Способ определения пространственных координат протяженных объектов

.И,Кра ССР77,льство ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ПЮТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТЕННЫХ КООРДИНАТ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЬЕКОВ(э 7) Изобретение относится к иэмери тельной технике, Целью изобретения является повышение точности определения за счет обеспечения возможнос ти определения пространственного по ложения объекта в процессе его пере мещения в пространстве при отсутствии характерных признаков, позволяющих идентифицировать выбранные эон на объекте, Устройство, реализующее способ определения пространственных координат протяженных объектов, содержит блок 7 .обработки и управления, по командам которого коммутатор 3 последовательно подключает первую 1 1 и вторую 2 телекамеры к входу аналого-цифрового преобразователя 4, цифровые коды изображений с выхода которого записываются в блоке 5 буферной памяти, После ввода двух изображений блок 7 обработки и управления производит выделение фиксированных эон объекта и вычисляет трехмерные координаты эон и расстояния между зонами. В начальный момент времени зоны выбирают таким образом, что расстояния между ними были отличны друг от друга. Для установления пространственной ориентации объекта й в любой момент времени при перемещеЙ нии объекта устройство определяет трехмерные координаты зон на объекте, расстояния между ними, сравнивает расстояние определенные в начальный и произвольный моменты времени и по результатам сравнения идентифици 1 юай рует выбранные эоны, т,е. устанавли- фвает соответствие между трехмерными координатами и зонами на объекте. вой 3 ил, Сл3 1504513Изобретение относится к измерительной технике и может быть использонацо для определения пространственного почожепия объекта н процессеего перемещения в пространстве и ягзляется допагшительным к основномуант, сн, Ь" 1330464,Цель изобретения - повьппепие точности определения за счет обеспечеция возможности определения пространственного положения объекта впроцессе его перемещения в пространстве прц отсутствии характерных признаков, позволяющих идентифицировать 15выбранные зоны ца объекте,На фиг, 1 показаны положения объекта в момнт выбора Фиксировднныхзоп (1) ц после его перемещения впрострапсте (Т 1); па фиг, 2 - апределение координат единичных векторов, цдпрднлеццых из точек наблюдеггня вндцмые положения Фиксцровднньгхзон объекта цд поверхности разделасред; пд,пп, 3 - блок-схема устройствд, реализующего способ,Устройство (Фпг. 3), реализующееспособ определения прострдцстнешгыхкоординат протяженных обьектов, содержит перую и вторую телевизионные 30камеры , 2, камиутдтор 3 аналоговыхсигналан, пернып и второй вход которого соедппег соотнетстненно с ыходами перой и второй телевизионныхкамер 1, 2, аналого-циФровой гпеобрдзондтель 4 (ЛЦП), вход которогосоедппеп г, выходом коммутатора 3 аналоговых спгпдлон , блок 5 буфернойпамяти, контроллер 6, вход которогосоединен с выходом ЛЦП 4, выход - . 40с гзходом блока 5 буферной памяти,блок 7 обработки и управления, содержащий общую шипу" Ь, коммутатор3 андлод огзь х сигналов соединен пошипе 9 с "общей пашой" 8 блока 7 обработки ц управления, контроллер 6соединен па шине 1 О с "общей шиной"8 блока 7 обработки и управления,блок 5 буферной памяти соединен поппгпе 11 с "общей шиной" 8 блока 7 обработки и управления.Устройство работает следующим образом,По команде от блока 7 обработкиц управления коммутатор 3 подключает выход одной из телекамер (например 1) ко входу ЛЦП 4, После этогоблок 7 запускает контроллер 6, который выделяет в телепзиоццом сигпале сипхроимпульс начала кадровой развертки телевизионного сигнала камеры и начинает Формирование адресов блока 5 буферной памяти, по которым производится запись цифровых кодов с ЛЦП 4, Все изобрджение, дискретизиронднное нд 256 строк и 256 гочек н строке, формируется в блоке 5 буферной памяти за один телевизионный полук адр,Затем по команде от блока 7 коммутатор 3 подкгпочает ко входу ЛЦП 4вторую телевизионную камеру (например 2), а контроллер 6 выделяет в телевизионном сигнале кадровь.й спцхроимпульс и запускает формирование адреса блока 5 буферной памяти, покоторым асущестляется здписг. цифровых кодовПосле вода двух и"обрджеций нблок 5 блок 7 обработки и управленияпроизводит выделение ,пгспровднныхэоц объекта нд каждом изображении.В простейпем случае такое выделениепредполдгдег, что Фиксированные зоныотличаются от всего остального фондоптической яркостью,В предлагаемом устройстве точкаминаблюдения 0 (фпг, 2) являются оптпческпе центры объективаг н телевизионных камерах, Измерительными плоскастямп 1 (Фиг 2) при использовацип телекамер являются мгппени нцди.:онов телекамер, Расстояние Н,(фиг, 2) от тачек наблюдения - оптических центров объективов - до соотетствующих мишеней видиконов, равноефокусному расстоянию объективов, ипроекции Х ,у Л,к этого расстоянияна оси Х, У, Е декартовой системы координат - это необходимые для реализации способа измеряемые геличины,Начало двумерной системы координат 0(фпг, 2) ныберем н точке лересечения перпендикуляра из точки наблюдения О, на соответствующую измерительную плоскость - мишень нидикоца,При таком выборе двумерные координаты Я, и видимого положения Фиксированной эоны можно выразить черезнепосредственно измеряемые с помощьюблока 7 обработки и управления номер строки БПи номер точки н строке И 11 гк -128 11 -128 к 256 вакф " 256 иф15045136ти Р (К=1,2). Измеряют координаты точек начала отсчета двумерных систем координат Хк, У, 2 к(К=112)Затем в процессе перемещения протяженного объекта в пространстве измеряют двумерные координаты видимого Чк положения Фиксированных зон объекта на каждой измерительной плоскости Е , 1 (К=1,2; 1"-1,2,3). По измеренным величинам нычисляют трехмерные координаты видимого положения фиксированных зон объекта ца каждой из измерительных плоскостей, например при условии, что оси Г (К=1,2) двухмерных систем координат параллельны плоскости 2=0, получают УкХ -Х2 ЗГ1=1,2,3). где 1.,1. - размеры мишени видцкоЕк Юкца по Горизонтали ивертикали соответстнеццо,При реализации способа определе 5ния пространственных координат объекта в случае, когда изображениявыбранных эон не имеют характерныхпризнаков и поэтому не отличимы нпроцессе перемещения объекта, предл 4 яаемое устройство используетсяследующим образом,В момент выбора фиксированныхэон Т, Т То ца объекте устройство в соответствии с операциямиизвестного способа определяет трехмерные координаты Х У , 2(1=1,2,3) эон ца ооъекте и расст;,яния между ними Е,к (1=1,2; К=2,3). 20Три лары этих расстояний (1, ,1., ),(1 1. д), (1 1 ) однозначносоотнетстнуют выбранным зонам Т,Т, Т и поэтому могут использоваться во все последующие моменты 25времени для идентификации выбранныхэон в процессе изменения их видимого взаимного расположения,Для установления пространственнойсриецтации об. екта ц любой мом.цт 30времени устройсгно определяет трехмернье координаты Х, У , 2 ьц (1==1,2,3) эон ца объекте, расстояниямежду ними 1,;к (1=1,2; К (К=2,3),о)сравнивает расстояния 1. и Е и порезультатам сравнения идентифицирует выбранные зонь, т,е, устанавливает соответствиемежду трехмернымикоординатами и зоцами на объекте,Способ реализуют следующей последонательностью операцийНа объекте ньбирают три фиксированные зоны Т, Т Т(фиг. 1)таким образом, чтобы расстояния между ними были о глинцы друг от друга, 45измеряют эти рас=тояция, выбирают дветочки наблюдения О, и О (Фиг, 1),измеряют длину Б (Фиг1) базовогоотрезка между точками наблюдения,Дпя каждой точки наблюдения О к (К==1,2) выбирают измерительную плоскость Р, (К=1,2), це проходящую через точку наблюдения, Измеряют координаты Хг, Уг, 2 векторов Н,(К=1,2), опущенных перпендикулярноиз точек наблюдения ца соответствующие измерительные плоскости, Выбирают двумерную систему координатЕк,"1 1 на каждой измерительной плоскосЗатем вь.числяют координаты единичных векторов, направленных из точек 1 наблюдения в видимые положения фиксированных эон обьекта на поверхносги раздела сред по соотношениям 1Х, 1 Ук Б Б кк Г2 1 кчХ +У +2 Ук 2 к Ь=2, /ГХ +У, +2, (К=1,2; 1=1,2,3) Из уравнения прямой, проходящей через К-ю точку наблюдения вдоль единичного вектора с координатами Бккрм Б к Я,- из уравнения поверхности раздела сред Р(Х, У, 2)=0 определяот координаты Х ., У2 кэ видимого положения фиксированной эоны объекта на поверхности 1.Расстояние Б от точки наблюдения О, до видимого положения фиксированной зоны объекта на поверхности раздела сред и координаты рединичнокр го вектора, нормального к поверхности раздела сред, определяют из соотношенийБ, =Гх,+у.+2дГ(Х кк Укь 2 к) /а Р кр аРаР 1 вР 2(Р=Х, У, 2; К=1,2; 1.=1,2,3),В итоге, пространственные координаты ФиксьФованааых зон объекта Х , У , 2(1=1, 2,3) и расстояния между 5 ними Ь(1=1,2; К=2,3) определяют по следуаощим соотношениям:а(ха 2 х 1 а 2 х Я 2Х =В ---- 1+ -- (- -Эа В1 т,1)хка 1 (аа)- рк, и) =пи - отношение коэффициента преломления среды, в которойходится объект к покаэател преломления среды, в которонаходятся точки набл)одения;номер фиксированной зоны наобъекте, 1=1,2,3; К - номер точки наблюдения, К==1,2;р - ось декартовой системы координат, начало которой выбрано в одной из точек наблюдения; а ось Х направлена всторону другой точки наблюдения, р=Х, У, 2,Затем сравнивают расстояния между зонами в произвольный и начальный моменты времени, а по результатам сравнения идентифицируют выбранные зоны,т,е, устанавливают соответствие между пространственными координатами изонами протяженного объекта,Идентификацию зон производят последующему правилу: зона Т, (а.=1,2,3)в произвольный момент воеменп соответствует зоне Т.(К=12,3) в моментее вь:бора, если расстояния зон Т иТ до двух соседних зон с оотвстст )у)от друг другу,Формула изобретенияСпособ определения пространствен - ных координат протяженных объектов по авт, св. 11 1330464, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью) повышения точности, три зоны подбира)от так, чтобы расстояния между )(ими были различны, в начальный момент времеи по определенным проса ранствиа),и координатам зон вычислякт расстояния между ними, в момент измерения определяют пространственные координаты зон, вычисляют расстояния между ними, сравнивают расстояния между зонами в момент измерения и начальный момент времени и по результатам сравнения определяют пространственное положение объекта.