RU2705644C1 - Устройство для калибровки шлема - Google Patents

Устройство для калибровки шлема Download PDF

Info

Publication number
RU2705644C1
RU2705644C1 RU2017115463A RU2017115463A RU2705644C1 RU 2705644 C1 RU2705644 C1 RU 2705644C1 RU 2017115463 A RU2017115463 A RU 2017115463A RU 2017115463 A RU2017115463 A RU 2017115463A RU 2705644 C1 RU2705644 C1 RU 2705644C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
camera
helmet
optical reference
image
orientation
Prior art date
Application number
RU2017115463A
Other languages
English (en)
Inventor
Яко КРОНЬЕ
Ясон-Петер ДЕ-ВИЛЛИЕРС
Original Assignee
Ксир
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ксир filed Critical Ксир
Application granted granted Critical
Publication of RU2705644C1 publication Critical patent/RU2705644C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • G06T7/74—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods involving reference images or patches
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30204—Marker

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройству для калибровки шлема, в частности шлема, используемого пилотом самолета. Устройство включает память, камеру и механический привод, к которому шлем присоединяется в процессе калибровки так, что он может перемещаться относительно камеры. К камере и механическому приводу присоединен процессор, запрограммированный для управления механическим приводом для перемещения шлема относительно камеры через последовательность дискретных точек на шаблоне калибровочных мишеней и в каждой из дискретных точек управления камерой для получения цифрового изображения. Для каждого из изображений процессор определяет положение в изображении по меньшей мере одной из нескольких реперных меток и использует это положение в изображении по меньшей мере одной реперной метки вместе с положением механического привода для калибровки шлема. Изобретение обеспечивает повышение точности определения положения шлема. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для калибровки шлема, в частности шлема, используемого пилотом самолета.
Уровень техники
В современных боевых системах самолета пилот использует шлем для управления другими системами в самолете, например, системами вооружений, просто глядя в определенном направлении. Обычно это достигается помещением по меньшей мере одной камеры в кабине пилота и по меньшей мере одной реперной метки на шлеме.
Следует, однако, иметь в виду, что точность устройства в значительной степени зависит от надлежащей калибровки устройства, поскольку каждый шлем слегка отличается по форме, и если реперная метка расположена на шлеме даже с небольшим отклонением, это сильно повлияет на точность определения положения шлема и, как следствие, на точность систем, управляемых шлемом.
В настоящей заявке предлагается усовершенствованное устройство для калибровки шлема.
Раскрытие изобретения
Предлагется устройство для калибровки шлема с группой расположенных на нем оптических реперных меток, содержащее:
память;
камеру;
механический привод для перемещения шлема или камеры друг относительно друга в процессе калибровки;
процессор, соединенный с камерой и механическим приводом, запрограммированный для:
управления механическим приводом для перемещения шлема или камеры друг относительно друга через группу (последовательность) дискретных точек на шаблоне калибровочных мишеней;
в каждой из дискретных точек, управления камерой для получения цифрового изображения;
для каждого из изображений, определения положения в изображении по меньшей мере одной из оптических реперных меток; и
использования положения в изображении по меньшей мере одной оптической реперной метки, вместе с положением механического привода, для калибровки шлема.
В соответствии с другим частным вариантом выполнения, при использовании устройства для калибровки шлема с несколькими расположенными на нем оптическими реперными метками, обеспечивается:
управление механическим приводом для перемещения шлема или камеры друг относительно друга через последовательность дискретных точек на шаблоне калибровочных мишеней;
в каждой из дискретных точек, управление камерой для получения цифрового изображения;
для каждого из изображений, определение положения в изображении по меньшей мере одной из нескольких оптических реперных меток; и
использование положения в изображении по меньшей мере одной оптической реперной метки, вместе с положением механического привода, для калибровки шлема.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 представлен частный вариант устройства для калибровки шлема; и
на фиг. 2 схематически показана камера для использования в устройстве в соответствии с настоящей заявкой.
Подробное описание осуществления изобретения
Описанные здесь система и методика относятся к устройству для калибровки шлема.
На шлеме 10, калибровка которого выполняется в соответствии с настоящей заявкой, имеется несколько реперных меток 12. Калибровочное устройство может оперировать с любым числом светоизлучающих диодов (СИД). Для различных устройств отслеживания положения/ориентации шлема, использующих калибровки настоящего устройства, может потребоваться свое количество СИД.
В частном варианте выполнения несколькими реперными метками 12 являются светоизлучающие диоды (СИД).
Шлем 10 присоединен к механическому приводу 14 для выполнения калибровки.
В показанном на чертежах варианте выполнения, механическим приводом 14 является манипулятор 14 робота, имеющий шесть степеней свободы.
Шлем 10 соединен с манипулятором 14 робота.
На практике, каждый шлем имеет свои, отличающиеся точки крепления, поэтому для прикрепления шлема к манипулятору требуется переходной держатель.
Для получения изображений шлема 10 и реперных меток 12 в нескольких положениях используется камера 16, как это будет более подробно описано ниже.
Для процесса калибровки камера 16 неподвижно установлена относительно шлема 10 так, что шлем 10 перемещается относительно камеры.
Возможно перемещение камеры при неподвижном шлеме.
Камера 16 сама должна быть надлежащим образом откалибрована, что должно гарантировать отсутствие искажений в получаемом изображении, которые привели бы к неправильной калибровке мишени. Пример методики калибровки камеры описан в опубликованной заявке заявителя PCT/IB2012/056820, содержание которой введено в настоящее описание посредством ссылки.
С камерой 10 и роботизированным манипулятором 14 соединен процессор 18, который, в настоящем варианте выполнения, является частью компьютера 20.
Процессор 18 запрограммирован для управления механическим приводом 14, обеспечивающим перемещение шлема 10 относительно камеры 16 через несколько дискретных точек на шаблоне калибровочных мишеней.
В идеальном для каждого СИД случае, углы поля зрения камеры должны образовывать конус с углом от оси, составляющим 45 градусов, и вершиной, направленной на СИД. Это будет означать, что векторы камеры ортогональны, чем обеспечивается наибольшая устойчивость к шумам.
В каждой из дискретных точек, процессор 18 дает команду камере 16 на формирование цифрового изображения.
Каждое цифровое изображение хранится в памяти 22, связанной с процессором 18, для дальнейшей обработки этого цифрового изображения.
Одновременно с этим, или с некоторой задержкой, процессор 18 извлекает каждое из цифровых изображений и определяет положение каждой из нескольких реперных меток в изображении.
Затем процессор 18 выполняет калибровку шлема 10, используя положение по меньшей мере одной реперной метки в изображении.
Следует иметь в виду, что эта калибровка требует знания собственных параметров измерительной камеры 16 (соотношение искаженного/неискаженного (DU - от англ. Distorted-to-Undistorted) и фокусное расстояние), а также абсолютную ориентацию камеры относительно манипулятора 14 робота. Последние данные, в свою очередь, требуют знания ориентации держателя (шлема) и смещенной ориентации камеры. Эти данные обычно непосредственно выдаются на выход фотограмметрического устройства калибровки камеры.
Манипулятор 14 робота используется для имитации группы калиброванных камер с известными ориентациями, наблюдающих каждую оптическую опорную точку. Каждая камера в группе использует собственные параметры для определения вектора, направленного от камеры к оптической опорной точке. Ближайшая точка пересечения этих векторов используется в качестве измеренного положения оптической опорной точки. Было бы нецелесообразно использовать большую группу направленных внутрь калиброванных камер, жестко установленных в известных положениях так, чтобы они могли, выполняя триангуляционную съемку, определять положения точек на всех сторонах трехмерного объекта, помещенного в центре группы. Вместо этого используется манипулятор робота, представляющий шлем, расположенный с разными ориентациями, одной калиброванной камере, ориентация которой относительно робота известна.
В каждой представленной ориентации, камера фиксирует центроид оптических опорных точек (реперных меток 12) и использует собственные параметры для определения вектора, направленного к оптической опорной точке. Этот вектор и ориентация камеры далее вычисляются относительно оконечности манипулятора робота, с использованием собственных параметров камеры и известной ориентации робота. В результате получают пучок векторов и соответствующих им известных точек, определенных в общей системе координат оконечности манипулятора робота.
Для вычисления ближайшей точки пересечения всех векторов пучка, вычисляется и усредняется ближайшая точка каждого пересечения каждой возможной пары векторов.
После определения этого усредненного попарно триангулированного положения, оно используется в качестве отправной точки дальнейшего числового приближения. Этот процесс повторяется для каждой реперной метки 12 на шлеме.
Вышеописанная процедура выполняется процессором 18, использующим несколько модулей.
В контексте настоящего описания предполагается, что "модуль" включает распознаваемую часть кода, вычислительные или исполняемые команды, данные, или вычислительную задачу для выполнения определенной функции, операции, обработки или процедуры. Из этого следует, что модуль не обязательно должен быть реализован в форме программы; модуль может быть реализован как программа, аппаратные средства, или комбинация программных и аппаратных средств. Кроме того, модуль не обязательно должен быть объединен в одном устройстве, но может быть распределен по нескольким устройствам.
Согласно приложенным чертежам и более подробному описанию методики, вектор, направленный от камеры к объекту в поле зрения (FOV - от англ. field of view) камеры, может быть определен, если известны собственные параметры камеры (фокусное расстояние, размер пикселей, главная точка и перекос осей изображения (предполагается равным нулю в современных устройствах формирования изображения)).
Предполагаем, что дисторсия объектива либо ничтожно мала, либо уже была учтена. Координаты изображения преобразуют в величины двумерного (2D) пространства относительно главной точки, используя размеры пикселя. При изменении масштаба (см. фиг.) важно учитывать разницу в условных обозначениях положительного направления для изображения и системы координат (СК) камеры. В общем случае невозможно определить расстояние до объекта по его положению в поле зрения одиночной камеры, поэтому вектор приводится к единичному вектору (ЕВ). Третьим измерением является фокусное расстояние камеры. Уравнение (1) иллюстрирует выполнение этой операции:
Figure 00000001
где
Figure 00000002
= вектор, заканчивающийся в инвертированной плоскости изображения, направленный от камеры к объекту,
Figure 00000003
Figure 00000004
= ЕВ, направленный от центра камеры к объекту,
Figure 00000005
= положение пикселя неискаженного 2D изображения объекта,
Figure 00000006
= положение пикселя пересечения оптической оси,
pix_w = ширина пикселя на изображении камеры,
pix_h = высота пикселя на изображении камеры,
FLen = фокусное расстояние объектива эквивалентной модели камеры с точечной диафрагмой.
Следует заметить, что фокусное расстояние и размеры пикселя должны быть определены в одних единицах измерения.
Теперь выполним определение ближайшей точки пересечения двух трехмерных (3D) линий. Точное пересечение двух 3D линий в свободном пространстве маловероятно. Вместо этого они образуют ближайшую точку пересечения. В трехмерном пространстве линия обычно определена единичным вектором (ЕВ), показывающим ее направление, и 3D точкой, через которую проходит линия. В точках на двух линиях, где они наиболее близки, отрезок линии между двумя линиями будет перпендикулярен обеим линиям. Поскольку скалярное произведение перпендикулярных линий равно нулю, могут быть составлены два уравнения (равные нулю скалярные произведения отрезка линии и каждой линии) с двумя неизвестными (расстояние до сегмента линии в ЕВ каждой линии от известной точки каждой линии) и затем совместно решены. Затем среднее положение двух точек на ближайшей к каждой из них линии может быть принято за ближайшую точку пересечения. Формально это выражается уравнением (2):
Figure 00000007
где
Figure 00000008
= положение ближайшей точки пересечения,
Figure 00000009
, and
Figure 00000010
Figure 00000011
= точка на линии 1,
Figure 00000012
= единичный вектор направления линии 1,
Figure 00000013
= точка на линии 2,
Figure 00000014
= единичный вектор направления линии 2.
Используя модель дисторсии Брауна, можно показать, что при соответствующих параметрах модели дисторсии Брауна, воздействие дисторсии линзы как в направлении от искаженного дисторсией изображения к неискаженному (DU), так и в направлении от неискаженного дисторсией изображения к искаженному (UD - от англ. Undistorted-to-Distorted), может быть успешно промоделировано. Для каждого направления потребуется отдельный набор параметров.
Определение параметров DU и UD может быть выполнено с использованием любого подходящего набора программ для фотограмметрической калибровки.
Базовая модель Брауна выражает координаты пикселя на входе относительно главной точки. Затем, для получения положения пикселя на выходе, к расстоянию точки на входе от главной точки добавляются радиальное и тангенциальное смещение.
Радиальное и тангенциальное смещения имеют форму многочленов, зависящих от расстояния точки на входе от главной точки. Параметры дисторсии формируются координатами главной точки и коэффициентами радиального и тангенциального многочленов. Формально это выражается уравнением (3):
Figure 00000015
где
Figure 00000016
= Модель дисторсии Брауна [4, 5],
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
= точка изображения на выходе,
Figure 00000021
= точка изображения на входе,
Figure 00000022
= центр дисторсии,
Rn = Nth коэффициент радиальной дисторсии,
Tn = Nth коэффициент тангенциальной дисторсии,
NR = число радиальных параметров,
NT = число тангенциальных параметров, и
Figure 00000023
Следует отметить, что невозможно использовать один тангенциальный параметр, требуется ноль, либо два или более тангенциальных параметров. Создает или нет уравнение (3) дисторсию точки изображения, зависит от того, какие параметры введены в него.
Далее по всему настоящему описанию введение в уравнение (3) параметров, называемых DU-параметрами, означает, что точка будет преобразована из искаженной дисторсией области в неискаженную дисторсией область.
Аналогично, параметрический вектор UD-параметры будет использован для преобразования неискаженных дисторсией координат пикселей в соответствующие им координаты в искаженной дисторсией области.
Далее приводится описание определения пространственных положений светоизлучающих диодов (СИД) на шлеме.
Для этой калибровки требуются собственные параметры измерительной камеры (свойства DU и фокусное расстояние), а также абсолютная ориентация камеры относительно (по отношению к) робота. Для этого, в свою очередь, необходимо знание ориентации держателя и смещенной ориентации камеры.
Роботизированный манипулятор используется для имитации группы калиброванных камер с известными ориентациями, наблюдающих каждый СИД. Ближайшая точка пересечения этих векторов используется в качестве измеренного положения СИД. Нецелесообразно использовать большую группу направленных внутрь калиброванных камер, жестко установленных в известных положениях так, чтобы они могли, выполняя триангуляционную съемку, определять положения точек на всех сторонах трехмерного объекта, помещенного в центре группы.
Для имитации этой процедуры используется манипулятор робота, представляющий шлем, расположенный с разной ориентацией, одной калиброванной камере, ориентация которой относительно робота известна. Для каждой ориентации, в которой представлен шлем, вычисляется ориентация калиброванной камеры относительно шлема, чем фактически добавляется другая камера к виртуальной группе камер, каждая из которых смотрит внутрь на шлем.
В каждой представленной ориентации, камера фиксирует изображение СИДа(-ов) и определяет координаты каждого СИДа(-ов) в изображении. Конкретный метод определения координат изображения СИД может быть изменен, в частном варианте выполнения используются методы, описанные в ранее опубликованной патентной заявке № PCT/IB2012/056820.
Затем, на основе параметров калибровки камеры вычисляется соответствующий вектор, ассоциированный с координатой изображения. Далее, этот вектор и ориентация камеры преобразуются к системе координат (СК) манипулятора робота с использованием известной ориентации камеры относительно СК основания робота и ориентации манипулятора робота относительно СК основания робота.
В результате получают пучок векторов и связанных с ними известных точек, определенных в общей СК манипулятора робота.
Для вычисления ближайшей точки пересечения всех векторов пучка, определяется первоначальная оценка ближайшей точки каждого пересечения для всего пучка и выполняется ее числовое приближение. Первоначальная оценка вычисляется усреднением ближайшей точки пересечения для каждой возможной пары векторов. Эта первоначальная оценка математически выражается уравнением (4):
Figure 00000024
где
Figure 00000025
= первоначальное положение СИД относительно манипулятора робота,
N = число видов СИД,
Figure 00000026
= положение СИД относительно манипулятора, полученное триангуляцией из положений i и j,
Figure 00000027
Figure 00000028
= преобразование положения камеры относительно концевого захвата в положении n,
Figure 00000029
Figure 00000030
= ЕВ от камеры к СИД с манипулятором в положении n,
Figure 00000031
Figure 00000032
= согласно уравнению (2),
Figure 00000033
= согласно уравнению (1),
Figure 00000034
= модель дисторсии Брауна [4, 5],
Figure 00000035
= параметры исправления дисторсии, согласно, например [3],
Figure 00000036
= собственные параметры камеры, согласно, например [3],
Figure 00000037
= положение пикселя СИД для ориентации i робота,
Figure 00000038
= ориентация камеры относительно робота по оси робота, и
Figure 00000039
= ориентация манипулятора в положении n относительно робота по оси робота.
После определения первоначальной оценки посредством уравнения (4), она используется в качестве отправной точки для дальнейшего числового приближения.
Это приближение стремится найти точку с минимальным среднеквадратическим значением суммы перпендикулярных расстояний от каждого вектора в пучке. В частном варианте выполнения используется алгоритм "leapfrog" (прыжок лягушки). Уравнение (5) математически выражает функцию стоимости среднеквадратичного значения суммы перпендикулярных расстояний.
Figure 00000040
где
CHLED = функция стоимости для определения преобразования положения СИД шлема.
Figure 00000041
= предполагаемое положение СИД относительно манипулятора,
N = число видов СИД,
Figure 00000042
= положение камеры относительно манипулятора, находящегося в положении i,
Figure 00000043
Figure 00000044
= ЕВ от камеры к СИД при i ориентации робота,
Figure 00000045
Figure 00000046
= в соответствии с уравнением (1),
Figure 00000047
= модель дисторсии Брауна [4, 5],
Figure 00000048
= параметры исправления дисторсии, согласно, например, [3],
Figure 00000049
= собственные параметры камеры, согласно, например, [3],
Figure 00000050
= положение пикселя СИД для ориентации i
Figure 00000051
= известная ориентация камеры относительно робота, и
Figure 00000052
= переданная ориентация концевого захвата относительно оси робота.
Описанный выше процесс повторяют для каждого СИД на шлеме.
Фиксация данных по всем требуемым центроидам на шлеме обычно выполняется последовательным просмотром в ходе одного перемещения.
Далее будет показано, как положения светоизлучающих диодов могут быть выражены в разных СК. Это может потребоваться в том случае, если не удастся установить шлем на манипуляторе робота так, чтобы предполагаемые системы координат шлема и концевого захвата робота совпадали или даже устанавливались по одной оси. Кроме того, установка шлема на манипуляторе робота может не обладать повторяемостью (хотя она должна быть жесткой для того, чтобы калибровка была эффективной).
Для этой калибровки требуется набор опорных положений СИД, которым максимально должны соответствовать положения СИД измеренного набора. Обычно это является результатом теоретической проработки опорных положений, реализация которой была бы достигнута путем использования совершенного технологического оборудования.
Такая калибровка определяет смещение ориентации, которое, будучи примененным к каждой из измеренных положений СИД, обеспечивает их максимальное соответствие опорным положениям СИД.
Точность этого соответствия численно выражается среднеквадратичным (СКВ) значением расстояний между измеренными положениями СИД (после учета смещения ориентации) и опорными положениями СИД.
Ориентация, обеспечивающая минимальное СКВ отклонение расстояний, определяется числовой оптимизацией. В приведенном частном варианте выполнения снова используется "leapfrog" алгоритм, где первоначальное положение задается переходным держателем, используемым для прикрепления шлема к концевому захвату робота.
Функция стоимости, определяющая СКВ отклонение расстояний, выражается уравнением (6):
Figure 00000053
где
CM→T = функция стоимости корректирующего преобразования измеренного положения СИД к теоретической,
Figure 00000054
= предполагаемая ориентация, обеспечивающая совмещение измеренных и теоретических массивов точек СИД,
Figure 00000055
= теоретическое положение СИД i,
Figure 00000056
= уточненное измеренное положение СИД i,
Figure 00000057
, и
Figure 00000058
= измеренное положение СИД i шлема относительно манипулятора робота
Описанная выше процедура практически реализуется с использованием приведенных ниже шагов.
Фаза сбора данных:
Для каждой записи в перечне ориентаций робота:
1). Установить робот в заданную ориентацию.
2). Зафиксировать и занести в память точную ориентацию, принятую манипулятором робота.
3). Зафиксировать и занести в память изображение оптических опорных точек для этой ориентации.
Фаза калибровки шлема:
1). Извлечь из памяти собственные параметры камеры, включая фокусное расстояние, размеры пикселей, положение главной точки и параметры коррекции перекоса и дисторсии объектива.
2). Извлечь из памяти ориентацию камеры относительно манипулятора робота.
3). Для каждой оптической опорной точки на шлеме:
3.1). Для каждого зафиксированного изображения этой оптической опорной точки:
3.1.1). Извлечь это изображение из памяти.
3.1.2). Определить координаты пикселя оптической опорной точки в изображении.
3.1.3). Преобразовать координаты изображения в 3D вектор в системе координат камеры, используя извлеченные собственные параметры камеры.
3.1.4). Извлечь из памяти полученную ориентацию манипулятора робота для этого изображения.
3.1.5). Вычислить ориентацию камеры относительно конца манипулятора робота, используя извлеченные ориентацию манипулятора робота и извлеченную ориентацию камеры.
3.1.6). Вычислить проекцию 3D вектора в системе координат оконечности манипулятора робота.
3.1.7). Определить примерную ближайшую точку пересечения всех 3D векторов для этой оптической опорной точки.
3.1.8). Выполнить числовое уточнение этой ближайшей точки пересечения.
3.1.9). Запомнить эту точку в качестве измеренного положения оптической опорной точки.
3.2). Сохранить в памяти этот набор оптических опорных точек.
Фаза юстировки шлема:
1). Извлечь из памяти набор образцовых оптических опорных положений.
2). Извлечь из памяти набор измеренных оптических опорных положений.
3). Определить сумму смещений между соответствующими оптическими опорными точками.
4). Найти ориентацию, при приложении которой к измеренным оптическим опорным положениям достигается минимальное значение суммы смещений.
5). Применить найденную ориентацию к измеренным оптическим опорным положениям для порождения набора скорректированных оптических опорных положений.
6). Сохранить в памяти скорректированные оптические опорные положения.
Устройство также может быть использовано для верификации точности устройства отслеживания положения/ориентации шлема, т.е., калибровки камер, самолета и шлема. Это осуществляется посредством установки манипулятора робота в боевой самолет, и представления откалиброванного шлема в известных положениях группе калиброванных камер. Затем вычисляются различия между результатами оптических измерений и известными ориентациями. При желании, эта информация может быть использована для дальнейшего уточнения калибровки камер, шлема или самолета, для повышения установленной рабочей точности конкретного устанавливаемого устройства отслеживания положения/ориентации шлема.
Таким образом, следует понимать, что калибровка устройства отслеживания положения/ориентации шлема удовлетворяет потребность изготовителей и конечных потребителей в технологии отслеживания положения шлема, обеспечивая получение оптимальных рабочих характеристик их устройств. Такая калибровка может использоваться в качестве первичной калибровки, калибровки после каких-либо происшествий, например, жесткой посадки, и периодических повторных калибровок по планам материально-технического обеспечения.

Claims (25)

1. Устройство для калибровки шлема с размещенной на нем группой оптических реперных меток, содержащее:
память;
камеру;
механический привод для перемещения шлема либо камеры друг относительно друга в процессе калибровки;
процессор, соединенный с камерой и механическим приводом, запрограммированный для:
управления механическим приводом для перемещения шлема или камеры друг относительно друга через группу дискретных точек на шаблоне калибровочных мишеней;
в каждой из дискретных точек, управления камерой для получения цифрового изображения;
для каждого из изображений, определения положения в изображении по меньшей мере одной из оптических реперных меток; и
использования положения в изображении по меньшей мере одной оптической реперной метки, вместе с положением механического привода, для калибровки шлема.
2. Устройство по п. 1, в котором процессор выполнен с возможностью, при определении положения по меньшей мере одной из реперных меток:
определения координат пикселей оптической реперной метки в изображении;
преобразования координат изображения в 3D вектор в системе координат камеры, используя собственные параметры камеры, извлеченные из памяти;
извлечения из памяти ориентации манипулятора робота для изображения;
вычисления ориентации камеры относительно оконечности манипулятора робота, используя извлеченную ориентацию манипулятора робота и извлеченную ориентацию камеры;
вычисления проекции 3D вектора в системе координат оконечности манипулятора робота;
определения примерной ближайшей точки пересечения всех 3D векторов для этой оптической опорной точки; и
выполнения числового уточнения этой ближайшей точки пересечения в качестве измеренного положения оптической реперной метки.
3. Устройство по п. 2, в котором обеспечивается сохранение в памяти определенных положений каждой из оптических реперных меток.
4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором процессор выполнен с возможностью, при использовании определенного положения по меньшей мере одной оптической реперной метки в изображении вместе с положением механического привода для калибровки шлема:
извлечения из памяти набора образцовых опорных положений оптических реперных меток;
извлечения из памяти набора определенных опорных положений оптических реперных меток;
вычисления суммы смещений между соответствующими оптическими опорными точками;
определения ориентации, при приложении которой к измеренным оптическим опорным положениям достигается минимальное значение суммы смещений; и
применения определенной ориентации к измеренным оптическим опорным положениям для генерации набора скорректированных оптических опорных положений.
5. Устройство по п. 4, в котором обеспечивается сохранение в памяти набора скорректированных оптических опорных положений.
RU2017115463A 2015-07-27 2016-04-25 Устройство для калибровки шлема RU2705644C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA2015/05409 2015-07-27
ZA2015/05409A ZA201505409B (en) 2015-07-27 2015-07-27 A method of calibrating a helmet anda system therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2705644C1 true RU2705644C1 (ru) 2019-11-11

Family

ID=56008819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017115463A RU2705644C1 (ru) 2015-07-27 2016-04-25 Устройство для калибровки шлема

Country Status (3)

Country Link
RU (1) RU2705644C1 (ru)
WO (1) WO2017017536A1 (ru)
ZA (1) ZA201505409B (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757061C1 (ru) * 2020-12-08 2021-10-11 Алексей Владимирович Зубарь Информационная обзорно-панорамная система наблюдения

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4905311B2 (ja) * 2007-10-01 2012-03-28 株式会社島津製作所 ヘッドモーショントラッカシステム及びそれに用いられるキャリブレーション装置
EP2597614A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-29 Clarion Co., Ltd. Automotive camera system and its calibration method and calibration program
US20140368664A1 (en) * 2012-01-17 2014-12-18 Aselsan Elektronik Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi System and method for measuring tracker system accuracy

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8237101B2 (en) * 2009-10-02 2012-08-07 Teledyne Scientific & Imaging, Llc Object tracking system having at least one angle-of-arrival sensor which detects at least one linear pattern on a focal plane array
US9393694B2 (en) * 2010-05-14 2016-07-19 Cognex Corporation System and method for robust calibration between a machine vision system and a robot

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4905311B2 (ja) * 2007-10-01 2012-03-28 株式会社島津製作所 ヘッドモーショントラッカシステム及びそれに用いられるキャリブレーション装置
EP2597614A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-29 Clarion Co., Ltd. Automotive camera system and its calibration method and calibration program
US20140368664A1 (en) * 2012-01-17 2014-12-18 Aselsan Elektronik Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi System and method for measuring tracker system accuracy

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201505409B (en) 2016-12-21
WO2017017536A1 (en) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170032529A1 (en) Method of calibrating a helmet and a system therefor
US9889565B2 (en) Method for calibrating a robot and a robot system
US9733339B2 (en) Position and orientation calibration method and apparatus
US9858684B2 (en) Image processing method and apparatus for calibrating depth of depth sensor
US9355453B2 (en) Three-dimensional measurement apparatus, model generation apparatus, processing method thereof, and non-transitory computer-readable storage medium
US20120285024A1 (en) Photogrammetry System and Method for Determining Relative Motion Between Two Bodies
KR101282718B1 (ko) 선형배열 영상센서와 자세제어 센서 간의 절대 오정렬 보정방법
KR101857472B1 (ko) 카메라 보정 방법 및 이에 대한 시스템
JP6370038B2 (ja) 位置姿勢計測装置及び方法
JP6324025B2 (ja) 情報処理装置、情報処理方法
US9563952B2 (en) Determination of a measurement error
JP2019115974A (ja) ビジョンベース操作システムのキャリブレーション及びオペレーション
CN106705860B (zh) 一种激光测距方法
JP6626338B2 (ja) 情報処理装置、情報処理装置の制御方法、およびプログラム
RU2705644C1 (ru) Устройство для калибровки шлема
KR101972432B1 (ko) 레이저비전 센서 및 그 보정방법
KR101346206B1 (ko) 정사영상의 정밀 처리를 위한 gps 기반 항공측량시스템
KR102185329B1 (ko) 왜곡 교정 장치를 이용한 3차원 좌표 데이터의 왜곡 교정 방법 및 이를 위한 시스템
KR20190060506A (ko) 레이저 시스템을 이용한 원거리 스테레오 카메라의 정렬 장치 및 방법
CN114930131B (zh) 用于时间校准的方法和电子设备、***和计算机可读介质
CN114373019B (zh) 一种利用最优化方法对无公共视场相机进行标定的方法
JP6548789B2 (ja) 位置姿勢計測装置及び方法
Neuhaus et al. Practical calibration of actuated multi-dof camera systems
Kim Analysis on the characteristics of camera lens distortion
CN114666480A (zh) 基于相位信息的组合成像***入射光线逐像素标定方法及装置