой фокусировки.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение Ejj » 27 ноя 2015, 20:59

gionov писал(а):50 метров на пару пикселей потребуют для хранения карты 60 гигабайт

В "Томагавках" была реализована точность выхода на цель в 15 метров по Теркому при объеме бортовой памяти в первые десятки килобайт.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 27 ноя 2015, 21:00

Не понял о чём Вы. Делим площадь Луны на площадь пикселя - получаем 60 гигабайт.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение Ejj » 27 ноя 2015, 21:07

Любую задачу можно решить разными способами.
В Теркоме "Томагавка" осуществлялась селекция характерных, заранее заданных, ориентиров на местности - и только их координаты и изображения на борту хранились. Что сокращало потребный объем бортовой памяти до названного значения.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 27 ноя 2015, 21:21

Ну, в принципе, да, можно от карты в высоком разрешении оставить лишь узенький экваториальный пояс и приполярные области и ориентироваться в момент пролёта через них. А в остальной части использовать низкое разрешение.
Кстати, какого разрешения карта Луны сейчас имеется? LRO?

cynepkot
Сообщений: 24
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 12:31

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение cynepkot » 28 ноя 2015, 03:21

E.Mach писал(а):думаю будет использоваться что-то вроде атома


Лучше, всё же, на мой взгляд брать что-то с хорошим GPU на борту. Считать свёртки на одном ядре, бр-р-р! Или вообще FPGA внедрить. Или, чем чёрт не шутит, https://www.parallella.org.

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение maxrez » 28 ноя 2015, 14:08

По моему, нужно сначала составить список компьютерных ядер для космического использования. Их не так уж и много. Потом уже из этого списка выбирать ядро которое справиться с задачей.
FPGA конечно хорошо, но комерческое FPGA космос переносит хуже чем комерческое MCU. А космическое нам не по карману. Самое дешевое стоит около 10000 $.
Кроме того как именно на FPGA можно решить проблему навигации?
Я думаю, что еще рано выбирать электронные компоненты. Сначала надо рещить эту проблему математически. Потом станет понятно какое железо использовать и какие модули для него писать.
Кто способен решить это например в Matlab?

И еще: осуществлять навигацию только по снимкам чревато проблемами. А что если железо даст сбой? Нужен еще один способ. Например радио. С помощью измерения эфекта доплера несколькими приемниками.

lead_seller
Сообщений: 7
Зарегистрирован: 28 ноя 2015, 15:54

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение lead_seller » 28 ноя 2015, 16:08

Здравствуйте. А если посмотреть на программно-аппаратную реализацию задач анализа изображений? Как, например, это делали немцы в задаче распознавания автомобильных знаков - часть задачи (фильтрацию) они гоняли на небольших ПЛИС, а часть задачи уже в виде ПО на процессоре. Скажем те же медианные фильтры, не должны занять много вентилей ПЛИС, и вполне поместятся в ресурсы какого-нибудь CPLD-семейства.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 28 ноя 2015, 17:59

Здесь задача распознавания не стоит. То есть мы не должны узнавать небольшой фрагмент из огромного объёма изображений. Нужно лишь найти сдвиг двух перекрывающихся изображений в одной ориентации и масштабе.

lead_seller
Сообщений: 7
Зарегистрирован: 28 ноя 2015, 15:54

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение lead_seller » 28 ноя 2015, 18:37

Они на ПЛИС не распознавали, они брали изображение с курсовой камеры автомобиля, и определяли участок изображения, на котором расположен этот знак. Потом уже этот участок передавали в алгоритм распознавания. Делали они это на основе медианных фильтров - выделяли контуры объектов на изображении, и сравнивали контуры. И работу этих самых фильтров они ускоряли на ПЛИСах.

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение maxrez » 28 ноя 2015, 20:01

lead_seller писал(а):Они на ПЛИС не распознавали, они брали изображение с курсовой камеры автомобиля, и определяли участок изображения, на котором расположен этот знак. Потом уже этот участок передавали в алгоритм распознавания. Делали они это на основе медианных фильтров - выделяли контуры объектов на изображении, и сравнивали контуры. И работу этих самых фильтров они ускоряли на ПЛИСах.


Всё можно сделать. Но опять повторюсь. Нужно эту проблему решить математически. Потом будет понятно какую электронику нужно использовать.

lead_seller
Сообщений: 7
Зарегистрирован: 28 ноя 2015, 15:54

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение lead_seller » 29 ноя 2015, 10:05

ну прежде чем проблему решать, проблему нужно сформулировать. Извините если повторяюсь, просто в этой теме нет конкретной формулировки проблемы навигации.
Я так понимаю, на одном входе имеем большую и полную карту лунной поверхности, развернутую в прямоугольник, широкая сторона которого параллельна лунному экватору.
На втором входе изображение с бортовой камеры, при этом это изображение искажено:
1) шарообразностью луны
2) повернуто, из-за наклона орбиты относительно лунного экватора
3) Имеет тени, из-за рельефа лунной поверхности
4) Допишите свое
В качестве третьего входа - примерная информация где сейчас наш спутник находится, вот тут бы конечно знать насколько информация примерная.
Имея эту информацию необходимо четко сопоставить центр изображения с бортовой камеры, с точкой на справочной карте, соответствующей текущим координатам спутника.
Я правильно понимаю данную задачу?

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 29 ноя 2015, 10:45

Ну примерно так, я её представляю следующим образом:
Карта луны записана в тетрадереве, полученном разбиением треугольников икосаэдра для симметрии всех точек поверхности и быстрого построения изображения нужного участка в нужном разрешении (этот класс у меня написан и замечательно работает, если что).
1) Для текущего положения и ориентации класс может сгенерировать изображение, которое должно быть снято.
2) Оно сравнивается с реальной фотографией и находится небольшой сдвиг(существенно меньший, чем размер кадра) и поворот.
3) Поворот сразу добавляется к ориентации аппарата, если превышает ожидаемую погрешность своей величины.
4) Сдвиг используется для коррекции расчётных значений эксцентриситета, большой полуоси, долготы периселия и наклонения. Для этого фазовые координаты сначала конвертируются в оскулирующую орбиту, параметры орбиты корректируются и производится обратный перевод в фазовые координаты.
Линейная величина поправки порядка 100 метров, угловая - порядка 0.1 градуса.

lead_seller
Сообщений: 7
Зарегистрирован: 28 ноя 2015, 15:54

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение lead_seller » 29 ноя 2015, 11:46

Исходя из написанного, сейчас основной задачей является быстрое нахождение смещения реальной фотографии относительно сгенерированной.
Есть два вопроса - точность масштаба сгенерированного изображения относительно реального, и разница в сферическом искажении сгенерированного и реального изображения.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 29 ноя 2015, 12:33

Совмещение также легко сделать путём рекурсивного увеличения кадра в 2 раза. Начинать можно с уменьшенного снимка размером 16х16 пикселей. Время полной процедуры сравнения для снимков размером 1024х1024 у меня для изображений Плутона составляет около 100 мс. Но можно оптимизировать алгоритм и уменьшить ещё на порядок.
Сгенерированное изображение совпадает с реальным по геометрии (при преобразовании учитывается геометрия и даже дисторсия объектива).
Для примера сравнения вот сгенерированное изображение Плутона и реальный снимок:
lor_0299127143_0x630_sci_3_SwZ.jpg
lor_0299127143_0x630_sci_3_SwZ.jpg (56.18 KiB) 3221 просмотра

Артефакты в нижней части диска связаны с не до конца отлаженной процедуры построения карты, а не с алгоритмом генерации изображения.
lor_0299127143_0x630_sci_3.jpg
lor_0299127143_0x630_sci_3.jpg (76.6 KiB) 3221 просмотра
Последний раз редактировалось gionov 29 ноя 2015, 12:55, всего редактировалось 2 раз.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Система навигации по снимкам: первые соображения

Сообщение gionov » 29 ноя 2015, 12:42

Берём кадр 16х16 и начинаем находить минимум метрики при смещениях, возрастающих от нуля до 8 (всего (2*8+1)^2=289 смещений). После нахождения оптимального смещения возвращаемся к кадру 32х32, смещение умножаем на два и от него осматриваемся на 4 пикселя ( всего (2*4+1)^2=81 смещений). И так далее до исходного размера. На последнем шаге для ускорения можно рассматривать смещение всего на 2 пикселя от ожидаемого оптимального (нужно посчитать метрику для полного кадра всего 25 раз).


Вернуться в «Обоснование выбора целевой аппаратуры»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость