¬ы€вление с помощью TV-камеры преп€тствий движению робота
( The Obstacle Detecting by TV Camera during Mobile Robot Moving
Preprint, Inst. Appl. Math., the Russian Academy of Science)

ѕлатонов ј. ., —ербенюк Ќ.—.
(A.K.Platonov, N.S.Serbrnyuk)

»ѕћ им. ћ.¬. елдыша –јЌ

ћосква, 2004
–абота выполнена при финансовой поддержке –оссийского фонда фундаментальных исследований (проекты єє 02-01-00671, ЌЎ-1835.2003.1, 02-07-90425)

јннотаци€

–абота посв€щена описанию разработки монокул€рной телевизионной системы дл€ управлени€ движением робота среди преп€тствий. ќписываетс€ устройство дешЄвой системы технического зрени€ на базе черно-белой телевизионной камеры. ѕриводитс€ оценка погрешностей прив€зки телевизионных кадров к параметрам навигационной системы мобильного робота. ќписываетс€ взаимодействие зрительной системы с системой управлени€ движением робота. –азработанна€ система машинного видени€ показала возможность использовани€ локальных преобразований €ркостной картины кадра дл€ детектировани€ возникновени€ преп€тстви€ движению робота.

Abstract

The work deals with algorithms of video scene analysis for obstacle avoidance during mobile robot navigation. The robot's visual and motion control systems are described. Some estimations of precision of visual scene interpretation are given. The created visual system proves the possibility of the obstacle detecting by only local transformation of photometric data.

—одержание

¬ведение. 3

1. —“« робота "“–» ќЋ" с ¬— .. 5

2.ѕроблема прив€зки сцен ¬—  к параметрам движени€ робота. 8

3.ќценка погрешности знани€ параметров движени€ робота. 10

4.ѕроблема быстрого детектировани€ факта преп€тстви€. 11

јвтоматное или комбинационное преобразование сцен?. 12

—пособы анализа фотометрических данных. 15

6.«рительное управление движением.. 20

7.–езультаты экспериментов. 21

«аключение. 25

Ћитература. 26

 

 


¬ведение

Ќа текущем этапе развити€ робототехники главные еЄ проблемы св€заны с повышением уровн€ адаптации систем управлени€ роботов к состо€нию операционной обстановки. Ёти проблемы имеют две сильно взаимозависимые составл€ющие: распознавание операционной ситуации и выбор способа двигательного поведени€. ƒл€ этого наиболее информативным средством, безусловно, €вл€етс€ видеокамера, обеспечивающа€ принципиальную возможность осмотра пространства в направлении движени€ робота. ѕри этом, первейшей актуальной задачей, св€занной с выполнением работ в заранее неизвестной среде, €вл€етс€ рассматриваема€ ниже задача разработки методов и средств информационного обеспечени€ безопасности движени€. .

ѕопытки разработать эффективную робототехническую систему машинного видени€ (—ћ¬) на базе телевизионных (“¬) систем технического зрени€ (—“«)*) с разной степенью успеха дл€тс€ уже более 30 лет (в нашей стране первые попытки св€зи видеокамеры с Ё¬ћ были выполнены в »ѕѕ» јЌ ———– в 1970 гг., а в —Ўј - чуть ранее).  ак известно, основные трудности в создании таких систем лежат в сложности анализа получаемого большого объема сигнальной информации, подчас лишней и, как правило, зашумлЄнной.

 роме этого, при всЄм богатстве €ркостных сцен высокого пространственного и спектрального разрешени€, если речь идЄт о распознавании содержани€ визуальных сцен, только одного фотометрического отражени€ внешней среды €вно недостаточно. Ќапример, тень объекта не всегда отделима от самого объекта или его €ркость не несет информации о его твЄрдости. «десь требуетс€использование других датчиков и/или априорных знаний, без которых невозможно найти нужный ответ. ѕоэтому задача распознавани€ пространственных и физических свойств объектов сцены заключаетс€ в поиске алгоритмов сложного логического преобразовани€ разнородных сигнальных множеств большой кардинальности.

ќднако более простой оказываетс€, рассматрива€ ниже, задача детектировани€ присутстви€ в наблюдаемой части пространства искомого объекта, - без детализации его свойств и пространственного расположени€. Ёта задача €вл€етс€ об€зательной частью первичного анализа сцены, обеспечива€ быструю реакцию на изменени€ операционной обстановки робота и выбор необходимых в св€зи с таким изменением алгоритмов и действий.

јвтоматическое выполнение работы, недоступной дл€ человека в экстремальных услови€х окружени€ или из-за других обсто€тельств, означает, что робот должен в этом отношении быть "сильнее" человека. ќдно из наиболее важных ограничений человеческих возможностей, давно изученное в психологии, которое в этом случае должна преодолеть система машинного видени€, это - предельна€ скорость реакции человека на предвиденные или неожиданные обсто€тельства (100Е200мсек).

ѕсихологи раздел€ют врем€ "простой двигательной реакции" человека - наиболее быстрого ответа простым и заранее известным движением на внезапно по€вл€ющийс€, но известный сигнал и еЄ информационную составл€ющую Ц "врем€ простой реакции" Ц от момента по€влени€ сигнала до момента начала двигательного ответа [1].

ƒл€ обеспечени€ наиболее часто требуемой функции автоматического перемещени€ робота в заранее неизвестном пространстве зрительный канал должен, прежде всего, обеспечивать безопасность такого перемещени€. ќчевидно, что одной из главных опасностей движени€ любого подвижного средства €вл€етс€ его наезд на какое-либо непреодолимое им преп€тствие. ¬ случае торможени€ перед таким преп€тствием безопасность движени€ определ€етс€ длиной тормозного пути, в которую, как параметр, входит врем€ "простой реакции" системы машинного видени€ на неожиданное по€вление преп€тстви€.

ќбычно дл€ распознавани€ преп€тствий движению предполагаетс€ использование информации стереопары, лазерного или ультразвукового дальномеров. Ќо крайне желательна разработка и чисто зрительного алгоритма дл€ экстренного торможени€ - по сигналам только одной видеокамеры.


–ис.1 —равнение зрительного канала робота и человека [1,2,10].


ƒл€ решени€ этой задачи был использован лабораторный робот "“рикол" [2-10], оснащенный "¬перЄд c мотр€щей камерой " (¬— ) с ограниченным полем зрени€. —“« робота обеспечивала период захвата “¬-кадров, равный 40 мсек (25 кадров в сек). ¬ этом режиме с разрешением “¬-сцены (640 px ) ´ (480строк) удалось получить врем€ простой двигательной реакции робота 60мс, соизмеримое с таким временем у человека ( рис1.).

Ќиже описываетс€ найденный способ использовани€ телевизионной камеры дл€ организации быстрых "простых двигательных реакций" робота при возникновении преп€тствий его движению.††

1. —“« робота "“–» ќЋ" с ¬— 

–ис.2 "¬перед смотр€ща€ камера" с элементами освещени€ сцены


—истема технического зрени€ робота предназначена, как было сказано выше, дл€ формировани€ цифрового представлени€ визуальной сцены перед роботом. –азработанна€ с этой целью —“« [10] содержала черно-белую аналоговую “¬-камеру, укрепленную на корпусе робота (см. рис.1 и 2), плату фрейм-граббера, и бортовую Ё¬ћ на базе –— VIA-C3-866ћ√ц с операционной системой Windows-98 и специализированным программным обеспечением (ѕрќ), описанным в [9].  амера оснащена средствами подсветки наблюдаемых объектов.


ѕараметры “¬-камеры ¬—  приведены в “аблице 1, параметры фрейм-граббера Ц в “аблице 2. «аметим, что в аппаратуре —“« последовательно проход€т преобразовани€: светЃсигналѕ«—Ѓ“¬сигналЃцифровой код, вли€ющие на временную и пространственную прив€зку сцен. ѕараметры п€тна пол€ зрени€ камеры перед роботом показаны на рис.3. јрхитектура —“« показана на –ис.5.

†††† Ќебольшое поле зрени€ ¬—  св€зано с мотивами выбора объектива в момент создани€ робота. Ётот выбор диктовалс€ соображени€ми линейности пространственной картины сцен ¬— , с одной стороны, и желанием отработать алгоритмические механизмы двигательного поведени€ робота дл€ осмотра окружающего пространства. Ёто было важно, ввиду того, что те или иные ограничени€ пол€ зрени€ всегда существуют, и это требует развити€ процедур двигательной активности дл€ осмотра окружени€ робота в процессе его движени€. “аким образом, выбор такого пол€ зрени€ был небольшой "методической хитростью" дл€ получени€ нужных результатов в проблеме организации управлени€ движением колЄс робота в интересах осмотра пространства дл€ его передвижени€.


ѕараметры вперЄд смотр€щей видео-камеры††††††††††††††††††††††††††† “аблица 1

“¬ камера:

“ип

SK-1004 (ѕ«—)

»зготовитель

ёж.  оре€

ѕ«—-матрица

1/3' , Samsung

÷ветность

„ерно-бела€

„увствительность†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [лк]

0,15

 оличество пикселоↆ†††††† (формат ѕ«—-матрицы: 4/3)

270040 (628х430)

 оличество “¬-элементов (формат†† “¬-кадра:††††† 4/3)

441600 (768х576)

Ёлектронный затвор†††††††††††† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††[сек]

1/50 - 1/100000

—инхронизаци€ (“¬-стандарт)

¬нутренн€€

„астота кадроↆ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [1/сек]

25

¬идеосигна놆†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† †††[¬], [ќм]

1;†† 75

–азрешени円†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [“¬Ћ]

430

Ќапр€жение питани€ посто€нного тока†††††††††††††††††† [¬]

12

“емпературный режи솆†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [о—]

-10 ...+50

ѕотребл€емый тоꆆ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [мј]

125

√абариты и масса (с объективом)†††††††††††††††††††††††† †††[мм], [г]

32х32х30,†† 25

ќбъектив:

‘окусное рассто€ни円†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [мм]

9,3

—ветосила

1:1,2

”гол пол€ зрен舆†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [√рад.]

28

—истема освещени€ сцены:

“ип светодиодов

»–—-1-870

ƒлина волны излучен舆†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [мк]

0,87 (» диапазон)

ћощность излучен舆††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [м¬т]

22

„исло светодиодов

6

—уммарный угол диаграммы направленности излучени€

15о


ѕараметры фрейм-граббера†††††††††††††††††††††††††††††† ††††††††††††††††††††††† “аблица 2

»зготовитель

Lifeview inc.

—инхронизаци€ процесса получени€ строк и полукадров

ќт камеры

«апуск процесса захвата полукадров или кадров

ѕри старте робота

ѕрив€зка момента конца захвата кадра

ѕо таймеру ќ—

ƒискреты отсчЄта момента времени захвата кадра [нс]

280

«адержка захвата кадра (обратный ход луча)††††††††[мс]

1,6

ƒлительность процесса захвата полукадра††††††††††††† [мс]

18,4

«адержка захвата полукадра (обратный ход луча)[мс]

1,6

ƒлительность процесса захвата строк膆††††††††††††††††† [мкс]

52

«адержка захвата строки (обратный ход луча)††† ††††[мкс]

12

«адержка обработки прерывани€ камеры††††††††††††††† [мс]

10

—в€зь с пам€тью Ё¬ћ

DMA

“ип шины

PCI

–абочее разрешени円†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† [px]

640x480






2.ѕроблема прив€зки сцен ¬—  к параметрам движени€ робота

ѕринципиальным свойством —“« роботов €вл€етс€, как правило, наличие нескольких независимых источников текущего времени Ц таймеров ("часов") у робота, телевизионной камеры и управл€ющей Ё¬ћ.  акой-нибудь один из этих приборных таймеров выбираетс€ в качестве источника "абсолютного времени" робота. “огда сигналы остальных таймеров должны интерпретироватьс€ через параметры совпадени€ времени их отсчЄтов с абсолютным временем робота. —ложности этого процесса св€заны с неизвестными ошибками частот тиков таймеров, вызывающими на больших интервалах времени расхождени€ их прив€зок к абсолютному времени.

јбсолютное врем€ всех процессов робота "“рикол" формируетс€ по сигналам ("тикам") таймера нижнего уровн€ системы управлени€ [5], поступающим в управл€ющую Ё¬ћ верхнего уровн€ по последовательному каналу. ¬ этом абсолютном времени номера тика с периодом 32 мсек в систему управлени€ поступают данные о позиции и ориентации робота в стартовой абсолютной системе координат.

ћоменты наблюдени€ телевизионных сцен окружени€ робота в процессе движени€ робота должны быть прив€заны к его позиции в момент наблюдени€. ƒл€ этого требуетс€ согласовывать приборные "часы" “¬  и системы счислени€ пути. Ёто происходит следующим образом:

ѕоступление данных от “¬  синхронизируетс€ еЄ таймером, но прив€зка получаемых данных к абсолютному времени системы выполн€етс€ (после некоторой задержки в системе прерывани€) в программном драйвере фрейм-граббера в моменты обработки аппаратного прерывани€ по сигналу конца поступлени€ очередного кадра “¬  (но до начала обратного хода луча). ¬рем€ захвата сцены фиксируетс€ в пам€ти драйвера по меткам ("дискретам") системного таймера ќ— Windows, отсчитываемым от начального момента запуска работы драйвера при старте системы управлени€. ѕроцесс захвата сцен ¬—  по сигналам “¬  организован в отдельном потоке процессов ќ— Windows и протекает в режиме реального времени независимо от времени исполнени€ других программ. ѕри этом, в зависимости от статически заданного требуемого пространственного разрешени€ сцены фрейм-граббер передает в фиксированную область пам€ти робота или полные кадры черезстрочной развЄртки “¬  с высоким разрешением (но с временным шагом 40 мсек) или отдельные полукадры более низкого разрешени€ (с временным шагом 20 мсек и прив€зкой времени только второго полукадра каждого кадра).

ѕрограмма анализа сцен ¬—  и прив€зки их к параметрам движени€ робота выполн€етс€ на верхнем уровне системы управлени€ ("¬”—”") движением робота в еЄ отдельном потоке и вне реального времени поступлени€ видеоданных (см. рис.6).Ёто происходит в некий момент - либо в момент еЄ очередной готовности, либо раньше - в силу "предаварийной" необходимости обработки зрительных данных в процессе движени€ среди преп€тствий. ѕри еЄ вызове инициируетс€ обращение к пам€ти робота и считываетс€ последний захваченный полукадр или кадр телевизионных данных с его системным временем (числом дискрет системного таймера, прошедших от включени€ робота до момента конца предыдущего кадра). ¬ программе выполн€етс€ анализ того, что именно лежит в пам€ти (первый или второй полукадр кадра) и соответственно вычисл€етс€ момент времени захвата сцены в дискретах ("дисах") системного времени ќ— Windows. ѕеревод этого момента в единицы ("тики) прошлого абсолютного времени робота выполн€етс€ по формуле:

T тик=(“ к-“ к0) ´ d систик+ Dтик +“тик0,†††† где:

Tтиꆆ†† - абсолютное врем€ захвата сцены в тиках;

к ††††††-системное врем€ конца предыдущего кадра драйвера [дис.];

к0†††††††† -системное врем€ запуска драйвера фрейм-граббера [дис.];

dсистик - длительность дискрет системного времени в тиках, равна€:

dсис/dтик=280нсек/16мсек=17,5Ј10-6[тик]=2,8Ј10-4[мсек];

Dтик- одна из трЄх констант прив€зки полукадров к тикам часов робота, равна€ половине промежутка времени до поступлени€ видеоданных на матрицу ѕ«— (без учета неизвестного времени накоплени€ и времен обратного хода луча,соответствующего 1,6 мм пути в худшем случае):

Ј        -40мсек/16мсек= -2,5†† тика при захвате 1-го полукадра;

Ј        -20мсек/16мсек= -1,2†† тика при захвате 2-го полукадра;

Ј        -30мсек/16мсек= -1,9†† тика при захвате целого кадра.

тик0†† -значение момента запуска фрейм-граббера ¬—  [тик] с учЄтом неопределенности (50 мсек) момента опроса первого кадра.



Pentium:ѕрограмма верхнего уровн€ системы управлени€

 


†† ÷икл вызовов

_______¬”—”_________ ¬”—” ________ ¬”—” ________ ¬”—” _________________ ¬”—”___

Pentium: ѕам€ть позиций и ориентации корпуса робота:

††††††††††††† “ик-m†††††† †††††††“иꆆ†††† ††††††††††††“ик+2††††††††††††††† “ик+4†††††††††††††††††††††††††††††††††† “ик+8¼

¬ыноска-облако: ѕрив€зка времени сцены к часам робота
 

 


Pentium: ѕам€ть кадров или полукадров:

____ адр |__ѕолукадр|_____ адр |__ѕолукадр|_____ адр|__ ѕолукадр|_____ адр|__

 

 


‘рейм-граббер: ѕрерывани€ полукадров или кадров

_к-“к0__| ___________________| †††____________________| ___________________| ¬рем€

†††††† “¬ :†† —инхроимпульсы кадра

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

ѕодпись: –ис.6  ¬ременна€ диаграмма процессов получени€ зрительных данных
ќбработка видеоданных ¬—  выполн€етс€ на верхнем уровне системы управлени€ робота в цикле его вызовов в фоновом режиме остальных процессов. ѕолучаемые видеоданные относ€тс€ к предыдущим моментам движени€ робота. ѕараметры движени€ определ€ютс€ интерпол€цией данных о состо€нии робота на момент захвата кадра.



3.ќценка погрешности знани€ параметров движени€ робота

ќценим максимальную погрешность d“ прив€зки момента захвата сцены к позиции робота в стартовой системе координат. Ћинейна€ вариаци€ “тик, выраженна€ в миллисекундах имеет вид:

dтик=d(“к-“к0)´dсис+(“к-“к0)´ddсистик +dDтик +dтик0+dпоз [мсек].

«десь:

d(“к-“к0)´dсис=1дис´dсис=2,8Ј10-4 [мсек]Цмаксимум случайной суммарной погрешности двух дискрет.

ddсистик=dсистик(ddсис/dсис+ddтик/dтик) =2,8Ј10-4´2Ј10-5=5,6Ј10-9 [мсек] Ц

погрешность несовпадени€ частот таймеров нижнего и верхнего уровней системы управлени€

(среднеквадратична€ оценка равна 3,96Ј10-9 [мсек]);

dDтик =20 мсек Ц случайна€ погрешность прив€зки полукадров к тикам часов робота;

dтик0=25мсек- случайна€ величина систематической погрешности нул€ отсчета времени фрейм-граббера;

dпоз=8 мосек Ц случайна€ погрешность прив€зки к абсолютному времени момента знани€ позиции робота.

ћаловеро€тна€ верхн€€ суммарна€ оценка ошибок времени прив€зки сцены ¬—  дл€ длительности (“к-“к0)=1011дис, соответствующей времени непрерывной езды на запасе хода робота (равного ~10 часов и определ€емого емкостью его аккумул€торов) равна 610мсек. Ѕолее достоверна€ среднеквадратична€ оценка дает значение ~400мсек (40 см пути робота на максимальной скорости).ѕри этом хорошо видно, что главной погрешностью прив€зки видеосцен на большом времени непрерывного движени€ €вл€етс€ случайна€ относительна€ погрешность кварцевых стабилизаторов частот таймеров (прин€та€ равной 10-5).«а 10 часов езды таймеры в этих предположени€х разбегаютс€ на 396мс, в то врем€ как все остальные погрешности вместе вз€тые квадратично добавл€ют чуть больше 1 мсек.

— другой стороны, при более частом случае малого времени езды, например пор€дка 10 мин (214Ј104дис), таймеры разбегаютс€ всего на 8мксек, и остальные погрешности станов€тс€ главными. —реднеквадратична€ оценка их суммарной погрешности прив€зки кадра равна 30мсек (3 см пути робота).

ƒл€ полученного момента времени захвата анализируемой сцены необходимо определить, какие были координаты и ориентаци€ робота в прошлом в момент захвата. —ледует учесть, что координаты и ориентаци€ робота определ€ютс€ в независимом от процесса захвата кадров процессе управлени€ движением колЄс робота [5]. ѕоследний, как уже говорилось, протекает с шагом в 32 мсек по "тикам" таймера нижнего уровн€ системы управлени€, как правило, не совпадающими с моментами захвата сцен (см. рис.6). Ёто обсто€тельство требует запоминани€ прошлых параметров движени€ робот на длине достаточной дл€ построени€ интерпол€ционного процесса определени€ параметров движени€ робота в момент захвата анализируемой сцены.

«десь возникает друга€ ошибка, вли€юща€ на точность интерпретации сцены ¬— : погрешность счислени€ пути на нижнем уровне системы управлени€. Ёта погрешность св€зана как с погрешност€ми тарировки и юстировки робота (см. [6]), так и с неизвестным проскальзыванием колес в процессе движени€. Ёксперименты показали, что при движении робота по паркетному полу ошибка счислени€ пути на 5 м составл€ет 1 см по пути и малые доли градуса по углу ориентации корпуса. ѕри этом ошибка ориентации практически объ€сн€етс€ углом смещени€ пути. ѕолага€ эти погрешности случайными и линейно-зависимыми от пройденного пути, получим, что на запасе хода робота 1км суммарна€ максимальна€ погрешность знани€ позиции робота составит около 2м. ќтсюда следует, что дл€ обеспечени€ требуемой точности движени€ (10 см ) врем€ движени€ на максимальной скорости без дополнительных навигационных прив€зок ограничено всего 1мин (50м пути робота).

4.ѕроблема быстрого детектировани€ факта преп€тстви€

ѕри движении робота первичной (и одной из важнейших) функций зрительного анализа €вл€етс€ обнаружение преп€тствий движению.   этой функции предъ€вл€ютс€ требовани€ наибольшей надежности и наибольшего быстродействи€. Ќадежность обнаружени€ должна заведомо исключать ошибки первого рода (необнаружение возникшего преп€тстви€ движению) и максимально сокращать ошибки второго рода (ложные сигналы наличи€ преп€тстви€ движению).

Ѕыстродействие процесса обнаружени€ преп€тстви€ на пути движени€ робота, как было упом€нуто, определ€етс€ соотношением дистанций обзора и торможени€. Ќапример, при скорости V=90 км/час (25 м/сек) автомобил€ его тормозной путь с ускорением 3g равен 10 м. и сам процесс торможени€ длитс€ 0,85сек. ѕри этом врем€ реакции водител€ 0,2 сек (врем€ его "простой двигательной реакции") увеличивает тормозной путь на 5 м.

≈сли перевести эти данные в относительные линейные размеры по параметру длины L корпуса автомобил€ (L=5 м |=>V=5L/cек, тормозной путь S=2L и V2/(2S)=30L/сек2), то в пересчете на характерный размер робота "“рикол" (70см) его тормозной путь может быть пор€дка 1,5м (при скорости движени€ 3,5 м/сек). ¬ действительности скорость робота "“рикол" ниже, - пор€дка 1 м/сек. Ќа этой скорости измеренный тормозной путь (от момента подачи команды торможени€) равен 15-20см.

—делаем оценку максимального допустимого времени анализа кадра.

јппаратное врем€ получени€ фотометрического изображени€ сцены перед роботом (256 градаций €ркости дл€ 640х480точек изображени€) в соответствии с телевизионным стандартом требует 0,04сек (4см пути при скорости движени€ 1м/сек). »змеренный тормозной путь робота в худшем случае составл€ет 20см, а дальность осмотра (см. рис.3) Ц около 1м. ѕоэтому врем€ распознавани€ наличи€ преп€тстви€ движению дл€ реализации экстренного торможени€ с 10см запасом не должно превышать 0,7сек (70 см пути).

јвтоматное или комбинационное преобразование сцен?

‘ункци€ информационного канала в цепи обратной св€зи на верхнем уровне процесса управлени€ движением робота заключаетс€ больше чем в простой перекодировке первичных сигналов*) датчиков информации в цифровые коды, "пон€тные" цифровым модул€м системы управлени€. ѕрименительно к зрительной обратной св€зи главна€ задача возникает на следующем этапе: по наблюдаемому изменению цифровых значений сенсорных кодов сцены определить характер изменени€ операционной ситуации. Ёта задача может решатьс€ как в простейшей постановке детектировани€ возникновени€ ожидаемой внешней ситуации, так и в постановке более сложного определени€ параметров возникшей ситуации.

«аметим, что в психологии человека четко выделены два уровн€ решени€ мозгом человека этой информационной задачи: ощущени€ (сенсорный уровень) и воспри€тие (уровень сознани€) [1,11]. ќсознанное воспри€тие окружающего мира требует сложной обработки различных источников информации с использованием глубин пам€ти. ѕроцессы ощущений значительно проще, здесь человек воспринимает сигналы внешнего мира только на уровне простейших чувств, без осознани€ смысла и значени€ этих сигналов. »ными словами Ц в терминах теории автоматического управлени€, если воспри€тие, как правило, - результат целевого интегрального процесса в автоматной постановке, то ощущени€ могут быть ограничены локальными сигналами единственных сенсоров и их простым комбинационным преобразованием**).

≈сли в пределах аналогии приложить эти психологические пон€ти€ к процессам обработки телевизионных сцен в робототехнике, то аналог ощущени€ - процесс быстрого детектировани€ одной из двух ситуаций: совпадени€ и несовпадени€ сенсорной картины с ожидаемой. Ётот процесс может быть реализован как в комбинационной, так и в автоматной постановке. ¬ первом случае требуетс€ построить детектор отличи€ зрительной картины от стандартной статической(т.е. Ц задаваемой до старта) ситуации. ¬о втором Ц построить детектор отличи€ наблюдаемой зрительной картины от динамической картины в пам€ти робота, формируемой в процессе движени€ алгоритмом предсказани€ еЄ ожидаемого изменени€ (алгоритмом акцептора действи€ - см. [8]). ¬ робототехнике, где важную роль играют как ограничени€ времени решени€ зрительных задач, так и адаптивность к "тонким" изменени€м в операционной обстановке, скорее всего, придЄтс€ реализовывать оба аналога ощущени€ - в комбинационном и автоматном подходах.

јналогом воспри€ти€, в свою очередь, могут быть контекстные (т.е. - с использованием прошлых сцен) процессы выделени€ содержательных параметров сцены и отношений между ними. ѕопробуем проанализировать такой подход к проблеме более полного распознавани€ видеоданных.



»скомыми параметрами на сцене в этом случае не об€зательно должны быть параметры пространственного расположени€ пиксельных €ркостей на сцене. »ми могут быть другие Ц внутренние параметры фотометрической картины, например, - параметры фреймовых*) структур, определ€ющих не только более сложное качественное ("знаковое") описание типизируемых фреймами ситуаций, но и количественную их параметризацию. ѕример такого подхода к сцене на рис.7 был описан в [10]. ѕростейшие случаи такого "семиотико-параметрического" описани€ ситуации можно квалифицировать каквыделение неких простых ситуационных "образов" в операционной среде. ¬ самом предельном случае увеличени€ сложности используемых фреймовых структур из пам€ти робота можно говорить о "пон€тийной" обработке зрительной сцены. “очную границу такого делени€, по-видимому, установить невозможно, да и хороших примеров реализации образного или пон€тийного зрительного воспри€ти€ пока ещЄ не найдено.

Ќо можно посмотреть на эти аналогии и иначе, так сказать, - с технологической стороны. ќчевидно, что аналогией ощущени€ €вл€етс€ обработка лишь "чувственной" фотометрической информации - без анализа еЄ геометрического расположени€ на плоскости сцены. — другой стороны, процессу воспри€ти€ сцены более соответствует именно анализ характеристик пространственного расположени€ фотометрических "п€тен" в плоскости сцены, их формы и св€зности с безусловным привлечением пам€ти прошлых сцен и прогноза движени€ робота.

ѕочему дл€ воспри€ти€ важна именно геометри€ зрительного сенсорного пространства*) сцены? ѕотому, что его геометрические характеристики основаны на искомых содержательных свойствах воспринимаемого операционного пространства, и только они отображают содержательную информацию о последнем. ¬ самом множестве пиксельных сигналов такой информации нет. ѕоэтому содержательна€ обработка сцен по необходимости должна работать с совокупными элементами пиксельного множества с тем, чтобы найти отношени€ между его элементами, адекватные отношени€м элементов операционного пространства.

Ќо принципиальным моментом "воспри€ти€" сцены (еЄ содержательного анализа) €вл€етс€ то, что эти искомые отношени€ на сигнальном множестве можно получить лишь с привлечением семантического анализа операционной ситуации и, возможно, лишь в еЄ текущем контексте. ƒействительно, при движении робота многие изменени€ в операционном пространстве робота, так или иначе, отражаютс€ в пиксельном множестве, но отбиратьс€ должны только те наблюдаемые изменени€, которые важны с точки зрени€ решаемой задачи.

“.е. элементы сигнального множества св€заны в отношени€ именно услови€ми и обсто€тельствами решаемой задачи. ќтсюда следует, что в алгоритме анализа текущего содержани€ сцены по необходимости должно присутствовать преобразование в сигнальное множество содержательного описани€ текущих обсто€тельств решаемой задачи в операционном пространстве робота. Ёто преобразование €вл€етс€ обратным искомому преобразованию фотометрической картины в обсто€тельства состо€ни€ операционной обстановки.

ћожно утверждать, что разработка методов преобразовани€ в сигнальное множество содержани€ операционной обстановки робота с точки зрени€ решаемой задачи (допускающего, к тому же, невырожденное искомое обратное преобразование сцены) €вл€етс€ главной проблемой развити€ средств информационного обеспечени€ в робототехнике. ќдним из эффективных методов здесь €вл€етс€ использование моделей и законов механики дл€ описани€ и/или прогнозировани€ €ркостной картины операционного окружени€ робота (удачные примеры использовани€ механики в процедурах обработки телевизионных сцен можно найти в [14]).

»скома€ пара взимно-обратных избирательно-контекстных отображений завис€щих от предыстории, текущего состо€ни€ и, возможно, прогноза изменений операционной обстановки безусловно €вл€етс€ автоматным преобразованием операционного и пиксельного пространств. » оно, безусловно,требует как затрат пам€ти дл€ хранени€ фазовых состо€ний робота, так и процессорного времени дл€ прогнозировани€ будущих фазовых состо€ний (и дл€ отображени€ этой информации в пиксельный формат кадра) и дл€ неоднократных просмотров кадра при сравнительном анализе всех этих элементов. Ёто усложн€ет его использованиепри больших скорост€х движени€ робота.

— другой стороны, более бедное комбинационное преобразование лишь фотометрических обсто€тельств операционной обстановки робота целиком определ€етс€ только текущим состо€нием параметров операционной обстановки робота, отражаемым телевизионной камерой. ќно заведомо не даЄт ответа на тонкие вопросы анализа зрительной картины. Ќо, как это будет продемонстрировано ниже, оно всЄ же позвол€ет быстро решить важную задачу грубого первоначального детектировани€ факта возникновени€ или отсутстви€ нужной или опасной ситуации. » тогда следующим шагом €вл€етс€ активное замедление движени€ робота с одновременным включением мощных автоматных процедур содержательного распознавани€ операционной обстановки и прин€ти€ не стандартных, а аварийных решений о направлении и/или режиме движени€.

Ёто означает, что не менее важной проблемой развити€ средств информационного обеспечени€ в робототехнике €вл€етс€ поиск "грубых" комбинационных методов обработки чисто фотометрических данных в интересах быстрого первоначального детектировани€ отклонени€ операционной обстановки от стандартной ситуации. –ассмотрим это подробнее

—пособы анализа фотометрических данных

†††† „исто фотометрические данные телевизионного сигнала представл€ют собой пространственно неструктурированную информацию об окружении робота в пределах пол€ зрени€ объектива телевизионного приемника (см. рис.7 и 8). ¬ интересах сокращени€ времени распознавани€ внешней ситуации, целесообразно проанализировать, что полезного можно извлечь из этой первичной информации и какие затраты времени процессора дл€ этого нужны?

‘ункци€ми только €ркости сцены €вл€ютс€ величины еЄ максимума и минимума, величина суммарного светового потока, падающего на плоскость изображени€ (суммарна€ €ркость), распределение отдельных значений €ркостей по диапазону еЄ измерени€ (гистограмма €ркостей) и различные параметры этого распределени€: еЄ мода (максимальное значение числа одинаковых (или примерно одинаковых) значений €ркости, шумова€ составл€юща€.(изрезанность гистограммы) и моменты гистограммы.



¬ычислени€ первых названных функций, включа€ гистограмму, выполн€ютс€ за один перебор всех точек сцены с числом операций не более двух в каждой точке дл€ каждой функции. ƒл€ вычислени€ функций гистограммы (изрезанности и моментов) требуетс€ дополнительный перебор точек гистограммы с не более, чем с п€тью командами дл€ каждой €ркости..

»з опыта работы с телевизионными изображени€ми хорошо известно, что абсолютные значени€ €ркости €вл€ютс€ трудно распознаваемым параметром, ввиду их зависимости не столько от содержани€ сцены, сколько от переменных условий еЄ освещени€. ѕоэтому максимальный и/или минимальный код €ркости, как и сумма пиксельных кодов сами по себе не достаточны дл€ оценки внешней ситуации. Ёто тем более очевидно, что в большинстве телевизионных датчиков используетс€ аппаратно встроенна€ функци€ "ј–”" - автоматического регулировани€ усилени€ входного сигнала, делающа€ обратное преобразование практически вырожденным. ќднако от определени€ максимальной €ркости, как и от вычислени€ суммарной €ркости сцены, отказыватьс€, всЄ же, не следует ввиду их полезности дл€ нормировани€ относительной €ркости отдельных пикселов и отдельных областей сцены.

»так, наиболее быстро получаемые параметры сцены - номер пиксела с максимальной €ркостью и суммарна€ €ркость всех пикселов сцены непосредственно не целесообразно использовать дл€ определени€ есть или нет на пути движени€ робота преп€тствие его движению.

–ассмотрим возможности использовани€ дл€ этой цели информации, содержащейс€ в гистограмме €ркостей изображени€. ќчевидно, что изменени€ внешнего освещени€ сцены должны, прежде всего, вли€ть на еЄ смещение вдоль оси €ркостей пикселов. ƒействительно, ввиду достаточно узкого пол€ зрени€ ¬— , в большинстве случаев вс€ сцена равномерно освещена внешними источниками света в достаточно узком диапазоне соответствующих углов падени€ и отражени€ света. ѕоэтому изменение силы внешнего света примерно в равной мере измен€ет количество отражаемого света, проход€щего через объектив камеры, что и приводит к простому сдвигу гистограммы к более светлым или более тЄмным значени€м оси €ркостей. ≈сли кака€-то часть сценыне освещена ни пр€мым, ни переотражЄнным светом, то на гистограмме должны присутствовать некие "пики тЄмного и светлого", соответствующие числу пикселов теневой и освещенной частей сцены. ѕри изменении силы внешнего освещени€ (без изменени€ обсто€тельств возникновени€ тени) можно ожидать смещени€ вдоль оси €ркостей только светлого пика. «аметим, что сам тЄмный пик никакой информации не несЄт (кроме той, что в поле зрени€ есть область, где ничего не видно).

ƒруга€ ситуаци€ возникает, когда услови€ освещени€ сцены мен€ютс€ из-за возникновени€ в поле зрени€ предметов внешнего мира или их теней, а не от общего потемнени€ или просветлени€ окружающего робот пространства.  аждый новый предмет в поле зрени€ порождает новые области пикселов с новым уровнем €ркости. ѕоэтому в таком случае мен€етс€ также и соотношение количества светлых и тЄмных точек сцены, что приводит не только к сдвигу, но и к изменению формы гистограммы.

»з этих соображений вытекает, что при анализе гистограммы на предмет наличи€ в поле зрени€ преп€тствий движению, не следует обращать внимание ни на положение гистограммы вдоль оси €ркостей, ни на положение границ гистограммы (значени€ самых €рких и самых темных €ркостей в сцене), ни на наличие самого левого пика темного (ниже порога €ркости теней), если только он вдруг не возник именно на этой гистограмме.√лавным предметом анализа гистограммы тогда должны быть изменени€ еЄ формы и соотношени€ количеств "светлого" и "серого"в плоскости изображени€.

Ќа рис.9 и 10 привод€тс€ примеры сцен без преп€тствий движению робота и сцен с по€вл€ющимис€ в поле зрени€ объектами, €ркостна€ картина которых отличаетс€ от картины свободного пола перед роботом. —ледует обратить внимание на значени€ моды «аметим, что словом "мида" (как оппозит моде гистограммы) обозначена максимальна€ €ркость с минимальным количеством пикселов, больше уровн€ шума.¬ разработанном алгоритме "быстрой гистограммы" из гистограммы вычитаетс€ измеренный шум, поэтому Nћ»ƒџ близко к 0. ѕараметр Nћќƒџ в алгоритме играет нормирующую роль.

’орошо видно, что распределение €ркостей пикселов на сценах пола, покрытых ковровым паласом. близко к нормальному распределению веро€тностей. ¬с€кое отличие от такой формы гистограммы должно настораживать, но оно еще не €вл€етс€ заведомо верным признаком наличи€ преп€тстви€ на пути движени€. »зменение €ркостной картины может быть вызвано бликом света или п€тнами на полу. ѕримером этому может служить правое изображение свободного пола, в верхней части которого хорошо видно светлое п€тно. в результате этого гистограмма правой сцены пола отличаетс€ от гистограммы сцены слева. ’от€ это отличие невелико, но оно оказалось достаточным, чтобы система "почувствовала" здесь возможное преп€тствие и притормозила.

¬озможна и обратна€ ситуаци€, когда преп€тствие существует, но его контрастность и размеры практически не вли€ют на форму гистограммы. ѕример этого показан на рис.10, где в поле зрени€ видна почти сливающа€с€ с полом тонка€ ножка стула. Ёта сцена при отладке алгоритма не вызвала сигнала тревоги.

Ѕорьба с бликами и тен€ми составл€ет одну из главных задач быстрой обработки телевизионных сцен. »сключение вли€ни€ бликов и слабых контрастов на первом этапе возможно путЄм построени€ "€ркостного образа" сцены в виде фреймового описани€ особенностей еЄ наблюдаемой гистограммной функции.

ƒл€ следующего, более надежного распознавани€ факта по€влени€ преп€тстви€ необходимо использовать дополнительные признаки, доступные уже только из анализа формы гистограммы в контексте еЄ изменени€ в процессе движени€. »менно движение позвол€ет в р€де случаев по мере приближени€ к большому преп€тствию надЄжно его почувствовать.




6.«рительное управление движением

ќграничени€ пол€ зрени€ ¬—  требуют активного управлени€ осмотром окружени€ робота в процессе его движени€. ¬виду фиксированного креплени€ ¬—  на корпусе робота осмотр местности по пути движени€ возможен лишь через изменение управлени€ движением колЄс робота. ƒл€ этого потребовалось разработать механизмы автоматического управлени€ ориентацией корпуса робота в интересах требуемого направлени€ осмотра - в зависимости от результата распознавани€ получаемых сцен ¬— .

 ак видно на рис.10, кинематика робота позвол€ет организовать поступательно-вращательное движение корпуса. ќднако движение колЄс при изменении направлени€ движени€ или ориентации корпуса робота заметно ограничено услови€ми согласовани€ их рулевых углов и взаимных скоростей вращени€. ѕри управлении движением колЄс необходимо учитывать параметры быстродействи€ и инерционных характеристик приводных механизмов робота.  роме этого число оборотов рулевых механизмов колЄс ограничено длиной силовых и сигнальных проводов их двигателей с датчиками.

ѕоэтому дл€ формировани€ требуемого движени€ колЄс потребовалась разработка тонких алгоритмов управлени€ переходными процессами в системе построени€ движени€ (на верхнем уровне системы управлени€).–азработанные алгоритмы построени€ движени€ колЄс реализованы в виде р€да фиксированных режимов движени€ (поворот на месте, поворот в движении, движение вбок или назад. торможение или разгон, поступательное или "автомобильное" движение к цели), которые обеспечивают как учЄт всех ограничений, так и минимальные погрешности счислени€ пути в навигационной системе робота. Ёти режимы исполн€ютс€ параллельно с работой ¬—  в четырЄхпроцессорной системе управлени€ шестью степен€ми подвижности приводов колЄс (системой исполнени€ требуемого движени€) [7].

ƒополнительной проблемой, хорошо известной в робототехнике, было необходимость согласовани€ (калибровки) систем координат зрительных осей ¬— , корпуса робота и приводных систем колЄс. –ешение этой задачи описано в [6].

¬ результате, - в зависимости от обсто€тельств движени€ и сигналов ¬—  Ц формируетс€ необходимое движение робота, после чего дл€ его реализации выбираетс€ один из возможных режимов движени€ корпуса робота и его колЄс. ¬ыбор и последовательность формировани€ двигательной активности выполн€етс€ каждые 0,12сек на самом верхнем уровне управлени€ (системой управлени€ поведением робота) и последовательно исполн€ютс€ упом€нутыми системами построени€ движени€ и исполнени€движени€.

7.–езультаты экспериментов


Ёксперименты выполн€лись в помещении (рис.11), размеры которого, казалось бы, были достаточны дл€ организации сложного движени€ робота с преп€тстви€ми на его пути. “ем не менее, в процессе отладки алгоритмов обработки сцены, фреймовой структуры выходных данных, подбора еЄ пороговых значений и, наконец, - отладки логических условий смены режимов движени€, робот несколько раз билс€ об стены помещени€ и неоднократно наезжал на предметы на его пути. ѕоэтому одним из выводов работы €вл€етс€ необходимость в достаточно большом пространстве дл€ проведени€ экспериментов с движущимс€ роботом. Ѕез этого разработка таких систем оказываетс€ практически незавершенной.


ƒополнительно к этому, дл€ поиска методов решени€ задач, отмеченных выше курсивом, и необходимость отладки соответствующих алгоритмов и программ потребовали разработки специального инструментального комплекса (рис.12.). Ѕыли созданы программные процедуры дл€ визуализации сцен, протоколировани€ экспериментов и эмул€ции протоколов. Ёти инструментальные средства обеспечивают возможность как реальной (in-line), так и последующей камеральной (of-line) обработки картины движени€ с получением объ€снений о характере и причинах движени€ по ветв€м сложного алгоритмического дерева. ћожно утверждать, что без таких средств (их формирование требует значительных усилий и времени) создание надЄжных зрительных систем управлени€ автоматическим движением машин практически невозможно.

¬ экспериментах в качестве преп€тствий движению использовались в основном различные стуль€. Ёто диктовалось р€дом соображений и прежде всего тем обсто€тельством, что стуль€ €вл€ютс€ одним из характерных и наиболее трудных дл€ распознавани€ видов преп€тствий, не описываемых картой помещени€ из пам€ти робота. ƒругие перемещаемые, но объЄмные, объекты (€щики, люди и т.п.) с резким отличием их фотометрического образа надЄжно идентифицировались разработанным алгоритмом распознавани€ аварийной ситуации. ќднако, как показали эксперименты, ножки стульев не всегда замечались, как преп€тстви€ движению, ввиду их малых размеров и часто - их малого контраста по отношению к сцене пола, (см. рис.14).

¬ыше было упом€нуто, что именно движение робота позвол€ет облегчить проблему зрительной обратной св€зи в контуре управлени€ его движением. ¬случае наезда на стул мала€ площадь и контрастность элементов его изображени€ исчезала по мере приближени€ к нему. ѕрактически во всех выполненных экспериментах подобранные уровни фреймовых параметров гистограммного образа надежно обеспечивали его идентификацию, как преп€тстви€ движению.

ќсновные трудности, поэтому были св€заны с организацией способа объезда преп€тстви€ с учЄтом размеров пол€ зрени€ ¬— . Ќа рис.15 показана типична€ ситуаци€: робот едет на третий стул, который на достаточно большом рассто€нии от него не был зафиксирован в процессе поворота на месте дл€ осмотра пути объезда зафиксированного преп€тстви€ в виде двух дальних стульев.

Ёта ситуаци€ потребовала обогащени€ процедуры осмотра окружени€ робота маневрами согласованного сближени€ с преп€тствием при пр€мом повороте от него и последующего выполнени€ обратного поворота дл€ осмотра текущей колеи в процессе движени€.

¬ процессе проведени€ экспериментов оказалось, что необходима более глубока€ разработка алгоритмов управлени€ двигательным поведением робота при объезде преп€тстви€. –азработанна€ с этой целью процедура, запускаема€ при идентификации наличи€ преп€тстви€ на пути движени€, выполн€ет последовательно несколько стандартных этапов управлени€ движением колЄс (торможение, выбор режима движени€, поворот колес, вращение с осмотром, объезд преп€тстви€, движение к цели).  аждый из них может быть прерван по€влением нового преп€тстви€ или заведомым исчезновением объезжаемого объекта.

¬ результате описанной работы был сн€т видео-ролик, показывающий функционирование робота "“рикол" при объезде стульев, столбов и людей.



«аключение

* –азработанна€ система управлени€ мобильного робота со зрительной обратной св€зью способна идентифицировать наличие преп€тствий на пути движени€ и, объезжа€ их, приезжать к заданной точке области передвижени€. »нформаци€ о внешней среде поступает от телевизионной камеры, неподвижно установленной на роботе ¬—  -"¬перЄд смотр€щей камеры". “елевизионный сигнал ¬—  оцифровываетс€ и обрабатываетс€ в системе управлени€ в режиме реального времени по разработанным алгоритмам.

* јппаратное врем€ получени€ фотометрического изображени€ сцены перед роботом (256 градаций €ркости дл€ 640х480точек изображени€) в соответствии с телевизионным стандартом требует 0,04сек, что соответствует 4см пути при скорости движени€ 1м/сек. “ормозной путь робота в худшем случае составл€ет 15см, а дальность осмотра Ц около 1м. ак было показано выше при таких параметрах двигательных возможностей робота врем€ распознавани€ наличи€ преп€тстви€ движению дл€ реализации экстренного торможени€ желательно иметь не более 0,7сек.

* »спытани€ показали, что реализованное врем€ приема изображени€, распознавани€ и выдачи сигнала на торможение (или на поворот) не превышает 0,08сек, при среднем времени пор€дка 0,02сек, что обеспечивает более чем дес€тикратный запас в процедурах осмотра преп€тствий.

* ќграничени€ пол€ зрени€ ¬—  требуют активного управлени€ осмотром окружени€ робота в процессе его движени€. ќсмотр местности по пути движени€ реализуетс€ через управление движением колЄс робота, которое в зависимости от результата распознавани€ получаемых сцен ¬—  формируетс€ автоматически в алфавите доступных по кинематическим и конструктивным ограничени€м режимов движени€ корпуса робота.

* ¬ результате проделанной работы реализована эффективна€ система управлени€ многорежимным поведением робота при движении среди преп€тствий (стуль€, люди, стены, столбы) с использованием зрительной обратной св€зи от монокул€рной дешЄвой черно-белой “¬-камеры аналогового типа.

* ќпыт работы показал, что разработка систем управлени€ автоматическим движением мобильных роботов требует использовани€ большого помещени€ дл€ безопасных экспериментов с движущимс€ роботом на стадии отработки алгоритмов управлени€ и отладки программного обеспечени€.

* ƒл€ отработки алгоритмов и управл€ющих программ робота с системой машинного видени€ разработаны принципы. алгоритмы и средства инструментального программного обеспечени€, поддерживающего процедуры протоколировани€ работы систем робота в процессе экспериментов и процедуры последующего моделировани€ работы робота с эмул€цией протоколов в режиме off-line.


Ћитература

1.     ѕлатонов  . . "«анимательна€ психологи€". ћ.: ћолода€ гварди€, 1962г., 325с.

2.     ≈мель€нов —.Ќ., ѕлатонов ј. ., ярошевский ¬.—.. "—истема управлени€ полноприводного трехколесного движител€"“руды школы-конференции Ућобильные роботы и мехатронные системыФ, ћосква: »зд-во ћ√”, 2000г.,сс. 89-100.

3.     Ѕогуславский ј.ј., —ербенюк Ќ.—., —околов —.ћ. " онический сенсор дл€ навигации подвижного робота по ма€кам". ћобильные роботы и мехатронные системы: ћатериалы научной школы-конференции ћосква: »зд-во ћ√”, 2000г.. 42-56с.

4.     —ербенюк Ќ.—. "Ёкспериментальное исследование свойств конического сенсора". ћобильные роботы и мехатронные системы: ћатериалы научной школы-конференции (ћосква, 5-6 декабр€ 2000г.). Ц ћосква: »зд-во ћ√”, 2000г.. 56-68с.

5.     ярошевский ¬.—. "—огласованное управление движением колес и корпуса полноприводного колесного движител€". ¬ сб. ћобильные роботы и мехатронные системы. ћ.:ћ√”, 2001г.,70-78с.

6.     ≈мель€нов —.Ќ., ѕлатонов ј. . "ћетод согласовани€ электрических сенсорных сигналов и геометрических характеристик мобильного робота". ¬ сб. ћобильные роботы и мехатронные системы. ћ.:ћ√”, 2001г., сс. 78-84.

7.     ярошевский ¬.—. "ќрганизаци€ процесcов п€типроцессорной системы управлени€ мобильного трЄхколЄсного робота". “руды школы-конференции Ућобильные роботы и мехатронные системыФ, ћосква: »ћех. ћ√”, 2002г.

8.     ѕлатонов ј. ."—истема управлени€ поведением мобильного робота". “руды школы-конференции Ућобильные роботы и мехатронные системыФ, ћосква 2002г., »мех. ћ√”.

9.     Ѕогуславский ј..ј., —околов —.ћ. " омпонентные методы разработки программного обеспечени€ —“«". “руды школы-конференции Ућобильные роботы и мехатронные системыФ, ћосква 2003г., »мех. ћ√”.

10. Ѕогуславский ј.ј., ѕлатонов ј. ., —ербенюк Ќ.—.. "—истема машинного видени€ робота “рикол". “руды школы-конференции Ућобильные роботы и мехатронные системыФ, ћосква 2003г., »мех. ћ√”.

11. "¬оспри€тие Ц механизмы и модели"(сб.). ћ.:"ћир", 1974г., 368с.

12. јнохин ѕ. . "ќбща€ теори€функциональных систем организма" в сб. "ѕрогресс биолог. и медиц. кибернетики".ћ.:ћедицина,1974,сс52-110..

13. ћинский ћ. "—труктура дл€ представлени€ знаний". в сб. "ѕсихологи€ машинного зрени€". ћ.:ћир, 1978г., сс 58-71.

14. Ѕелоусов ».–., Ѕогуславский ј.ј.и др. јвтоматический захват подвижного объектароботом-манипул€тором ѕрепринт »ѕћ им. ћ.¬. елдыша –јЌ, 1996г., є 78, 23с.



*) «десь и ниже под —“« понимаетс€ фотометрическое преобразование €ркостной картины окружени€ робота в цифровую форму двумерных сигналов (обычно Ц телевизионного стандарта). ѕод —ћ¬ понимаетс€ —“«, дополненна€ алгоритмами распознавани€ этих двумерных цифровых сигналов в интересах решаемой задачи.

*)†† Ќапомним, что "сигнал" Ц это физический процесс, обеспечивающий передачу инфорвации

**) ¬ыходной сигнал комбинационного преобразовател€ зависит только от входного сигнала.

†††† ¬ыходной сигнал автоматного преобразовател€ зависит от входного сигнала и от состо€ни€ автомата.

*) ѕод фреймом в данном случае понимаетс€ описание типичной ситуации в виде фиксированного перечн€ и структуры данных, запон€емой по логическим услови€м процесса разбора сцены [13].

*) Ќапомним, что "пространство" Ц это множество с отношени€ми между его элементами. Ёти отношени€ определ€ют "геометрию" пространства.