Разработка стерео-телевизионного модуля высокого разрешения
Стремительное развитие средств получения и обработки телевизионных сигналов открыло новые возможности для разработчиков телевизионных средств в том числе и для применения в робототехнике. Тематика данной работы посвящена разработке телевизионного средства интеллектуальной обработки изображений высокого разрешения, с целью решения следующих задач:
получение телевизионного изображения с датчиков фирмы Omnivision(США)
(до 5 Мпикс);
передача изображения через интерфейс USB 2.0 в персональный компьютер;
реализация функции стерео наблюдения;
реализация функции детекции направленного движения;
реализация функции вычисления диспарантности на стереоизображениях.
В соответствии с техническим заданием на разработку в ходе первого этапа НИР были проведены следующие работы:
проведен литературный обзор и изучение данных сети Интернет по тематике создания стерео-телевизионных блоков;
разработана структурная схема блока стереотелевизионных камер;
выбрана элементная база блока стереоизмерений.
Литературный обзор по тематике создания телевизионных камер высокого разрешения
По данным литературных источников и информации из сети Интернет, актуальность разработки стерео модуля телевизионных камер высокого разрешения является высокой. Применение подобной аппаратуры является востребованной для нужд робототехники (задачи навигации, обхода препятствий, наблюдения за объектами), а также при создании системы ориентации слабовидящих и слепых. Наиболее широко распространённым образцом стерео-телевизионного модуля промышленного производства является система BumblebeeStereoCameraфирмыPointGreyResearchInc(Канада), представленная на рисунке 15.
Рисунок 14 Система Bumblebee Stereo Camera фирмы Point Grey Research Inc (Канада)
Основные технические характеристики:
|
Сенсор: |
Two Sony 1/3" progressive scan CCDs, Color/BW |
|
Разрешение и частота кадров: |
640x480 at 48FPS or 1024x768 at 20FPS |
|
Оптика: |
2.5mm (100° HFOV), 3.8mm (65° HFOV), 6mm (43° HFOV) focal lengths |
|
Калибовка: |
Pre-calibrated to within 0.05 pixel RMS error |
|
Интерфейсы: |
IEEE 1394, GPIO pins for external trigger/strobe |
Система обладает рядом несомненных достоинств (высокое разрешение, большие поля зрения камер, точная калибровка), но при этом использование данной аппаратуры является по некоторым критериям неприемлемым. Такими критериями являются высокая стоимость (> 2000$), использование программных модулей вычисления диспарантности (модули выполняются на ПК, к которому подключается устройство). В то же время в проектируемом средстве планируется при более низкой стоимости представить решение как минимум двух задач: вычисления диспарантности и селекции движущихся объектов, и решение этих задач будет выполняться на аппаратном уровне, что обеспечит платформенно-независимое, компактное решение.
Аналогом разрабатываемого устройства является разработка фирмы Videre Design LLC со штаб квартирой в Menlo Park, California, USA(Рисунок 15).
Рисунок 15 Система Videre Design LLC со штаб квартирой в Menlo Park, California, USA
Основные технические характеристики:
|
Стерео: |
на кристалле (Stereo on a Chip, or STOC). STOC выполненяет стереосравнения на собственной плате, освобождая процессор |
|
Стереобаза: |
6cm, 9cm, 15cm or 30cm |
|
Стереобработка: |
выполняется на плате |
|
Разрешение и частота кадров: |
640x480, 30 Hz, управляемый затвор |
Данная система также предназначена для решения лишь одной задачи при достаточно невысоком разрешении.