اندازه گيري سرعت فضاپيماي بازگشتي به كمك رديابي شاخصه هاي تصويري

مسأله ي تعيين جابجايي و دوران دوربين براساس شاخصه هاي متناظر ميان فريم هاي تصوير، از موضوعات مورد بحث در علم بينايي ماشين است. پيچيدگي مسأله به يكتا نبودن پاسخ مربوط مي شود. در اين مقاله از روش حداقل مربعات بازگشتي براي پردازش اطلاعات حاصل از رديابي شاخصه هاي تصويري به منظور اندازه گيري جابجايي خطي و زاويه اي دوربين ميان فريم هاي تصويري و متعاقب آن اندازه گيري سرعت استفاده مي شود. به طور مشابه، از تطبيق تصاوير لحظه اي دوربين با تصاوير مرجع، براي اندازه گيري خطاي ناوبري اينرسي در تعيين خطاي موقعيت و وضعيت فضاپيماي حامل دوربين استفاده مي شود. همچنين فيلتر كالمن توسعه يافته براي تلفيق مقادير اندازه گيري شده توسط سامانه بينايي با اطلاعات سيستم ناوبري اينرسي به كار گرفته مي شود. بدين ترتيب، همزمان با ارتقاء دقت سيستم ناوبري، امكان دستيابي به تقريب مناسبي از جابجايي دوربين در بازه هاي زماني ميان فريم هاي تصوير فراهم مي شود. بكارگيري اين تقريب به عنوان نقطه شروع، باعث همگرايي روش حداقل مربعات بازگشتي به پاسخ مورد قبول از ميان پاسخ هاي ممكن براي مسأله مي شود. براي نمايش كارايي روش پيشنهادي، بازگشت يك فضاپيماي نوعي و تصاوير دوربين نصب شده بر روي آن شبيه سازي مي شود. خطاي سنسورهاي اينرسي مدل سازي شده اند. بنابراين سيستم ناوبري اينرسي سرعت، موقعيت و وضعيت فضاپيما را با خطا گزارش مي كند. با رديابي شاخصه هاي تصويري مناسب و تعيين مختصات نقاط شاخصِ از پيش نگاشت يافته در تصوير دوربين، خطاي سيستم ناوبري اينرسي تخمين زده شده و  اصلاح مي گردد. صحه گذاري بر نتايج، از طريق مقايسه آن ها با مقادير حاصل از حل معادلات شش درجه آزادي حركت به عنوان مقادير صحيح و بدون خطا انجام مي شود. نتايج نشان مي دهند كه در سناريوي تعريف شده براي بازگشت فضاپيما و به ازاي مشخصات درنظر گرفته شده براي دوربين و سنسورهاي اينرسي، دقت  0/02 متر بر ثانيه، 5 متر و  0/01 درجه به ترتيب در تعيين سرعت، موقعيت و وضعيت قابل دستيابي است، ضمن اين كه دقت حاصل از بكارگيري سامانه بينايي، مستقل از زمان پرواز،  ديناميك پرنده و ساير عوامل مؤثر بر دقت سيستم ناوبري اينرسي است.