автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система трассировки движения транспортного средства

На правах рукописи

005003662

Звонарев Дмитрий Александрович

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ТРАССИРОВКИ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Специальность: 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 НОЯ 2011

Тула 2011

005003662

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор ЛАРКИН Евгений Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Панарин Владимир Михайлович

Ведущее предприятие:

кандидат технических наук Чугреев Алексей Александрович

ОАО «Научно-производственное предприятие «Связь», Тульская обл., п. Ясная Поляна

/со

Защита состоится «20 » ^¿¿'¿/(^/ОЯ 2011 г. в //-"часов на заседании диссертационного советаД 212.271.07 при ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет» (3000012, Тула, проспект Ленина, 92, 9-101).

• С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Тульского государственного университета».

Автореферат разослан « » //¿>я£рЯ 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ф.А. Данилкин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Мобильные информационные роботы достаточно широко применяются в промышленности, военном деле, при экологическом мониторинге и т.п. Большинство существующих мобильных роботов способны функционировать только под непосредственным контролем оператора, в строго детерминированной среде и с заранее заданными алгоритмами движения. При расширении области функционирования робота возникает проблема трассировки его движения. Глобально проблема трассировки решается за счет применения спутниковой навигации и применения карт местности. Однако, в процессе движения по трассе возможно возникновение непреодолимых препятствий в виде микрорельефа местности. Поэтому, при сохранении общего направления движения мобильный робот должен оценивать характер препятствий и выбирать такую траекторию, которая бы соответствовала возможностям энергетической установки, трансмиссии и движителей транспортного средства.

Указанные обстоятельства привели к необходимости и актуальности решения задачи нижнего уровня управления: выявления препятствий на пути следования транспортного средства и выбора параметров движения с учетом реальных характеристик энергетической установки, движителей, массы транспортного средства и его текущего пространственного положения. Указанная задача может быть решена с помощью информационно-измерительной системы трассировки движения, установленной на мобильном роботе, й проводящей видеомониторинг окружающей среды.

В практических случаях решение задачи трассировки движения осложняется тем, что сигналы с ТВ-камер, входящих в систему и образующих подсистему технического зрения, являются слабоконтрастными, нестационарными и сопровождается естественными или искусственно создаваемыми помехами. В этих условиях информационно-измерительная система должна решать следующие задачи: выделения специфических участков сигнала, по которым может бьгть идентифицированы препятствия, оценки по сигналам пространственного положения и сигналам ТВ-камер параметров препятствий, а также возможности преодоления препятствий роботом.

Вопросы выделения из видеосигнала информации о наличии и характере препятствий, расположенных по трассе мобильного робота, и определения возможностей робота по их преодолению на основании модели, учитывающей динамические свойства транспортного средства, в настоящее время решены недостаточно, что определяет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации.

Объектом исследования диссертационной работы являются информационно-измерительная система дистанционного измерения параметров трассы, определение текущего пространственного положения робота и оценка преодо-лимости возникающих по трассе движения препятствий.

Предметом исследования диссертационной работы являются параметры движения транспортного средства по пересеченной местности, методы обнаружения и идентификации сигналов, несущих информацию о препятствиях,

встречающихся по трассе движения, а также методы расчета параметров препятствий и их преодолимое™.

Методы проектирования информационно-измерительных систем, позволяющих оценивать пространственное положение предметов наблюдаемой сцены, могут быть применены в машиностроительной, строительной, горнодобывающей, химической, и других отраслях промышленности.

Общей, теорией обработки и идентификации сигналов в информационно-измерительных системах различных типов типа занимались К.Блатгер, Р.Гон-салес, А.Л.Горелик, У.Гренандер, И.Добеши, Р.Дуда, В.В.Еремеев, В.К.Злобин, Дж.Купер, К.Макгиллем, В.В.Моттль, Л.В.Новиков; А.Розенфельд, Л.И.Розоно-эр, В.С.Титов, К.Фукунага, П.Харт, Л.П.Ярославскмй и др. Основы моделирования движения транспортных средств изложены в трудах А.А.Силаева.

Из всех существующих подходов к идентификации и определению параметров препятствий, встречающихся по трассе движения транспортных средств, наиболее продуктивным представляется подход, основанный на аналитических методах математического моделирования, что позволяет целенаправленно планировать будущие свойства информационно-измерительной системы. Для этого в диссертации использованы теории механики, системного анализа, обработки изображений, вейвлет-анализа.

Цель диссертационной работы состоит в повышении эффективности функционирования информационно-измерительных систем трассировки движения транспортных средств при дистанционном измерении параметров препятствий за счет выделения информации о препятствиях в видеосигнале и оценки возможности их преодоления транспортным средством с известными техническими характеристиками.

В соответствии с поставленной целью, в диссертации поставлены и решены следующие задачи.

1. Анализ существующих конструкций транспортных средств и формирование типовой схемы его информационно-измерительной и управляющей системы, а также выбраны методы исследования системы.

2. Построение модели продольного движения и маневров по углу курса транспортного средства по пересеченной местности с колесными и гусеничными движителями с учетом их конструктивных особенностей и параметров двигательной установки и трансмиссии.

3. Определение пространственного положения робота, а также предельные значения углов, при которых в процессе преодоления препятствий транспортным средством происходит его опрокидывание.

4. Разработка модели формирования сигнала в информационно-измерительной системе трассировки движения и получены зависимости определения дальности до выделенных точек в бинокулярной подсистеме технического зрения.

5. Определение влияния аберраций подсистемы технического зрения на точность измерения дальности.

6. Разработка метода выделения идентичных фрагментов на левом и правом изображениях подсистемы бинокулярного технического зрения.

7. Разработка метода поиска характерных точек в строках изображения с применением вейвлет-анализа.

8. Разработка метода формирования виртуального рельефа по измеренным расстояниям до выделенных точек и пространственному положению транспортного средства.

9. Проведение экспериментальной проверка разработанных методов определения дальности на макете подсистемы бинокулярного технического зрения.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. Построена общая математическая модель продольного движения и маневров по углу курса транспортных средств с гусеничными и колесными движителями, включающая зависимость, определяющую пространственное положение подрессоренной многоопорной платформы на разновысоких точках опоры в состоянии покоя, и определены условия, при которых препятствия, расположенные по трассе движения, являются непреодолимыми.

2. Построена модель определения дальности в подсистеме бинокулярного технического зрения с учетом реальных аберраций объектива и реальных характеристик фотоэлектронного преобразователя.

3. Разработан метод выделения идентичных участков на левом и правом изображениях подсистемы технического зрения, а также метод^ поиска строк изображения, содержащих контрастные фрагменты с использованием вейвлет-анализа.

4. Разработан метод формирования виртуального рельефа по измеренным расстояниям до выделенных точек и пространственному положению транспортного средства.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные в диссертации методы ориентированы на использование при проектировании информационно-измерительных систем технического зрения, обеспечивающих определение параметров рельефа по трассе движения транспортного средства.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается результатами натурных испытаний информационно-измерительной системы технического зрения, а также внедрением результатов в производство.

Положения, выносим ые на защиту.

1. Математическая модель продольного движения транспортного средства, по пересеченной местности с определением преодолимое™ препятствий, расположенных по трассе движения.

2. Метод определения дальности в информационно-измерительной подсистеме бинокулярного зрения.

3. Метод поиска строк изображения, содержащих контрастные фрагменты с использованием вейвлет-анализа с последующим выделением идентичных участков на левом и правом изображениях в бинокулярной подсистеме технического зрения

4. Разработан метода формирования виртуального рельефа по измеренным расстояниям до выделенных точек и пространственному положению транспортного средства.

Реализация и внедрение результатов. Предложенные в диссертации методы реализованы автором в ОАО «НПП«Связь»».

Ряд теоретических положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре ((Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Информационные устройства и системы в робототехнике», «Системы технического зрения роботов».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский государственный университет, 2008.

2. Магистерская научно-техническая конференция. - Тула, Тульский государственный университет, 2008.

3. XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский государственный университет, 2009.

4. Научно-техническая конференция Интеллект-2009. - Тула, Тульский государственный университет, 2009.

5. Проблемы управления электротехническими объектами. - Тула, Тульский государственный университет, 2010

6. Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21. XXI Международная научная конференция. - Саратов, Саратовский государственный технический университет. 2010.

7. Международная молодежная научная конференция ((XXXVI Гагарин-ские чтения»; - Москва, Московский авиационно-технологический институт, 2010.

8. Проблемы специального машиностроения. XI Всероссийской научно-техническая конференция. Тула, Тульский государственный университет, 2011.

• 9. Научно-техническая конференция Интеллскт-2011. - Тула, Тульский государственный университет, 2011.

По теме диссертации опубликовано 19 работ, включенных в список литературы, в том числе: 9 статей, 10 публикаций, представляющих собой материалы или тезисы докладов международных и межвузовских научно-технических конференций, 1 статья в сборнике, рекомендуемом ВАК РФ для публикаций материалов диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, изложенных на 137 страницах машинописного текста и включающих 52 рисунка и 2 таблицы, заключения, списка использованной литературы из 177 наименований.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОДЕРЖАНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дана постановка задачи создания информационно-измерительных и управляющих систем мобильных колесных роботов, автономно перемещающихся по пересеченной местности.

В первом разделе на основании обзора существующих мобильных роботов составлена их обобщенная структурная схема и показано, что современная

приборная база позволяет решать задачу обнаружения и преодоления препятствий, появляющихся на трасе движения транспортного средства.

Для обнаружения препятствий в информационно-измерительную систему трассировки движения включены сенсоры угловой ориентации транспортного средства в пространстве, бинокулярная подсистема технического зрения, а также блок выбора текущего направления движения. Показано, что на возможность преодоления препятствий мобильным роботом влияют такие его конструктивные особенности, как энергетическая установка, в качестве которой может использоваться двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель, тип движителей, трансмиссия.

Исследуемая бинокулярная подсистема технического зрения, приведенная на рис. 1, включает двигатель 1 горизонтального наведения, редуктор 2; поворотную платформу 3; левую и правую ТВ-камеры 4; двигатель 5 вертикального наведения; шарнир 6. Поворотная платформа, осуществляет наведение ТВ-камер по углу ц/ азимута. Привод вертикального наведения вращает одновременно обе ТВ-камеры по углу <9 места.

Показано, что для управления движением мобильного робота необходимо решить две задачи: задачу определения текущего пространственного положения транспортного средства и задачу оценки параметров препятствий, расположенных по трассе движения. По результатам решения этих задач вырабатываются собственно управляющие воздействия с учетом динамических характеристик транспортного средства, как мехатронной системы.

Для решения первой задачи транспортное средство рассматривается как корпус, опирающийся через вязкоупругие опоры и колеса движителей на Земную поверхность с разными уровнями высот под каждым колесом. Кинематические связи, накладываемые на движение корпуса, определяются особенностями конструкции подвесок. Входными переменными в математической модели продольного движения являются моменты, формируемые энергетической установкой и силы, формируемые на вязкоупругих опорах за счет переменной текущей высоты точек касания колесами подстилающей местности. Выходными переменными являются пространственные координаты корпуса.

Определен метод решения задачи пространственной ориентации корпуса транспортного средства - установление кинематических связей в мехатронной системе заданной конструкции.

Подсистема технического зрения представлена в виде преобразователя сигналов, формирующего факсимильную цифровую модель изображения (ФЦМИ) В = [Ь(пх, иу)] из пространственно распределеннного светового потока Ф(х, у, г), где Ь - значение пикселя ФЦМИ; пх, пх - дискретные координаты пикселя; х, у, г - пространственные координаты точки, в которой измеряется световой поток. Подсистема сформирована из реальных элементов, имеющих реальные пространственно-частотные характеристики, влияющие на достоверность выделения информации о наличии препятствий по трассе движения и на точность определения положения препятствий в пространстве.

Вследствие того, что ТУ-камеры подсистемы бинокулярного зрения установлены на корпусе транспортного средства, они движутся с корпусом в пространстве. Поэтому показано, что определение- координат точек препятствия может быть произведено по координатам пикселей ФЦМИ и системы кинематических зависимостей, связывающих местоположение пикселей и угловые пространственные координаты точек, положение платформы и ТВ-камер относительно корпуса, а также корпуса относительно подстилающей Земной поверхности.

Исследованы вопросы описания поиска образов препятствий на сигнале изображения. Показано, что для выделения объекта из ФЦМИ он должен быть различимым на фоне других предметов сцены, т.е. сигнал должен быть пространственно-нестационарным. В реальных условиях нестационарность сопровождаются весьма низким соотношением сигНал/шум. Поэтому задача идентификации препятствий сводится к поиску локальных участков ФЦМИ со специфической модуляцией в условиях помех. Отмечено, что для решения задачи выделения препятствий может быть применено вейвлет-преобразование, позволяющее в частотной области выделять участки сигнала с характерным спектром, а в сигнальной области определять моменты наступления событий появления сигналов с заданными частотными свойствами.

Во втором разделе получены математические модели продольного движения транспортного средства по пересеченной местности и определения пространственного положения корпуса транспортного средства при разновысотных вязкоупругих опорах.

Трасса транспортного средства описывается в Земной системе координат х0у2. Расположение элементов конструкции описывается в связанной системе УОу/, центр О' которой совпадает с центром масс корпуса, ось Ох' лежит на пересечении вертикальной продольной плоскости симметрии транспортного средства и горизонтальной плоскости, проходящей через центр масс корпуса машины, стоящей неподвижно на ровной горизонтальной поверхности (горизонтальная плоскость симметрии), направление оси О'х' совпадает с направлением от кормы к носу машины; ось О'г' лежит в вертикальной продольной плоскости симметрии цели, перпендикулярна горизонтальной плоскости сим-

с / ' N (у \

к [ V

Ук = А Ук + Ур

<ZfJ

метрии и направлена вверх; ось О'У ортогональна вертикальной продольной плоскости симметрии и дополняет систему до правой системы координат.

Координаты точки Л" любого вектора (х'к, /к, ¿к) из системы У <7/У в координаты (хк,ук, гк) системы хОу? пересчитываются по зависимости:

(1)

где хр, ур, гр - координаты центра масс робота.

Кроме перечисленных систем координат при моделировании движения мобильного робота используется криволинейная координата £(/), определяющая длину пути, пройденного роботом по траектории движения, = л]х2 + у2 + ¿2ск, а также естественная система углов: тангажа >9, крена у и

курса у/. Тангаж 3, крен у и курс у/ определяются матрицами поворота корпуса относительно осей Земной системы координат:

\

/ eos5 О sin.9^ 0 10 4-sin5 COS¿-y

Корпус, установленный на разновысотное основание, приведен на рис. 2.

1 0 0

О cosy sin у 0 — sin у COSJ',

V

COS^f sin ц/ 0N - sin v cosy 0 0 0 1

Рис. 2. Положение корпуса в установившемся режиме

Для определения приращения высоты центра масс корпуса 8га также приращений углов тангажа (5$ и крена (5,) получена следующая системы уравнений:

£[(<5, + 1у8г + Ь„За --Ьу8г + Ьт8э -

п=1

+4А - К - (А' - ¿А + Ьш83(2)

п=1

+ ¿Л + LJ3 - h,„)Lacз, +(«5, - Lysr + Lxn8s - A„XcJ=0,

где /г/„ (/;,„) - высоты точек касания Земной поверхности колесами левого (правого) ряда; Сэд, (сэн) - эквивалентные (учитывающие жесткость шин и собственно жесткость рессор) жесткости упругих опор, расположенных по левому (правому) борту; Ьхим - координаты поперечных рядов опор с первого по ЛЧ1; 2Ьу - ширина корпуса.

Для симметричной машины сзП = сзг1 =... = сзШ = съгЫ = сэ и

<5,=

ik +0 1" 1 ik+кК N L4 л=1

2 N , (К У^ I4J /Ы J

N- ik+O »=1

2 " , ( " V lij i=i J

(3)

5У =1"

.=1 2* '

Из углов крена и тангажа, координат центра масс и координат точек подвеса колес получены условия опрокидывания транспортного средства-

движителя; - высота центра масс над плоскостью крепления вязкоупругих опор; 0 - расстояние от плоскости крепления опор до осей колес; ц - расстояние от осей колес до точки касания Земной поверхности.

Определены зависимости, определяющие динамику продольного движения транспортного средства с колесными движителями и текущий радиус кривизны траектории:

Tj +1 = -fa А + + Кпрп + кг1

Z'2V +2CT.S + 1

+ киид;

р

sine

(4)

где лг,(Г)1(2) - коэффициенты, характеризуют реакцию мобильного робота на микронеровности рельефа под передним левым, передним правым, задним левым и задним правым колесами, соответственно; /с2(1 - коэффициент, характеризующий сопротивление продольному движения при повороте направляющих колес; ки - коэффициент передачи по управляющему воздействию; Т\9- постоянная времени разгонной характеристики; Т2(р -постоянная времени привода направляющих колес; РцГ)щ) - текущие углы микронеровностей рельефа под передним левым, передним правым, задним левым и задним правым колесами, соответст-

венно; С/зад - заданный угол поворота направляющих колес; £/зад - заданная скорость продольного движения; <р - текущий угол поворота направляющих колес.

Получены зависимости, определяющие динамику продольного движения транспортного средства с гусеничными движителями для случая, когда отсутствует проскальзывание в муфтах сцепления, катки не теряют контакта с дорогой и отсутствует продольный юз движителей: , -кх4лкх +*,(',.ОАг + кА>ФгЛ = Тл{1„1г)шл +шд;

£ 1я - Ля

(5)

где 1,,1Г - передаточные числа левой и правой коробок передач, соответственно; ки{11>1г) ~ коэффициент передачи по управляющему воздействию; - текущий средний угол наклона микронеровностей рельефа под колесами левой и правой гусениц, соответственно; Кцг)(1„1г) - коэффициент передачи по углу наклона рельефа местности под колесами левого (правого) движителей; етд - угловая скорость вала двигателя; к^,;,.) - суммарный коэффициент передачи по трению; - силы сухого трения, приведенные к валу двигателя; Гд(/„гг) -постоянная времени разгонной характеристики транспортного средства.

Получено условие преодолимое™ препятствий в упрощенном виде по показаниям инклинометра 31п: (М + 2Мя>9Л <к„мАпт, где - максимальный момент, развиваемый на валу двигательной установки; кы - коэффициент, определяемый индивидуально для каждого значения коэффициента передачи редуктора; М + 2Ыт - масса транспортного средства, включающая массу корпуса Ми массы колес т.

В третьем разделе решена задача определения пространственного положения точек, принадлежащих препятствиям, с использованием бинокулярной подсистемы технического зрения.

Рассмотрена схема общего случая позиционирования ТВ-камеры на борту мобильного робота (рис.4).

а * Рис. 4. Схема наблюдения точки К ТВ-камерой общего расположения

В рассматриваемом случае ТВ-камера установлена на выносной платформе и имеет координаты в связанной системе координат х'СУ/г': продольное смещение, равное гбоковое смещение, равное гу и вертикальное смещение, равное гг.

Показано, что в бинокулярной системе технического зрения ТВ-камеры расположены на расстоянии рс от центра. Смещение левой ТВ-камеры по осям хс, Ус составляет рс-соь у/с и -рс-зт ц/с, соответственно. Смещение правой ТВ-камеры составляет -рс-соб у/с и рс-51п щ, соответственно. Координаты точки К при переводе из системы, связанной с корпусом, в систему, связанную с левой и правой ТВ-камерами, определяются в виде Л

Ум

-гх-рсс ску/-/ (х ^ с Кг Гх'к -г, +Рс

-гу+рсътч/с > УсКг = < у'к -гу-рс$тц/

\г'Кг) 1 2'к~гг )

(6)

Показано, что по результатам наблюдения точки К правой и левой ТВ-камерой может быть определено расстояние хск до точки:

_ 2РсГ

У -У

Кг ,1К1

(7)

где/ - фокусное расстояние объектива; Уа, УКг - координаты У проекций точки К на плоскость расположения фотоприемников фотоэлектронного преобразователя в левой и правой ТВ-камере, соответственно

Минимальная дальность достигается, когда в левой ТВ-камере точка проецируется на крайнюю левую фоточувствительную ячейку, а в правой ТВ.. 2р /' камере - на крайнюю правую ячейку: хсКпш = ——г, где Лг - размер ячей-

¿1Д 2Л^Г — 1)

ки по координате У; Ыу - количество ячеек в матрице по координате У. Максимальная дальность достигается, когда разность Ув - У& уменьшается до разме-

- - 2 рГ

ров одной ячеики: х к - с .

" Л

Точность измерения зависит от расстояния между двумя отсчетами по

дальности и определяется по зависимости е„ = ———г, где и - разность

«(« + -1)

номеров ячеек в левой и правой ТВ-камере.

Показано, что в реальных системах на точность определения дальности влияют статические, так и пространственно-динамические характеристики объектива и фотоэлектронного преобразователя.

Предложена методика учета аберраций объектива при расчете дальности, заключающаяся в учете смещения фактического изображения на величину

где БЮ(г) - координата без учета и пересчет координат Ую (У^)

' в/(г)

точки К по зависимости Ущг) =

-Ю(г)

Показано, что сферическая аберрация объектива ТВ-камеры и конечные размеры фоточувствительной ячейки вызывают размытие изображения, что понижает точность определения дальности до точек препятствия. Суммарный импульсный отклик ТВ-камеры на оптический сигнал принимает вид (рис. 5):

где р0 - радиус кружка рассеяния; 2/2x2/3 - размеры фоточувствительной ячейки; * - операция двумерной свертки.

Рис. 5. Пространственный импульсный отклик ТВ-камеры

Получены зависимости для учета погрешностей реализации усилителя видеосигнала. Показано, что динамическая ошибка при усилении приводит к статической погрешности оцифровки сигнала.

Четвертый раздел содержит изложение методик определения дальности до препятствия с использованием принципа согласованной (оптимальной) двумерной фильтрации.

Показано, что сигнал с ТВ-камеры, приведенный к плоскости расположения фоточувствительных элементов, имеет вид Ь'(}",2) = и(У,2) + у(У,2), где и(У, 2) - детерминированная функция с известной формой, неизвестным коэффициентом масштаба и неизвестными координатами, определяющими ее положение в пространстве У0"2\ у(У,2) - аддитивный белый шум.

Предложена модель, обработки изображения, сводящаяся к фильтрации в сигнальной области вида В(¥,2) = Ь'(У/2) * С(У, '¿), где 0(У, 2) - импульсный отклик фильтра. Импульсный отклик фильтра 0(У, 2) должен быть подобран таким образом, чтобы минимизировать ошибку

1 ^тах*шахг

(y -у Vz -z W i (8)

V max min /V max min / ^tnm ^mia

гда - i'mta). (zm« - Z„nn) - интервал наблюдения сигнала.

Отмечается, что зависимость (8) будет выполняться, если после фильтрации в сигнале B(Y,Z) будет обеспечено максимальное отношение сигнал/шум. Это возможно, если при обработке сигнала применен фильтр с импульсным откликом kgG'(Y,Z)=u\[- F),(- Z)], где ка - коэффициент пропорциональности, т.е. согласованный фильтр. В подсистеме бинокулярного зрения в качестве эталонного сигнала при фильтрации изображения с левой (правой) ТВ-камеры может быть использовано изображение с правой (левой) ТВ-камеры.

Разработана методика определения координат идентичных точек, предусматривающая:

выделение на правом изображении области Yrmm zrmn Ztm и нахождение центра области {Y°,Z°r);

определение части изображения в указанной области как эталонного; поиск центра (l^'.Z,*) образа, идентичного правому, на левом изображении;

очерчивание границ образа, на левом изображении и определение части изображения сцены в найденных границах как эталонного:

поиск центра (Y* ,Z') образа, идентичного левому, на правом изображении по зависимости;

определение ошибки идентификации еГг =|гг° -У,*|; sZr =]z°r -Z*|, если ошибка, хотя бы по одной координате, больше заданной, повторить поиск с другим исходным центром (Fr°,Zf°).

Показано, что для выделения характерных точек в некоторой локальной области необходимо, чтобы внутри локальной области содержался участок сигнала, контрастный по отношению к окружающему этот участок фону, также локализованному в данной области. Под контрастным участком сигнала может пониматься участок, содержащий сигнал с формой близкой к единичному скачку, или сигнал с формой, близкой к прямоугольному импульсу. Вследствие того, что ТВ-камеры располагаются на прямой, параллельной одной из координат фотоэлектронного преобразователя (например, координаты y), при поиске контрастных участков сигнала достаточно воспользоваться строки У изображения с использованием вейвлетов.

Исследована возможность применения вейвлетов G0(f), С,(у), G2(y), соответственно нулевой, первой и второй производных от гауссиана для выделения единичного скачка и прямоугольной функции в случаях идеальных и размытых границ. Обработка строки изображения сводится к вычислению интеграла свертки вида Bzol2(Y)=b'z(Y)*Gotl(Y), где b'z(Y) - исходный фрагмент изображения по оси Г в Z-й строке; G„ l2(y) - один из вейвлетов - производных

от гауссиана; Вг(У) - обработанный соответствующим гауссианом фрагмент изображения по оси У в '¿-\\ строке.

Для идеального единичного скачка Д70(г) = | -_ ехр

тгаг.

2 al

dY-

Bzi{Y) =

1

4Ъха

-ехр

11

-ехр

2а

Кривая S20(f) не

л/2 па'0

имеет максимумов, поэтому ее выделение из множества других обработанных функций единичных скачков проблематично. Кривая Вг2(у) имеет максимум и минимум, не совпадающие с границей единичного скачка, что также ограничивает ее применение для выделения единичного скачка. Кривая Вг1(у) в (4.33) имеет вид гауссиана с максимумом, совпадающим с границей единичного скачка, что может быть использовано для идентификации контрастной границы.

В реальном случае, когда единичный скачок размывается объективом и фотоэлектронным преобразователем ТВ-камеры,

ВгАГ) =-

1

,ехр

Y2

'2^,32pJ+(0,61/?f

т.е. в результате обработки формируется сигнал вида кривой Гаусса с максимумом в точке, совпадающей с осью симметрии кривой Вп(У) для идеального случая, но с большей шириной, что определяется радиусом кружка рассеяния объектива ро и размерами фоточувствительной ячейки 2 /3 по оси К

Для прямоугольной функции Ь'г(У) =1(У + Г )- 1(Г-Уи) шириной 2Г„ 1

SzoW :

-Jbta

-Ги

/ехр

Г2 1 ~ г° ( КМ ~ jy-fexp iY

2аа) ^ 2аа )

BZ\{Y) =

■íbva

ехр

(г-КУ

2al

-ехр

(Y + Kf

2а,

BzziY)"

42~ла~Г.

(F+rJexp

(Y + Yj

2al

7 \

-(r-í;Jexp

(Y-Yj

2 al

Кривая Вг1(У) является центрально-симметричной, а кривая Вд(У) в зависимости от соотношения аа и Уи, может иметь один или два максимума, что ограничивает их использование для выделения прямоугольной функции. Функция Вга{У) является четной гауссоподобной функцией с вершиной, еще более плоской, чем у гауссиана. Она имеет единственный максимум в центральной точке прямоугольного импульса, при этом значение максимума зависит от ширины импульса. Для нормированных по площади значений вейвлета (70 предельное значение максимума стремится к единице при ширине импульса, стремящейся к бесконечности. Потому О0(у) рекомендуется для выделения прямоугольной функции.

Разработана методика выделения областей изображения, содержащих особые точки, предусматривающая перебор строк, обработку каждой строки

сначала вейвлетом Сь проверку условия Ви{У) > е*Ю] и заполнение массива левых границ изображений, проверку условия -В21(у) >е^г1 и заполнение массива правых границ изображения обработку вевлетом с проверкой условия В20(у) > еавг1 и заполнением массива импульсов на изображении. Найденные в соответствии с методикой определения координат идентичных особых точек точки на левом и правом изображениях используются для построения рельефа местности по трассе движения

Обработка изображений должна проводиться для одной из ТВ-камер. Найденные в соответствии с методикой характерные точки используются для построения рельефа местности по трассе движения. В обработки изображений определяются значения координат центра у'-й выделенной области УЦ,

в системе координат, связанной с фотоэлектронным преобразователем левой и правой ТВ-камеры. По значениям У,-, 2\, У°.г находятся координаты.

точки рельефа по зависимостям х' = , у' = ^ 2' - + ^

1 у° -У° 1 Г - У° ' 1

1 г, 11] 1Г] ^

Значения координат из связной системы на основании показаний инклинометра пересчитываются в координаты Земной системы в соответствии с выражением (1). В результате формируется массив координат точек местности, расположенных в поле зрения робота. Каждый элемент массива представляет собой вектор из трех координат рельефа, лежащего на трассе движения. Рельеф местности по трассе движения, угол подъема (спуска) и крена восстанавливается путем аппроксимации массива точек плоскостью или поверхностью второго порядка.

Предложенный метод выделения объектов на изображении и определения дальности до них был проверен экспериментально с помощью системы бинокулярного зрения, включающей две ТВ-камеры. Результаты съемки местности со стереобазой рс = 1 м приведены на рис. 6.

Рис. 6. Результаты съемки местности

Расстояние до правого края изображения дерева (Уь 2,), рассчитанное по зависимости (3.9) составляет 7,24 м. Расстояние до левого края (У2, изобра-

жения дерева составляет 7,42 м. Истинное расстояние до дерева, измеренное от точки съемки рулеткой составляет 7,2 м. Расстояние до куста (Уз, 23) составляет 7,38 м.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертации разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как решение научной задачи, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

1. На основании анализа существующих мобильных роботов и их обобщенной структурной схемы для типовых структурных блоков информационно-измерительной системы: сенсоров угловой ориентации в пространстве; ТУ-камер бинокулярного зрения; блока выбора текущего направления движения; блока задания трассы движения; блока выработки управляющих воздействий на приводы движителей определены функции, выполняемые на борту, конструктивные решения и возможности их использования при преодолении препятствий.

2. Определены системы координат, в которых описывается мобильный • колесный робот, получены зависимости для пересчета координат робота в разных системах, показано, что при малых углах поворота синусы углов могут быть заменены на сами углы, а косинусы углов приняты равными единице.

3. Сформирована модель продольного движения колесных и гусеничных транспортных средств и их маневров по углу курса, определено пространствен. ное положение транспортного средства при разновысотном расположении опор

на пересеченной местности.

4. Определены возможности робота по преодолению препятствий, возникающих по трассе движения с учетом параметров двигательной установки, трансмиссии и расположения центра масс относительно движителей.

5. Получены зависимости, определяющие координаты проекции точки в плоскости расположения фотоэлементов фотоэлектронного преобразователя для общего случая размещения ТВ-камеры на борту мобильного робота, для координат точки, когда ТВ-камеры размещены на подвижной платформе и образуют бинокулярную систему технического зрения, а также формула для определения дальности до точки в системе бинокулярного зрения.

6. Показано, что на точность определения дальности влияют статические характеристики объектива, в частности геометрические искажения формы и размеров изображений в плоскости расположения фотоэлементов фотоэлектронного преобразователя («бочка», «подушка»), разработана методика, позволяющая учесть наличие аберраций данного типа при определении дальности.

7. На основании принципа согласованной (оптимальной) двумерной фильтрации для определения координат идентичных особых точек разработан метод определения координат идентичных особых точек в задаче определения дальности по двумерному сигналу, включающая уточняющую процедуру, позволяющую повысить точность определения дальности.

8. Для выделения границ изображения и фона, и также прямоугольной функции исследована возможность применения вейвлетов - производных от га-

уссиана, показано, что для выделения границ целесообразно использование шауе-вейвлета, а для выделения прямоугольной функции - самого гауссиана.

9. Разработан метод формирования области согласованного фильтра для определения дальности, основанная на поиске апертуры фильтра, включающей максимальное количество особых точек, выделенных с помощью методики выделения областей, содержащих особые точки.

10. Разработан метод формирования рельефа местности по результатам анализа местности с помощью системы бинокулярного зрения. Этапы формирования рельефа местности проверены экспериментально на примере обработки реальных сигналов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Звонарев Д.А., Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Выполнение информационным роботом механической работы // Вестник ТулГУ. Сер. Радиоэлектроника. -Тула:Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 164 - 169.

2. Звонарев Д.А., Кузнецова Т.Р. Методика определения характеристик дороги при движении колесного робота // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 53 - 58.

3. Звонарев Д.А., Ларкин Е.В. Движение колесных роботов при юзе и заносе // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. -С. 58-62.

4. Звонарев Д.В., Игнатова O.A. Продольное движение колесных роботов по плоской поверхности // Приборы и управление. Вып. 6. - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 27 - 30.

5. Звонарев Д.А., Кузнецова Т.Р. Формирование видеосигнала в системе технического зрения роботов // Приборы и управление. Вып. 6. - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 30 - 38.

6. Звонарев Д.А, Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Трехопорный демпфер системы технического зрения // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2008. - С. 74 - 77.

7. Звонарев Д.А. Демпфирование оптико-элеюгронных преобразователей в мобильных колесных роботах // III Магистерская научно-техническая конференция. - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 176 - 178.

8. Звонарев Д.А. Манипулятор робота с жесткой конструкцией // Приборы и управление. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 43 - 49.

9. Звонарев Д.А., Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Наблюдение рабочего органа манипулятора в системе технического зрения // XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2009. - С. - 44 - 46.

10. Звонарев Д.А. Динамика исполнительных устройств интеллектуальных роботов на основе линейного привода // Интеллектуальные и информационные системы. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Интеллект-2009». - Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. - С. 181 -183.

11. Звонарев Д.А. Пространственное измерение положения рабочего органа робота // Интеллектуальные и информационные системы. Материалы Все-

российской научно-технической конференции «Интеллект-2009». - Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. - С. 183 - 185.

12. Звонарев Д.А., Ларкин Е.В., Рудианов H.A. Модель силовой установки мобильного робота ММТТ-23. Сб. трудов XXIII Международной научной конференции. Т. 9. - Саратов: Изд-во Саратовского гос. техн. ун-та, 2010. - С. 125 -126.

13. Звонарев Д.А. «Смаз» изображения от движения мобильного информационного робота // Международная молодежная научная конференция «XXXVI Гагаринские чтения». Т. 4. - М.: МАТИ, 2010. - С. 93 - 94.

14. Звонарев Д.А., Кузнецова Т.Р. Статические характеристики оптических систем мобильных роботов // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. Вып. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. - С. 98 - 105.

15. Звонарев Д.А., Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Управляющая система мобильного робота // Вестник ТулГУ. Сер. Проблемы управления электротехническими объектами. Вып. 5. Тула; Изд-во ТулГУ, 2010. - С. 135 - 138.

16. Звонарев Д.А., Кузнецова Т.Р. Управление мобильным роботом с электрическим двигателем // Известия ТулГУ. Технические науки. Сер. Проблемы проектирования и производства систем и комплексов. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. - С. 368 - 372.

17. Звонарев Д. А., Нгхиа Ву Зуй, Рудианов А.Н. Выделение характерных точек на изображении // Приборы и управление. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. -С. 11-18.

18. Звонарев Д.А., Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Манипулятор мобильного колесного робота как стержневая конструкция // Вестник ТулГУ. Сер. Проблемы специального машиностроения. Вып. . 11. Материлы XI Всероссийской научно-технической конференции. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. - С. 108 -112.

19. Звонарев Д.А., Ларкин Е.В., Рудианов H.A. Построение рельефа по трассе движения мобильного робота // Интеллектуальные и информационные системы. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Ин-теллект-2011». - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. - С. 107-110.

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 14.11.2011. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,1- Уч.-изд. л. 1,0.

Тираж 100 экз. Заказ 052. Тульский государственный университет. 300012, г. Тула, просп. Ленина, 92. Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300012, г. Тула, просп. Ленина, 95

\

ВВЕДЕНИЕ

1. МОБИЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ РОБОТЫ И МЕТОДЫ ИХ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Структура информационно-измерительной системы 16 управления движением мобильного робота

1.1.1. Энергетическая установка и трансмиссия

1.1.2. Аппаратура приема/передачи данных

1.1.3. Система технического зрения

1.1.4. Сенсоры угловой ориентации робота в пространстве

1.1.5. Блоки задания трасы и выбора текущего направления движения

1.1.6. Расчет управляющих воздействий и приводная система

1.1.7. Особенности цифровой реализации управления 3 О

1.2. Методы решения задачи управления движением мобильных роботов по пересеченной местности

1.3. Методы исследования подсистемы технического зрения

1.4. Выводы

2. 2. МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 42 ПО ПЕРЕСЕЧЕННОЙ МЕСТНОСТИ

2.1. Системы координат для описания механического 43 движения мобильного робота

2.1.1. Конструктивные особенности мобильного робота

2.1.2. Системы координат

2.1.3. Координаты характерных точек мобильного робота

2.2. Пространственное положение мобильного робота

2.3. Динамика продольного движения мобильного робота

2.3.1. Силы, действующие на корпус цели относительно движителей

2.3.2. Движение мобильного робота с направляющими колесами

2.3.3. Управление рулевым приводом.

2.3.4. Движение гусеничного мобильного робота

2.4. Преодоление препятствий

2.5. Выводы 73 3. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КАНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ

3.1. Измерение дальности до геометрической точки 76 с помощью бинокулярного зрения

3.1.1. Общий случай позиционирования ТВ-камеры 76 на борту мобильного робота

3.1.2. Оптическая схема наблюдения геометрической точки

3.1.3. Измерение дальности

3.2. Измерение дальности с учетом реальных характеристик 84 ТВ-камеры

3.2.1. Погрешности, вносимые статическими и динамическими 84 характеристиками ТВ-камеры

3.2.2. Статические характеристики объектива

3.2.3. Статические аберрации объектива

3.2.4. Сферическая аберрация ТВ-камеры

3.3. Матрица фотоэлектронных преобразователей

3.4. Оцифровка сигнала

3.4.1. Пространственная дискретизация

3.4.2. Принцип квантования

3.5. Выводы 102 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧЕК НА ИЗОБРАЖЕНИИ

4.1. Согласованная фильтрация

4.2. Первоначальный поиск областей, содержащих особые точки

4.2.1. Вейвлет-функции

4.2.2. Выделение единичного скачка с помощью вейвлетов

4.2.3. Выделение прямоугольной функции с помощью вейвлетов

4.2.4. Методика выделения областей, содержащих особые точки

4.3. Построение рельефа по трассе движения

4.3.1. Простейшая модель рельефа местности

4.3.2. Аппроксимация множества точек прямой

4.3.3. Аппроксимация квадратичной параболой

4.3.4. Аппроксимация произвольной функцией

4.3.5. Определение максимального угла наклона трассы

4.4. Реализация предложенного метода

4.5. Выводы 142 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 144 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 146 ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы. Мобильные информационные роботы достаточно широко применяются в промышленности, военном деле, при экологическом мониторинге и т.п. Большинство существующих мобильных роботов способны функционировать только под непосредственным контролем оператора, в строго детерминированной среде и с заранее заданными алгоритмами движения. При расширении области функционирования робота возникает проблема трассировки его движения. Глобально проблема трассировки решается за счет применения спутниковой навигации и применения карт местности. Однако, в процессе движения по трассе возможно возникновение непреодолимых препятствий в виде микрорельефа местности. Поэтому, при сохранении общего направления движения мобильный робот должен оценивать характер препятствий и выбирать такую траекторию, которая бы соответствовала возможностям энергетической установки, трансмиссии и движителей транспортного средства.

Указанные обстоятельства привели к необходимости и актуальности решения задачи нижнего уровня управления: выявления препятствий на пути следования транспортного средства и выбора параметров движения с учетом реальных характеристик энергетической установки, движителей, массы транспортного средства и его текущего пространственного положения. Указанная задача может быть решена с помощью информационно-измерительной системы трассировки движения, установленной на мобильном роботе, и проводящей видеомониторинг окружающей среды.

В практических случаях решение задачи трассировки движения осложняется тем, что сигналы с ТВ-камер, входящих в систему и образующих подсистему технического зрения, являются слабоконтрастными, нестационарными и сопровождается естественными или искусственно создаваемыми помехами. В этих условиях информационно-измерительная система должна решать следующие задачи: выделения специфических участков сигнала, по которым может I быть идентифицированы препятствия, оценки по сигналам пространственного положения и сигналам ТВ-камер параметров препятствий, а также возможности преодоления препятствий роботом.

Вопросы выделения из видеосигнала информации о наличии и характере препятствий, расположенных по трассе мобильного робота, и определения возможностей робота по их преодолению на основании модели, учитывающей динамические свойства транспортного средства, в настоящее время решены недостаточно, что определяет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации.

Объектом исследования диссертационной работы являются информационно-измерительная система дистанционного измерения параметров трассы, определение текущего пространственного положения робота и оценка преодолимое™ возникающих по трассе движения препятствий.

Предметом исследования диссертационной работы являются параметры движения транспортного средства по пересеченной местности, методы обнаружения и идентификации сигналов, несущих информацию о препятствиях, встречающихся по трассе движения, а также методы расчета параметров препятствий и их преодолимости.

Методы проектирования информационно-измерительных систем, позволяющих оценивать пространственное положение предметов наблюдаемой сцены, могут быть применены в машиностроительной, строительной, горнодобывающей, химической, и других отраслях промышленности.

Общей теорией обработки и идентификации сигналов в информационно-измерительных системах различных типов типа занимались К.Блаттер, Р.Гон-салес, А.Л.Горелик, У.Гренандер, И.Добеши, Р.Дуда, В.В.Еремеев, В.К.Злобин, Дж.Купер, К.Макгиллем, В.В.Моттль, Л.В.Новиков; А.Розенфельд, Л.И.Розоно-эр, В.С.Титов, К.Фукунага, П.Харт, Л.П.Ярославский и др. Основы моделирования движения транспортных средств изложены в трудах А.А.Силаева.

Из всех существующих подходов к идентификации и определению параметров препятствий, встречающихся по трассе движения транспортных средств, наиболее продуктивным представляется подход, основанный на аналитических методах математического моделирования, что позволяет целенаправленно планировать будущие свойства информационно-измерительной системы. Для этого в диссертации использованы теории механики, системного анализа, обработки изображений, вейвлет-анализа.

Цель диссертационной работы состоит в повышении эффективности функционирования информационно-измерительных систем трассировки движения транспортных средств при дистанционном измерении параметров препятствий за счет выделения информации о препятствиях в видеосигнале и оценки возможности их преодоления транспортным средством с известными техническими характеристиками.

Реализация поставленной цели включает решение следующих задач.

1. Анализ существующих конструкций транспортных средств и формирование типовой схемы его информационно-измерительной и управляющей системы, а также выбраны методы исследования системы.

2. Построение модели продольного движения и маневров по углу курса транспортного средства по пересеченной местности с колесными и гусеничными движителями с учетом их конструктивных особенностей и параметров двигательной установки и трансмиссии.

3. Определение пространственного положения робота, а также предельные значения углов, при которых в процессе преодоления препятствий транспортным средством происходит его опрокидывание.

4. Разработка модели формирования сигнала в информационно-измерительной системе трассировки движения и получены зависимости определения дальности до выделенных точек в бинокулярной подсистеме технического зрения.

5. Определение влияния аберраций подсистемы технического зрения на точность измерения дальности.

6. Разработка метода выделения идентичных фрагментов на левом и правом изображениях подсистемы бинокулярного технического зрения.

7. Разработка метода поиска характерных точек в строках изображения с применением вейвлет-анализа.

8. Разработка метода формирования виртуального рельефа по измеренным расстояниям до выделенных точек и пространственному положению транспортного средства.

9. Проведение экспериментальной проверка разработанных методов определения дальности на макете подсистемы бинокулярного технического зрения.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. Построена общая математическая модель продольного движения и маневров по углу курса транспортных средств с гусеничными и колесными движителями, включающая зависимость, определяющую пространственное положение подрессоренной многоопорной платформы на разновысоких точках опоры в состоянии покоя, и определены условия, при которых препятствия, расположенные по трассе движения, являются непреодолимыми.

2. Построена модель определения дальности в подсистеме бинокулярного технического зрения с учетом реальных аберраций объектива и реальных характеристик фотоэлектронного преобразователя.

3. Разработан метод выделения идентичных участков на левом и правом изображениях подсистемы технического зрения, а также метод поиска строк изображения, содержащих контрастные фрагменты с использованием вейвлет-анализа.

4. Разработан метода формирования виртуального рельефа по измеренным расстояниям до выделенных точек и пространственному положению транспортного средства.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные в диссертации методы ориентированы на использование при проектировании информационно-измерительных систем технического зрения, обеспечивающих

I > определение параметров рельефа по трассе движения транспортного средства.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается результатами натурных испытаний информационно-измерительной системы технического зрения, а также внедрением результатов в производство.

Положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель продольного движения транспортного средства, по пересеченной местности с определением преодолимости препятствий, расположенных по трассе движения.

2. Метод определения дальности в информационно-измерительной подсистеме бинокулярного зрения.

3. Метод поиска строк изображения, содержащих контрастные фрагменты с использованием вейвлет-анализа с последующим выделением идентичных участков на левом и правом изображениях в бинокулярной подсистеме технического зрения

4. Разработан метод формирования виртуального рельефа по измеренным расстояниям до выделенных точек и пространственному положению транспортного средства.

Реализация и внедрение результатов. Предложенные в диссертации методы реализованы автором в ОАО «НПП «Связь».

Ряд теоретических положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Информационные устройства и системы в робототехнике», «Системы технического зрения роботов».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский государственный университет, 2008.

2. Магистерская научно-техническая конференция. - Тула, Тульский государственный университет, 2008.

3. XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский государственный университет, 2009.

4. Научно-техническая конференция Интеллект-2009. - Тула, Тульский государственный университет, 2009.

5. Проблемы управления электротехническими объектами. - Тула, Тульский государственный университет, 2010

6. Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21. XXI Международная научная конференция. - Саратов, Саратовский государственный технический университет. 2010.

7. Международная молодежная научная конференция «XXXVI Гагарин-ские чтения». - Москва, Московский авиационно-технологический институт. 2010.

8. Проблемы специального машиностроения. XI Всероссийской научно-техническая конференция. Тула, Тульский государственный университет, 2011.

9. Научно-техническая конференция Интеллект-2011. - Тула, Тульский государственный университет, 2011.

По теме диссертации опубликовано 19 работ, включенных в список литературы, в том числе: 9 статей, 10 публикаций, представляющих собой материалы или тезисы докладов международных и межвузовских научно-технических конференций, 1 статья в сборнике, рекомендуемом ВАК РФ для публикаций материалов диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, изложенных на 137 страницах машинописного текста и включающих 52 рисунка и 2 таблицы, заключения, списка использованной литературы из 177 наименований.

4.5. Выводы

1) Предложено применить метод согласованной (оптимальной) двумерной фильтрации для определения координат идентичных особых точек в задаче определения дальности, показано, что в качестве эталонного сигнала при фильтрации изображения с левой (правой) ТВ-камеры может быть использовано изображение с правой (левой) ТВ-камеры.

2) Разработана методика определения координат идентичных особых точек в задаче определения дальности по двумерному сигналу, включающая уточняющую процедуру, позволяющую повысить точность определения дальности.

3) Показана связь между глубиной модуляции изображения и эффективностью функционирования , что согласованного фильтра, определено, что модуляция создается контрастными границами изображения и фона, а также контрастными изображениями объектов, предложена процедура построчного анализа изображения с целью выявления участков, создающих приемлемый уровень модуляции.

4) Исследована возможность применения вейвлетов-производных от гауссиана для выделения границ изображения и фона, и также прямоугольной функции, показано, что для выделения границ целесообразно использование \vave-вейвлета, а для выделения прямоугольной функции - самого гауссиана.

5) Показано, что для размытых изображений также целесообразно применение шауе-вейвлета и гауссиана, причем размытость не оказывает влияния на структуру сигнала после обработки, а только изменяет его параметры.

6) Разработана методика выделения областей, содержащих особые точки, основанная на подсчете количества особых точек в каждой строке и формирования массива особых точек с их адресами.

7) Разработана методика формирования области согласованного фильтра для определения дальности, основанная на поиске апертуры фильтра, включающей максимальное количество особых точек, выделенных с помощью методики выделения областей, содержащих особые точки.

8) Разработан метод формирования рельефа местности по результатам анализа местности с помощью системы бинокулярного зрения.

9) Этапы формирования рельефа местности проверены экспериментально на примере обработки реальных сигналов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По проведенным исследованиям могут быть сделаны следующие выводы.

1. На основании анализа существующих мобильных роботов и их обобщенной структурной схемы для типовых структурных блоков информационно-измерительной системы: сенсоров угловой ориентации в пространстве; ТУ-камер бинокулярного зрения; блока выбора текущего направления движения; блока задания трассы движения; блока выработки управляющих воздействий на приводы движителей определены функции, выполняемые на борту, конструктивные решения и возможности их использования при преодолении препятствий.

2. Определены системы координат, в которых описывается мобильный колесный робот, получены зависимости для пересчета координат робота в разных системах, показано, что при малых углах поворота синусы углов могут быть заменены на сами углы, а косинусы углов приняты равными единице.

3. Сформирована модель продольного движения колесных и гусеничных транспортных средств и их маневров по углу курса, определено пространственное положение транспортного средства при разновысотном расположении опор на пересеченной местности.

4. Определены возможности робота по преодолению препятствий, возникающих по трассе движения с учетом параметров двигательной установки, трансмиссии и расположения центра масс относительно движителей.

5. Получены зависимости, определяющие координаты проекции точки в плоскости расположения фотоэлементов фотоэлектронного преобразователя для общего случая размещения ТВ-камеры на борту мобильного робота, для координат точки, когда ТВ-камеры размещены на подвижной платформе и образуют бинокулярную систему технического зрения, а также формула для определения дальности до точки в системе бинокулярного зрения.

6. Показано, что на точность определения дальности влияют статические характеристики объектива, в частности геометрические искажения формы и размеров изображений в плоскости расположения фотоэлементов фотоэлектронного преобразователя («бочка», «подушка»), разработана методика, позволяющая учесть наличие аберраций данного типа при определении дальности.

7. На основании метода согласованной (оптимальной) двумерной фильтрации для определения координат идентичных особых точек разработана методика определения координат идентичных особых точек в задаче определения дальности по двумерному сигналу, включающая уточняющую процедуру, позволяющую повысить точность определения дальности.

8. Для выделения границ изображения и фона, и также прямоугольной функции исследована возможность применения вейвлетов - производных от га-уссиана, показано, что для выделения границ целесообразно использование луауе-вейвлета, а для выделения прямоугольной функции - самого гауссиана.

9. Разработана методика формирования области согласованного фильтра для определения дальности, основанная на поиске апертуры фильтра, включающей максимальное количество особых точек, выделенных с помощью методики выделения областей, содержащих особые точки.

10. Разработан метод формирования рельефа местности по результатам анализа местности с помощью системы бинокулярного зрения. Этапы формирования рельефа местности проверены экспериментально на примере обработки реальных сигналов.

1. Аксиненко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения: Справочник. М.: Радио и связь, 1987. - 295 с.

2. Андриянов A.B., Шпак И.И. Цифровая обработка информации в измерительных приборах и системах. Минск: Вышэйшая школа, 1987. - 176 с.

3. Акаев A.A., Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. М.: Высшая школа, 1988. - 432 с.

4. Аксиненко М.Д., Бараночников М.Л., Смолин О.В. Микроэлектронные фотоприемные устройства. М.: Энергоиздат, 1984. - 208 с.

5. Артюхина Н.К. Теория и расчет оптических систем: Ч. 1. Минск: БИТУ, 2004. - 134 с.

6. Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физических наук. 1996. - Т. 166. - № 11. - С. 1145 - 1170.

7. Бабенко B.C. Оптика телевизионных устройств. М.: Радио и связь, 1982.-256 с.

8. Барб Д.Ф. Режим задержки и интегрирования в приемниках изображения // Полупроводниковые формирователи изображения. М.: Мир, 1979.-С. 499-507.

9. Барсуков A.C., Летуновский A.B. Телевизионные системы. М.: Изд-во МО СССР, 1986. - 376 с.

10. Блатнер Д., Флейшман Г., Рот С. Сканирование и растрирование изображений / Под ред. A.A. Витта. М.: ЭКОМ, 1999. - 400 с.

11. Блатнер К. Вейвлет-анализ. Основы теории. М.: Техносфера, 2004.- 280 с.

12. Борковский А.Г., Гаванин В.А., Зайдель И.Н. Вакуумные фотоэлектронные приборы. М.: Радио и связь, 1988. - 272 с.

13. Брайс Р. Справочник по цифровому телевидению. Жуковский: ЭРА, 2001.-230 с.

14. Браславский Д.А., Петров В.В. Точность измерительных устройств.- М.: Машиностроение, 1976. 312 с.

15. Быков P.E. Основы телевидения и видеотехники: Учебник для вузов. М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 399 с.

16. Быстров Ю.А. Оптоэлектронные приборы и устройства: Учебное пособие для вузов. М.: Радио-Софт, 2001. - 256 с.

17. Васильев Д.В., Заложнев Ю.Н., Астапов Ю.М. Теория оптико-электронных следящих систем. М.: Наука, 1988. - 324 с.

18. Васин В.А. Видеомагнитофоны и видеокамеры. М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 325 с.

19. Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразования. СПб.: ВУС, 1999. - 203 с.

20. Воронцов М.А. Управляемые оптические системы. М.: Наука, 1988. - 268 с.

21. Гвоздева Н.П., Коркина К.И. Теория оптических систем и оптические измерения. М.: Машиностроение, 1981. - 384 с.

22. Гольберг JI.M. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1990.-325 с.

23. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. М.: Техносфера, 2005.- 1072 с.

24. Горелик С.Л., Кац Б.М., Киврин В.И. Телевизионные измерительные системы. М.: Радио и связь, 1980. - 169 с.

25. Гребнев A.B., Гридин В.И., Дмитриев В.П. Оптоэлектронные элементы и устройства. М.: Радио и связь, 1998. - 336 с.

26. Грязин Г.Н. Оптико-электронные системы для обзора пространства. JI.: Машиностроение, 1988. - 224 с.

27. Грязин Г.Н. Системы прикладного телевидения. СПб.: Политехника, 2000. - 277 с.

28. Гудмен Дж. Статическая оптика. М.: Мир, 1988. - 528 с.

29. Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов. М.: Мир, 1988. - 488 с.

30. Девянин Е.А. О движении колесных роботов // Мобильные роботы и мехатронные системы: Труды Всерос. конф. М: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.-С. 169-200

31. Дементьев Ю.А. Распределение лучистой энергии точечного источника: Новая форма интегрального уравнения переноса излучения. М.: Физ-матлит, 2005. - 128 с.

32. Джакония В.Е. Телевидение: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 2004. - 616 с.

33. Джексон Р.Г. Новейшие датчики. М.: Техносфера, 2008. - 400 с.

34. Егорова С.Д., Колесник В.А. Оптико-электронное цифровое преобразование изображений. М.: Радио и связь, 1991. - 207 с.

35. Ермаков О.Н. Прикладная оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004. -416 с.

36. Ерофеенко В.Г., Козловская И.С. Основы математического моделирования. Минск: БГУ, 2002. - 195 с.

37. Журавлев В.А. Телевизионные процессоры. Системы управления: Справочник. СПб.: Наука и техника, 2001. - 512 с.

38. Залманзон JI.A. Преобразования Фурье, Уолша, Хаара. М.: Наука, 1989.-496 с.

39. Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. - 496 с.

40. Звонарев Д.А. Формирование графов и расчет их характеристик // Приборы и управление. Тула: ТулГУ, 2003. - С. 38 - 41.

41. Звонарев Д.А., Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Выполнение информационным роботом механической работы // Вестник ТулГУ. Сер. Радиоэлектроника. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008.

42. Звонарев Д.А., Кузнецова Т.Р. Методика определения характеристик дороги при движении колесного робота // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008.

43. Звонарев Д.А., Ларкин Е.В. Движение колесных роботов при юзе и заносе // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008.

44. Звонарев Д.А. Пространственно-частотные характеристики систем технического зрения роботов // Известия ТулГУ. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов». Тула: Изд-во ТулГУ, 2008.

45. Звонарев Д.В., Игнатова O.A. Продольное движение колесных роботов по плоской поверхности // Приборы и управление. Вып. 6. Тула: ТулГУ, 2008. - С. 27 - 30.

46. Звонарев Д.А., Кузнецова Т.Р. Формирование видеосигнала в системе технического зрения роботов // Приборы и управление. Вып. 6. Тула: ТулГУ, 2008.-С. 30-38.

47. Звонарев Д.А, Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Трехопорный демпфер системы технического зрения // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2008. - С. 74 - 77.

48. Звонарев Д.А. Демпфирование оптико-электронных преобразователей в мобильных колесных роботах // III Магистерская научно-техническая конференция. Тула: ТулГУ, 2008. - С. 176 - 178.

49. Звонарев Д.А. Демпфирование оптико-электронных преобразователей в мобильных колесных роботах // III Магистерская научно-техническая конференция. Тула: ТулГУ, 2008. - С. 176 - 178.

50. Звонарев Д.А. Манипулятор робота с жесткой конструкцией // Приборы и управление. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 43 - 49.

51. Звонарев Д.А., Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Наблюдение рабочегооргана манипулятора в системе технического зрения // XXVII Научная сессия,посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2009. М,'" " "-

52. Звонарев Д.А., Ларкин Е.В., Соколов В.А. Моделирование юза и заноса при движении мобильных колесных роботов // Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21. Сб. трудов XXI Международной научной конференции. Псков: Изд-во ПГПИ, 2009.

53. Звонарев Д.А. Пространственное измерение положения рабочего органа робота // Интеллектуальные и информационные системы. Материалы

54. Всероссийской научно-технической конференции «Интеллект-2009». -, Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 183 - 185.

55. Звонарев Д.А., Ларкин Е.В., Рудианов H.A. Модель силовой установки мобильного робота ММТТ-23. Сб. трудов XXIII Международной научной конференции. Т. 9. Саратов: Изд-во Саратовского гос. техн. ун-та, 2010. С. 125 - 126.

56. Звонарев Д.А. «Смаз» изображения от движения мобильного информационного робота // Всероссийская конференция «Гагаринские чтения». -М.: МАТИ, 2010.

57. Звонарев Д.А., Кузнецова Т.Р. Статические характеристики оптических систем мобильных роботов // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. - С. 98 - 105.

58. Звонарев Д.А., Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Управляющая система мобильного робота // Вестник ТулГУ. Сер. Проблемы управления электротехническими объектами. Вып. 5. Тула; Изд-во ТулГУ, 2010. С. 135 138.

59. Звонарев Д.А., Кузнецова Т.Р. Управление мобильным роботом с электрическим двигателем // Известия ТулГУ. Технические науки. Сер. Проблемы проектирования и производства систем и комплексов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. С. 368-372.

60. Нгхиа Ву Зуй, Звонарев Д.А., Рудианов А.Н. Измерение дальности в бинокулярной системе технического зрения // XXX Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2011.

61. Нгхиа Ву Зуй, Звонарев Д.А., Рудианов А.Н. Выделение характерных точек на изображении // Приборы и управление. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011.-С. 11 - 18.

62. Зенкевич C.JL, Назарова A.B. Система управления мобильного робота //Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Приборостроение 2006. № 3 - С. 31 -51.

63. Зенкевич СЛ., Минин A.A. Построение плоской карты мобильным роботом // Мобильные роботы и мехатронные системы: Труды Всероссийской школы-конференции. М: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. — С. 161-173.

64. Зубарев Ю.Б. Цифровое телевизионное вещание. Основы, методы, системы. М.: НИИР, 2001. - 568 с.

65. Зубарев Ю.Б., Глорионов ГЛ. Передача изображений. М.: Радио и связь, 1989. - 322 с.

66. Зуев В.А., Попов В.Г. Фотоэлектрические МДП-приборы. М.: Радио и связь, 1983. - 160 с.

67. Игнатьев В.М. Системы отображения, записи и ввода видеоинформации повышенных объемов и плотности. Саратов: СГУ, 1990. - 160 с. ,

68. Игнатьев В.М., Ларкин Е.В. Восприятие информации в системах искусственного интеллекта. Тула: ТулГУ, 1993. - 88с. ф:

69. Информационно-измерительная техника и технологии / В.И.Калашников, C.B. Нефедов, А.Б. Путилин и др. Под ред. Г.Г. Раннева. М.: Высшая школа, 2002. - 454 с.

70. Казанцев Г.Д., Курагин М.И., Пустынский И.Н. Измерительное телевидение. М.: Высшая школа, 1994. - 288 с.

71. Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 352 с.

72. Катыс Г.П. Обработка визуальной информации М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.

73. Кашкаров А.П. Фото- и термодатчики в электронных сферах. М.: Альтекс-А, 2004. - 224 с.

74. Ключникова Л.В., Ключников В.В. Проектирование оптико-механических приборов. СП-б.: Политехника, 1995. - 206 с.

75. Ковтонюк Н.Ф., Сальников E.H. Фоточувствительные МДП-при-боры для преобразования изображений. М.: Радио и связь, 1990. - 157 с.

76. Козерук A.C. Расчет компенсаторов для оптических приборов: Лабораторный практикум. Минск БНТУ, 2005. - 32 с.

77. Кориков A.M., Сырямкин В.И., Титов B.C. Корреляционные зрительные системы роботов. Томск: Радио и связь, 1990. - 264 с.

78. Котов В.В. Трассировка основных частотных составляющих одномерных сигналов // Известия Тульского государственного университета. Серия: Проблемы специального машиностроения. Вып. 5, часть 1. Тула: Изд-во Тул-ГУ, 2002. -С. 321 -324.

79. Котюк А.Б. Датчики в современных измерениях. М.: Радио и связь: Горячая линия - Телеком. - 2006. - 96 с.

80. Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений. М.: Радио и связь, 1990. - 608 с.

81. Кривошеев М.И., Федунин В.Г. Интерактивное телевидение. М.: Радио и связь, 2000. - 344 с.

82. Кузнецова Т.Р. Определение параметров движения объектов по их изображениям в системах технического зрения // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2008. - С. 63 - 65.

83. Купер Дж., Макгиллем Н. Вероятностные методы анализа сигналови систем. М.: Мир, 1989. - 379 с.

84. Ландсберг Г.С. Оптика: Учебное пособие для вузов. М.: Физмат-лит, 2006. - 848 с.

85. Ларкин Е.В., Первак И.Е. Отображение графической информации. -Тула: ТулГУ, 2000. 109 с.

86. Листратов Ю.В., Сидоров В.И. Проектирование ИК систем в морском приборостроении: Учебное пособие. М.: МИРЭА, 1994. - 76 с.

87. Лифанов Ю.С., Саблин В.Н., Салтан М.И. Направление развития зарубежных средств наблюдения за полем боя. М.: Радиотехника, 2004. - 64 с.

88. Мадьяри В. Элементы оптоэлектроники и фотоэлектрической автоматики. М.: Сов. радио, 1979. - 160 с.

89. Маламед Е.Р. Конструирование оптических приборов космического базирования. СП-б: ГИТМО (ТУ), 2002. - 292 с.

90. Малютин Д.М. Оптические измерения. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - 160 с.

91. Мамаев Н.С., Мамаев Ю.Н., Теряев Б.Г. Цифровое телевидение. -М.: Горячая линия Телеком, 2001. - 180 с.

92. Мамедов И.Р. Передача неподвижных и графических телевизионных изображений. М.: Радио и связь, 1999. - 128 с.

93. Мартынов В.Н., Кольцов Г.И. Полупроводниковая оптоэлектрони-ка: Учебное пособие. М.: МИСИС, 1999. - 400 с.

94. Меркишин Г.В. Многооконные оптико-электронные датчики линейных размеров. М.: Радио и связь, 1986. - 166 с.

95. Методы компьютерной обработки изображений // Ред. В.А. Сойфе-ра. М.: Физматлит, 2003. - 781 с.

96. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. JL: Машиностроение, 1983. - 420 с.

97. Мосягин Г.М., Немтинов В.Б., Лебедев E.H. Теория оптико-электронных систем. М.: Машиностроение, 1990 . - 431 с.

98. Мусаев Э.С. Оптоэлектронные устройства на полупроводниковых излучателях. М.: Радио и связь, 2004. - 208 с.

99. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970. - 295 с.

100. Мусьянов М.П., Миценко И.Д. Оптико-электронные системы ближней дальнометрии. М.: Радио и связь, 1991. - 166 с.

101. Новиков И.Я., Стечкин С.Б. Основы теории всплесков // Успехи математических наук. 1998. - Т. 53. - № 6. - С. 9-13.

102. Новоселов О.Н., Фомин А.Ф. Основы теории и расчета информационно-измерительных систем. М.: Машиностроение, 1991. - 336 с.

103. Носков В.П., Рубцов И.В. Опыт решения задачи автономного управления движением мобильных роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. - № 12. - С. 21 - 24.

104. Носков В.П., Носков A.B. Навигация мобильных роботов по даль-нометрическим изображениям // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005.-№12.-С. 16-21.

105. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью. М.: Сов. радио, 1986. - 254 с.110.

106. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды / В.И.Козицев и др. Под ред. В.Н. Рождествина. М.: Изд- во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2002. - 528 с.

107. Оптико-электронные устройства обработки и распознавания изображений / B.C. Титов и др. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - 121 с.

108. Орлов В.А., Петров В.И. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости. М.: Воениздат, 1989. - 256 с.

109. Основы построения информационно-измерительных систем: Пособие по системной интеграции / Н.А.Виноградов и др. Под ред. В.Г.Свиридова. -М.: Изд-во МЭИ, 2004. 268 с.

110. Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике / Под ред. Алексеева В.И. М.: «Мир», 1971. - 496 с.

111. Петриков A.B. Телеохрана. М.: Солон-Пресс, 2004. - 408 с.

112. Петухов А.П. Введение в теорию базисов всплесков. СПб: Изд-во СПбГТУ, 1999. - 131 с.

113. Плотников B.C., Варфоломеев Д.И., Пустовалов В.Е. Расчет и конструирование оптико-механических приборов. М.: Машиностроение, 1983. -256 с.

114. Погорельский С.Л. Прикладная оптика: Учебное пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, «Гриф и К0», 2005. - 186 с.

115. Полупроводниковые формирователи изображений / Под. ред. И. Есперса, Ф. Ван де Виле, М. Уатта. М.: Мир, 1988. - 432 с.

116. Пресс Ф.П. Формирователи видеосигнала на приборах с зарядовой связью. М.: Радио и связь, 1981. - 136 с.

117. Проектирование оптико-электронных приборов / Ред. Ю.Г. Яку-шенкова. М.: ЛОГОС, 2000. - 487 с.

118. Прокунцев А.Ф., Юмаев P.M. Преобразование и обработка информации с датчиков физических величин. М.: Машиностроение, 1992. - 283 с.

119. Путятин Е.П., Аверин С.И. Обработка изображений в робототехнике. М.: Машиностроение, 1990. - 319 с.

120. Пытьев Ю.П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем. М.: Физматлит, 2004. - 400 с.

121. Ребрин Ю.К. Управление оптическим лучом в пространстве. М.: Сов. радио, 1977. - 336 с.

122. Рогальский А.И. Инфракрасные детекторы. Новосибирск: Наука, 2003. - 636 с.

123. Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2006.592 с.

124. Савиных В.П., Соломатин В.А. Оптико-электронные системы дистанционного зондирования. М.: Недра, 1995. - 315 с.

125. Свешников А.Г., Тихонов А.Н. Теория функций комплексной переменной. М.: Физматлит. - 2001. - 336 с.

126. Системы технического зрения: Справочник /Под ред. В.И.Сырямкина, B.C. Титова. Томск: МГП «РОСКО», 1992. - 376 с.

127. Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы / В.Б.Брагин и др. Под ред. Е.П.Попова, В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1985.-256 с.

128. Смирнов A.B. Основы цифрового телевидения. М.: Горячая линия- Телеком, 2001. 224 с.

129. Смирнов A.B., Пескин А.Е. Цифровое телевидение: От теории к практике. М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 352 с.

130. Сокольский М.Н. Допуски и качество оптического изображения. -JL: Машиностроение, 1989. 221 с.

131. Справочник по ИК технике: В 4-х т. /У.Вольф и др. М.: Мир. - Т. 1. - 1995. - 606 .: Т. 2. - 1996. - 347 е.: Т. 3. - 1999. - 472 е.: Т. 4. - 1999. - 470 с.

132. Справочник технолога-оптика / Ред. М.Н.Окатова. СП-б: Политехника, 2004. - 680 с.

133. Стрэтт Дж. (Лорд Релей) Волновая теория света. М.: Норма, 2004.- 362 с.

134. Тарасов В.В. Двух- и многодиапазонные оптико-электронные системы с матричными приемниками излучения. М.: Логос, 2007. - 190 с.

135. Теория оптико-электронных следящих систем / Ю.М. Астапов, Д.В. Васильев, Ю.И. Золожнев. М.: Наука, 1988. - 324 с.

136. Фрайдек Дж. Современные датчики: Справочник. М.: Техносфера, 2005. - 592 с.

137. Фридлянд И.В. Оптико-механические сканирующие устройства с оптической коррекцией. Техника кино и телевидения. - 1979. - № 2. - С. 49.

138. Хромов Л.И., Цыпулин А.К., Куликов А.Н. Видеоинформатика: Передача и компьютерная обработка видеоинформации. М.: Радио и связь, 1991. - 192 с.

139. Цифровое преобразование изображений / Р.Е. Быков, Р. Фрайер, и др. Под ред. Р.Е.Быкова. М.: Горячая линия - Телеком, 2003. - 228 с.

140. Шмидт Д. Оптоэлектронные сенсорные системы. М.: Мир, 1991.96 с.

141. Шульман М.Я. Измерение передаточных функций оптических систем. Л.: Машиностроение, 1980. - 207 с.

142. Юшин A.M. Оптоэлектронные приборы и их зарубежные аналоги. -М.: Радио и связь. Т. 1. - 2000. - 512 е.: Т. 2. - 2001. - 544 е.: Т. 3. - 2002. - 512 е.: Т. 4.-2003.-512 с.

143. Beyer H., Reizenberg H. Handbuch der Mikroskopie. Berlin: VEB Verlag Technik, 1987. - 488 p.

144. Bracewell R.N. The Fourier Transform and Its Applications. N.Y. -McGraw-Hill, 2000. - 604 p.

145. Buchanan S.P. Automatic tracking improved performance for electro-optical imaging and target acquisition system // Optic and Laser Technology. 1980. -V. l.-N. 1. - Pp. 31-34.

146. Capone B.R., Taylore R.W., Kosonocky W.F. Design and characterization of Schottky infrared charge coupled device (IRCCD) focal plane array // Optical Engeneering. 1982. - V. 21. - N 5. - Pp. 945 - 950.

147. Daubechies I. Orthonormal bases of compactly supported wavelets // Communications of Pure and Applied Mathematics. 1988. - Pp. 906 - 996.

148. Hair T., Bluthe J., Ager W. An Optical Method of Measureing Transverse Surface Velocity // Acta IMECO. Budapest, 1968. Vol. 2. - Pp. 191 - 198.

149. Kyurkchan A.G., Minaev S.A. Using of the wavelet technique for the solution of the wave diffraction problems // Journal of Qantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. Vol. 89. - 2004. - Pp. 219 - 236.

150. Loni A. C. P., Lion M. L. High resolution still - image on transmission based on CCITT H. 261. Codec // IEEE Trans. Circuits and Syst. Video Tedenol. -1993. - V 3. - № 2. - Pp. 164 - 169.

151. Mallat S.G. A theory for signal decomposition: the wavelet representation // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intellegence. Vol. 11.-N7.- 1989.-Pp. 674 - 693.

152. Naumann H., Schroder G. Bauelemente der Optic. Munchen-Wien: C/-Hanser Werlag, 1983. - 599 pp.

153. Rogers G.F., Earnshaw R.A. Techniques for computer graphics. Berlin: Springer-Verlag, 1987. - 512 pp.

154. Said A., Pearlman W.A. A new fast and efficient image codec baseg on set partitioning in hierarchical trees // Trans. Cir. System Video Techniques. 1996. -Vol. 6. - N. 3. - Pp. 243-250.

155. Vatterli M., Kovacevec J. Wavelet and Subband Coding. Prentice Holl RTR, 1995.-488 Pp.

156. Walker J.S. Fourier analysis and wavelet analysis // AMS Notices. -1997. Pp. 658 - 670.

157. Wood G.D. An Airborne Video (Motion Picture Surveillance System) // Journal of the SMPTE, 1974. N 9. - Pp. 740 - 743.

158. Robust Monte Carlo Localization for Mobile Robots / S. Thrun, D. Fox, W. Burgard, F.Dellaert // Artificial Intelligence. 2000. - Vol. 128, N. 1 - 2. -Pp. 99-141.

159. Rogers G.F., Earnshaw R.A. Techniques for computer graphics. Berlin: Springer-Verlag, 1987. - 512 pp.

160. Said A., Pearlman W.A. A new fast and efficient image codec baseg on set partitioning in hierarchical trees // Trans. Cir. System Video Techniques. -1996. Vol. 6. - N. 3. - Pp. 243 - 250.

161. Thrun S., Bennewitz M., Burgard W. et al. MINERVA: A second generation mobile tour-guide robot // Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation. Detroit, 1999. Vol. 3. - Pp. 1999 - 2005.

162. Thrun S. Particle filters in robotics // Proceedings of the 17th Annual Conference on Uncertainty in AI (UAI). Banff, 2002. P. 234 - 248.

163. Thrun. S. Robotic mapping: A survey // Exploring Artificial Intelligence in the New Millenium. San Francisco: Morgan Kaufmann, 2002. Pp. 2 - 36.

164. Thrun S. Stanley: The robot that won the DARPA Grand Challenge // Journal of Field Robotics. 2006. - Vol. 23, Is. 9. - P. 661 - 692.

165. Thrun S., Montemerlo M., Aron A. Probabilistic terrain analysis for high-speed desert driving // Proceedings of the Robotics Science and Systems Conference. Philadelphia, 2006. Pp. 309 - 326.

166. Vatterli M., Kovacevec J. Wavelet and Subband Coding. Prentice Holl RTR, 1995. - 488 Pp.

167. Walker J.S. Fourier analysis and wavelet analysis // AMS Notices. -1997.-Pp. 658-670.

168. Wood G.D. An Airborne Video (Motion Picture Surveillance System) // Journal of the SMPTE, 1974. N 9. - Pp. 740 - 743.

169. Yang O.C., Maimone M.W., Matthies L.M. Visual odometry on the Mars exploration rovers // IEEE Robotics & Automation Magazine. 2006. -Vol. 13.-Is. 2.-Pp. 54-62.

170. Zhang Z. Iterative Point Matching for Registration of Free-Form Curves and Surfaces // International Journal of Computer Vision. 1994. Vol. 13, N. 2. -Pp. 119-152.