Найти

Результаты поиска

• ВЫЧИТАНИЕ ПОМЕХИ ОБРАТНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ В СИСТЕМАХ ПОДВОДНОГО ВИДЕНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ В МУТНОЙ ВОДЕ

  Н.А. Будко , А.Ю. Будко , М.Ю. Медведев

  2022-08-09

  Аннотация ▼

  Исследование морских глубин в целях обеспечения безопасности, эффективного использо-
  вания подводных ресурсов является актуальной задачей. В первой части статьи кратко рас-
  смотрены физические феномены и ограничения, возникающие при распространении электро-
  магнитных волн видимого диапазона в подводной среде. Показано, что системы подводного
  видения (как класс специализированных систем технического зрения, - СТЗ) на основе обычных
  ПЗС матриц сталкиваются с рядом фундаментальных ограничений в вопросе повышения эф-
  фективности функционирования в природной воде низкой прозрачности. В частности, исполь-
  зование искусственных источников освещения в составе систем подводного видения в мутной
  воде приводит к возникновению помехи обратного распространения (ПОР), приводящей к пара-
  зитной засветке матрицы оптического прибора. В качестве перспективного направления раз-
  вития систем подводного видения предлагается использовать методы вычитания ПОР на ос-
  нове информации о поляризации света. В обзорной части статьи рассмотрены последние дос-
  тижения в данной области. В основной части статьи представлена методология исследования
  предлагаемого метода вычитания ПОР на основе сравнения с результатами, получаемыми при
  обработке изображений известными методами оценки параметров вектора Стокса DoLP и
  AoLP, позволяющими получать информацию о степени поляризации и преобладающих углах
  поляризации света соответственно. Представлены экспериментально полученные резуль-
  таты обработки данных съемок подводной сцены в воде различной степени мутности
  посредством алгоритмов DoLP, AoLP и предлагаемым методом вычитания ПОР. Отли-
  чительными особенностями является использование при расчетах четырех, а не двух на-
  правлений поляризации, а также оригинальный математический аппарат обработки сиг-
  налов матрицы камеры машинного зрения.

• ИССЛЕДОВАНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ ПРИМЕНИМОСТИ МИКРОПРОЦЕССОРОВ РЯДА ЭЛЬБРУС ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ

  К. А. Суминов , Н. А. Бочаров

  2022-04-21

  Аннотация ▼

  Одним из ключевых направлений развития области искусственного интеллекта явля-
  ется направление технического зрения. Для ресурсоемких задач технического зрения соз-
  даются высокопроизводительные вычислительные комплексы (ВК), использующие специа-
  лизированные ускорители. Использование таких ускорителей обусловлено неспособностью
  микропроцессоров (МП) общего назначения решить такие задачи за поставленное время
  вследствие большой вычислительной нагрузки. Однако, в настоящее время, МП ряда Эль-
  брус успешно используются для решения задач технического зрения как в серверном, так и
  в бортовом режимах, а появление МП Эльбрус шестого поколения должно еще больше
  повысить производительность на таких задачах. В силу дороговизны, большей сложности
  и ограничений в использовании систем со специализированными ускорителями встает во-
  прос об определении условий, в которых для решения рассматриваемых задач достаточно
  использовать МП общего назначения, например из ряда Эльбрус, без специальных ускори-
  телей. Одними из самых ресурсоемких задач в области технического зрения являются за-
  дачи обнаружения и классификации объектов на изображении. Для обнаружения объектов
  одним из популярных методов является метод Виолы-Джонса. Для решения задачи клас-
  сификации как правило используются сверточные нейронные сети. На примере сетей
  VGG16 и VGG19 разработаны математические модели вычислений применительно к ак-
  туальным микропроцессорам ряда Эльбрус. С использованием разработанных моделей
  обоснована теоретическая достаточность производительность микропроцессоров Эль-
  брус для задач технического зрения. Также, на основе данных методов разработаны про-
  граммы моделирования поиска и объектов на фото и в видеопотоке. Программы написаны
  на языке C++ с использованием библиотеки OpenCV, ОПО Эльбрус, библиотеки Платфор-
  мы-ГНС и базы данных соревнований ImageNet. С использованием реализованных программ
  было проведено сравнительное тестирование на ряде ВК с процессорами Эльбрус, а также
  ВК с процессорами intel и ускорителем в виде видеокарты Nvidia. На основе полученных
  результатов показано, что для решения задачи поиска объектов на изображении выбран-
  ным методом достаточно МП Эльбрус-8С для входных разрешений до 1920 х 1080, где
  обеспечивается скорость обработки видеопотока более 20 кадров в секунду.

• ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МОДУЛИ COM-EXPRESS НА БАЗЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ ЭЛЬБРУС ДЛЯ БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

  Н.А. Бочаров , А.В. Глухов , Н. Б. Парамонов

  2022-04-21

  Аннотация ▼

  Исследования в области создания специализированных вычислительных комплексов
  для роботов ведутся во многих мировых научных центрах и в том числе в нашей стране.
  Развитие возможностей сенсорных систем, систем глобальной навигации, рост вычисли-
  тельной мощности и совершенствование алгоритмов позволяют создавать бортовые вы-
  числительные комплексы, обладающие широкими интеллектуальными возможностями.
  Важной, но нерешенной проблемой остается оснащение таких вычислительных комплек-
  сов микропроцессорами отечественного производства. Необходимость учета предельных
  массогабаритных характеристик, требований к системе охлаждения вычислительного
  комплекса, требований к бортовой электросети и потребляемой мощности, требований к
  производительности и к внешним интерфейсам обуславливают сложность и дороговизну
  разработки бортовых вычислительных комплексов. Отсутствие унификации вычисли-
  тельных модулей при разработке создает дополнительные сложности для разработчиков
  робототехнических комплексов, повышает конечную стоимость робототехнических ком-
  плексов и усложняет его модернизацию. Использование стандартизированного форм-
  фактора типа COM-Express позволяет разделить бортовой вычислительный комплекс на
  универсальную высокотехнологическую системную часть и плату-носитель. Микропроцес-
  сор, контроллер периферийных интерфейсов, оперативная память и жесткий диск разме-
  щаются на системном модуле, который выпускается большим тиражом и может быть
  заменен на более новый при появлении новых поколений отечественной вычислительной
  техники. Плата-носитель в свою очередь проста в разработке и дешева в производстве, а
  по своим характеристикам может быть скомпонована для конкретного робототехниче-
  ского комплекса. В данной статье рассмотрены вычислительные модули в формате COMExpress
  на базе отечественных микропроцессоров Эльбрус. Показана их применимость для
  создания перспективных бортовых вычислительных комплексов. Полученные авторами
  результаты говорят о перспективах импортозамещения в области робототехники.

• ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МИКРОПРОЦЕССОРА ЭЛЬБРУС-8СВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕНИЙ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ

  Н.А. Бочаров , А.Г. Зуев , О. А. Славин

  2021-04-04

  Аннотация ▼

  Исследования в области создания специализированных вычислительных комплексов для
  роботов ведутся во многих мировых научных центрах и в том числе в нашей стране. Развитие
  возможностей сенсорных систем, систем глобальной навигации, рост вычислительной мощ-
  ности и совершенствование алгоритмов позволяют создавать бортовые вычислительные
  комплексы, обладающие широкими интеллектуальными возможностями. Важной, но нере-
  шенной проблемой остается оснащение таких вычислительных комплексов микропроцессора-
  ми отечественного производства. Появление отечественных вычислительных и программных
  средств нового поколения, таких как микропроцессор «Эльбрус-8СВ» и ОС «Эльбрус» откры-
  вает новые возможности для разработчиков робототехнических комплексов. Пиковая произ-
  водительность микропроцессора «Эльбрус-8СВ» составляет более 0,25 ТФлопс двойной точ-
  ности, что позволяет решать вычислительно сложные задачи, например задачи технического
  зрения, на микропроцессоре. Другим важным требованием бортовой вычислительной техни-
  ки, помимо вычислительной мощности, является низкое энергопотребление. Как правило, на
  микропроцессорах общего назначения высокая вычислительная мощность невозможна при
  низком энергопотреблении, и для решения вычислительно сложных задач технического зрения
  используются специализированные процессоры, например, векторные или нейропроцессоры.
  Для снижения энергопотребления микропроцессоров общего назначения существуют специ-
  альные методы, среди которых авторами были рассмотрены: отключение физических ядер,
  снижение тактовой частоты, отключение конвейера, отключение синхроимпульсов в состоя-
  нии простоя. Авторами рассмотрены типовые задачи технического зрения, решаемые борто-
  выми вычислительными комплексами. Проведены экспериментальные исследования по оценке
  энергопотребления и времени выполнения алгоритмов технического зрения при снижении
  тактовой частоты и отключения ядер микропроцессора. Эксперименты показали возмож-
  ность снижения энергопотребления ядер микропроцессора Эльбрус-8СВ на 36-46% с увеличе-
  нием времени выполнения программ. По результатам эксперимента сделаны выводы о приме-
  нимости микропроцессора Эльбрус-8СВ для создания перспективных бортовых вычислитель-
  ных комплексов, имеющих возможность работы как в режиме высокой производительности,
  так и пониженного энергопотребления. Полученные авторами результаты говорят о пер-
  спективах импортозамещения в области робототехники.

• КЛАССИФИКАЦИЯ ЗОНЫ МАНЕВРИРОВАНИЯ РТК НА ОСНОВЕ ТАКТИЛЬНОЙ И ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

  В. П. Носков, И.В. Рубцов, К.Ю. Машков , А.В. Вазаев

  2021-04-04

  Аннотация ▼

  Для повышения возможностей и расширения области применения робототехниче-
  ских комплексов специального и военного назначения предлагается переходить сначала от
  принимаемых в настоящее время на вооружение систем дистанционного управления к полу-
  автономным системам, осуществляющим контроль за действиями оператора и выполняю-
  щим часть его функций. А затем – к автономным системам управления, способным функ-
  ционировать в режиме “молчания”, в экранированных зонах и за пределами дальности
  средств радиосвязи. Такая интеллектуализация бортовых систем управления позволит ис-
  ключить принципиальные ограничения и недостатки, обусловленные каналом связи, и обеспе-
  чивает реализацию группового управления. Показано, что основой повышения автономности
  робототехнических комплексов через интеллектуализацию бортовых систем управления, как
  при управлении движением, так и при управлении навесным оборудованием, является решение
  бортовыми средствами задач формирования модели внешней среды и определения координат
  объекта управления. Наличие модели внешней среды и текущих координат объекта управле-
  ния позволяет автоматизировать планирование и отработку траектории движения, что и
  обеспечивает автономное функционирование робототехнических комплексов. Рассмотрена
  сложная проблема классификации зоны маневрирования по критериям геометрической и
  опорной проходимости с учетом характеристик движителя, геометрии рельефа и опорных
  свойств грунта. Описаны существующие методы и алгоритмы, а также приведены резуль-
  таты экспериментальных исследований по решению следующих основных задач данной про-
  блемы: – классификации зоны маневрирования по критерию геометрической проходимости
  по данным бортовой системы технического зрения на основе 3D-лазерного сенсора; – распо-
  знавания типов грунтов по данным комплексированной системы технического зрения, со-
  стоящей из взаимно-юстированных 3D-лазерного сенсора, цветной видеокамеры и теплови-
  зора, имеющих общую зону обзора; – использования аппарата нейронных сетей для повыше-
  ния достоверности распознавания типов грунтов; – определения опорных характеристик
  грунта по измерениям реакций движителя в процессе движения. Сформулированы перспек-
  тивные направления дальнейших исследований в части комплексирования тактильной и зри-
  тельной информации для повышения достоверности классификации участков зоны маневри-
  рования по комплексному критерию геометрической и опорной проходимости.

• АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОСАДКИ БЕСПИЛОТНОГО ВЕРТОЛЕТА НА НЕОБОРУДОВАННУЮ ПЛОЩАДКУ

  Н. В. Ким, В.П. Носков, И.В. Рубцов, В.А. Аникин

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Многие целевые задачи, решаемые беспилотными вертолетами, выполняются в сложных условиях функционирования. При этом вертолеты подвержены воздействию различных дестабилизирующих факторов, существенно влияющих на безопасность поле-тов. В представленной работе рассмотрены основные проблемы, возникающие при экс-плуатации беспилотных вертолетов, показано, что недостаточный уровень безопасности полетов обусловлен, в частности, высокой частотой крушений при вынужденных посад-ках. Обоснована необходимость создания бортовых средств автоматической посадки беспилотного вертолета. С учетом предъявляемых Федеральными авиационными правила-ми требований к местам посадки, сформулированы параметры-ограничения, позволяющие формализовать выбор пригодных для посадки участков рельефа по данным бортовой сис-темы технического зрения. На основе сравнительного анализа, показано, что в настоящее время при формировании исходных видеоданных для решения поставленной задачи целесо-образно использовать комплексированную систему технического зрения па базе взаимно юстированных и имеющих общую зону обзора 3D-лазерного сенсора, цветной видеокамеры и тепловизора. Предложены алгоритмы распознавания мест посадки по видеоданным бортовой комплексированной системы технического зрения с использованием критериев геометрической и опорной проходимости. Распознавание пригодных для посадки мест по критерию геометрический проходимости предлагается выполнять в два этапа: сначала формировать по данным 3D-лазерного сенсора карту высот рельефа, попавшего в зону обзора сенсора, затем путем сравнения перепадов высот данного рельефа с допустимыми для данного беспилотного вертолета выделять пригодные и непригодные для посадки участки. Распознавание пригодных для посадки мест по критерию опорной проходимости предлагается выполнять путем вычисления евклидова расстояния между формируемыми комплексированной системой технического зрения данными и заранее известными эталонами различных типов грунтов в шестимерном пространстве признаков (дисперсия высоты, интенсивность отраженного сигнала, три цвета и температура). Окончательный выбор пригодных для посадки мест предлагается выполнять путем пересечения участков, удовлетворяющих обоим критериям. Приведены результаты работы соответствующих программно-аппаратных средств в реальных условиях, подтверждающие корректность и эффективность предлагаемых алгоритмов.