Васильева В.С., Неклюдова М.М., Ваганова А.И.
КАК МАШИННОЕ ЗРЕНИЕ ПОЗВОЛЯЕТ БПЛА ВИДЕТЬ В 3D *
Аннотация:
в этой статье показано, что лежащий в основе способности БПЛА воспринимать глубину пространства. Разнесенные на базу камеры формируют стереопару, проводят алгоритмы находя соответствия между изображениями превращая пиксели в расстояния.
Ключевые слова:
БПЛА, 3D модель, стереопара, глубина GPS
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) видят мир как в 3D, так и в 2D. Эта система позволяет избегать столкновений, строить 3D-модели, точно садиться и ориентироваться, там где нет GPS. Для этого есть стереоскопическое зрение. Стереоскопическое зрение – это способность воспринимать трехмерную форму объектов, определять их удаленность и взаимное расположение в пространстве. Это зрение основано на триангуляции. Триангуляция – это метод определения положения точки в пространстве по углам, под которыми она видна с двух или более разных точек направления. Установив две камеры на фиксированном расстоянии друг от друга (база B), БПЛА получает два немного разных ракурса одной сцены. Сложные алгоритмы находят соответствующие точки на этих изображениях и вычисляют их горизонтальное смещение (диспаратность d). Зная фокусное расстояние камер (f) и базу (B), расстояние до объекта (Z) вычисляется по ключевой формуле триангуляции: Z = (B * f) / d.БПЛА могут использовать триангуляцию в разных форматах, в зависимости от аппаратного обеспечения:1. Стереозрение -используются две камеры, установленные с известным расстоянием друг от друга (как человеческие глаза). Объект снимается одновременно с двух ракурсов, и по сдвигу объекта на изображениях (параллаксу) определяется его глубина.2. Монокамера и движение -даже если у дрона одна камера, он может получить два изображения одного объекта, сместившись в пространстве (например, вбок или вперёд). Зная точное расстояние и угол перемещения, можно также использовать триангуляцию.3. Лидары и активные сенсоры -хотя лидары работают по другому принципу (времени пролёта сигнала), они также могут использовать триангуляционные методы для точного построения 3D-моделей на основе отражённых лучей.На рисунке 1 изображено как триангуляция позволяет видеть БПЛА в 3D.Рисунок 1. Вид в 3D объекта при триангуляции. Сравнения методов глубины представлены в таблице 1.Таблица 1. Методы глубины.Для точной триангуляции необходимо:1. Калиброванные камеры — чтобы знать точные параметры объектива (фокусное расстояние, искажения и т.д.).2. Известное положение и ориентация камер (или БПЛА) — обеспечивается с помощью GPS, инерциальных систем, IMU и др.3. Алгоритмы сопоставления изображений — нужно точно определить, какие точки на двух снимках соответствуют одной и той же точке в реальности.4. Обработка и реконструкция — на основе полученных данных строится облако точек или 3D-модель.Применение 3D-видения с помощью триангуляции.Картография и фотограмметрия: построение точных 3D-карт местности.Анализ сельхозугодий: оценка объёма биомассы, рельефа, водоёмов.Инспекция зданий и мостов: выявление трещин, деформаций и других дефектов.Навигация и избегание препятствий: дроны могут "видеть" окружающее в объёме и выбирать безопасные маршруты.ВЫВОД:Машинное зрение — это основа «трехмерного зрения» БПЛА. Используя две (или более) камеры, дроны способны воссоздавать окружающее пространство и ориентироваться в нём с высокой точностью. Благодаря этому беспилотники становятся не просто летающими камерами, а полноценными автономными системами восприятия и анализа мира.
Номер журнала Вестник науки №6 (87) том 2
Ссылка для цитирования:
Васильева В.С., Неклюдова М.М., Ваганова А.И. КАК МАШИННОЕ ЗРЕНИЕ ПОЗВОЛЯЕТ БПЛА ВИДЕТЬ В 3D // Вестник науки №6 (87) том 2. С. 1902 - 1906. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/24113 (дата обращения: 12.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+