ناوبری تصویری پرنده های بدون سرنشین

سیستم تعیین موقعیت تصویری بلادرنگ داخل اتاق

روش‌های ناوبری داخل اتاق

شناسایی و ردیابی اهداف متحرک در فریم‌های متوالی از یک جریان ویدیویی کاربردهای متنوعی در رباتیک، صنایع نظامی، سیستم‌های حفاظتی و بینایی ماشین دارد. دسترسی به موقعیت دقیق اهداف در کنترل آن‌ها نقش به سزایی دارد. تاکنون سیستم‌های بسیاری با ساختارهای متفاوت برای تخمین موقعیت سه‌بعدی اهداف پیشنهاد شده‌است. این سیستم‌ها از نظر کیفیت، پیکربندی و دقت عملکرد متفاوت می‌باشند. برخی از این نوع سیستم‌ها شامل سامانه موقعیت‌یاب جهانی، سامانه بازشناسی با امواج رادیویی، سیستم‌های بینایی ماشین، سیستم‌های مبتنی بر سیگنال‌های مغناطیسی و غیره می‌باشند. پارامترهای مورد بررسی در این زمینه شامل دقت، انجام پردازش‌ها به صورت بلادرنگ، مورد استفاده در درون یا بیرون ساختمان، محدوده عملکرد، سنسورهای مورد استفاده در سیستم، نوع الگوریتم مورد استفاده و چگونگی هزینه سیستم می‌باشد. با مطالعات انجام گرفته در سال‌های اخیر، سیستم‌های ناوبری مبتنی بر تکنیک‌های فراصوتی از مطلوب‌ترین سیستم‌ها معرفی شده‌است که مهمترین پارامترهای مورد نظر در این انتخاب، هزینه و دقت عملکرد سیستم می‌باشد. با توجه به این که هر کدام از سیستم‌های ناوبری دارای محدودیت‌هایی نیز می‌باشند، راه‌حل‌های جایگزینی با ترکیبی از الگوریتم‌ها و با بهره‌گیری از مزایای آن‌ها به منظور دست‌یابی به نتایج دقیق‌تر و قابل اطمینان‌تر در برخی از مقالات علمی معرفی شده است.

چرا سیستم‌های ناوبری مبتنی بر الگوریتم‌های پردازش تصویر؟

در محیط‌های بسته که معمولاً سنسورهای کمک ناوبری قابل استفاده نیستند، سیستم‌های ناوبری مبتنی بر الگوریتم‌های پردازش تصویر می‌توانند گزینه مناسبی باشند. سیستم‌ ناوبری مبتنی بر الگوریتم‌های پردازش تصویر اولین بار توسط آاُکی و همکارانش معرفی شد.

توصیف فضا در چنین الگوریتم‌هایی از طریق مشاهداتی که توسط دوربین‌ها صورت می‌گیرد، انجام می‌شود. چنین الگوریتم‌هایی باعث ایجاد فضایی هوشمند می‌شوند که هر کدام دارای توانایی‌ها و محدودیت‌هایی نیز می‌باشند. در سیستم‌های ناوبری مبتنی بر پردازش تصویر، چالش‌هایی همانند نیاز به دقت بالا، سادگی الگوریتم، پردازش بلادرنگ الگوریتم، پوشش کامل محیط و مشکلاتی مانند هزینه بالای دوربین‌ها، حجم بالای داده و همزمان سازی تصاویر مانع از دستیابی به پاسخ مطلوب می‌گردد.

در رابطه با چنین سیستم‌هایی، مقالات بسیاری در این زمینه معرفی و توسعه یافتند. در بسیاری از این مقالات، علاوه بر سیستم مبتنی بر بینایی از سیستم‌های کمکی دیگری به منظور دست‌یابی به نتایج دقیق‌تر و قابل اطمینان‌تر استفاده شده‌است. چنین روش‌هایی باعث اصلاح پارامترهای ناوبری و در نتیجه موجب بهبود عملکرد سیستم ردیابی می‌گردند.

بررسی کلی بین سیستم‌های تعیین موقعیت در ارتباط با دقت، انجام پردازش‌ها به صورت بلادرنگ، مورد استفاده در درون یا بیرون ساختمان، محدوده عملکرد، سنسورهای مورد استفاده در سیستم، نوع الگوریتم مورد استفاده و چگونگی هزینه سیستم در جدول زیر مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته‌اند. به عنوان نمونه، استفاده از دوربین‌های متعدد برای افزایش فضای تحت پوشش از معایب سیستم‌های مبتنی بر بینایی معرفی شده زیرا این امر باعث افزایش هزینه سیستم ردیابی می‌گردد.

 

خدمات ما

الگوریتم پیشنهادی ما در این زمینه، معرفی یک سیستم چند سنسوری کاملاً اتوماتیک به منظور تعیین موقعیت سه‌بعدی هدف در درون اتاق با استفاده از الگوریتم‌های پردازش تصویر می‌باشد. با توجه به چالش‌های موجود در این زمینه، در این راستا تلاش شده، با استفاده از ترکیب اطلاعات غیرهمزمان تعدادی از دوربین که دارای قیمت و کیفیت مناسبی می‌باشند، راه‌حل مناسبی ارائه گردد. لذا بعد از شناسایی هدف به کمک ویژگی‌های استخراج شده و تعیین موقعیت دوبعدی آن در تصویر هر دوربین، با استفاده از فیلتر کالمن توزیع شده، موقعیت سه‌بعدی هدف به صورت بلادرنگ تعیین می‌گردد. سنسورهای مورد انتخاب در این محصول، دوربین‌هایی کم‌هزینه و با کیفیت متوسط می‌باشند بنابراین سیستم مذکور کاملاً مقرون به صرفه است. از این رو نتایج بدست آمده از این الگوریتم، برخلاف دیدگاه مورد بررسی در مقالات سال‌های اخیر می‌باشد.

از جمله مهم‌ترین خدماتی که  در این حوزه قابل ارائه است عبارتنداز:

  • استفاده از تعداد زیادی دوربین با کیفیت متوسط
  • پوشش کامل محیط توسط دوربین‌های کم هزینه
  • استفاده از اطلاعات غیرهمزمان بدست آمده از هر دوربین در هر لحظه
  • تلفیق اطلاعات بدست آمده از تصویر هر دوربین با استفاده از فیلتر کالمن توزیع شده توسعه یافته
  • زمان پاسخ الگوریتم برابر با 150 میلی ثانیه
  • اجرای الگوریتم به صورت پردازش موازی با استفاده از برنامه‌نویسی OpenMP
  • پردازش بلادرنگ الگوریتم
  • تشخیص دقیق اهداف
  • شناسایی دقیق موقعیت سه‌بعدی چندین هدف به صورت همزمان
  • دقت بالای الگوریتم