帶跟瞄功能的視覺(jué)眼孔通信模型研究

1 引言

　　一般機器人具有視覺(jué)、力觸覺(jué)，而發(fā)射眼孔波的視覺(jué)機器人幾乎未見(jiàn)報導。機器人視覺(jué)識別和發(fā)射眼孔波之后，按眼孔波信息，機器人力觸覺(jué)傳感器可以進(jìn)行相應動(dòng)作。用視覺(jué)進(jìn)行識別，用眼孔波發(fā)射信息。

　　眼孔可以發(fā)出眼孔波，眼孔波含有信息，據此首次提出機器人視覺(jué)系統眼孔波通信框架，以下簡(jiǎn)稱(chēng)眼孔波通信框架，這種眼孔波通信跟瞄數學(xué)上同時(shí)給出其數學(xué)表達。

　　眼孔波信息傳送可以用大氣激光通信系統在機器人中的應用方法實(shí)現。眼孔波握手的方法：

　　1、 發(fā)起者開(kāi)始捕獲序列，發(fā)出眼孔波，它的位置和特性被接收者捕獲、跟蹤、瞄準。
　　2、 接收者回答，發(fā)出眼孔波，他的位置和特性被發(fā)起者捕獲、跟蹤、瞄準。
　　3、 發(fā)起者開(kāi)始眼孔波數據傳輸。

　　機器人視覺(jué)可以同時(shí)使用眼孔波通信方法，本文該技術(shù)開(kāi)辟了視覺(jué)光通信的新階段。本文將小型大氣光通信系統引入機器人視覺(jué)系統中，并通過(guò)研究自動(dòng)捕獲，使視覺(jué)通信實(shí)現自動(dòng)化，發(fā)射接收端可以實(shí)現雙向通信，從眼孔波自動(dòng)獲取短距離信息以操縱機械手工作。

2 捕獲方法：信標光捕獲研究

　　在捕獲過(guò)程中激光器或探測器應當覆蓋不確定區域，當激光束被接收端探測到時(shí),開(kāi)始時(shí)有一個(gè)初始瞄準誤差，為了能夠開(kāi)始通信，它應當被減少至所需的瞄準誤差。在發(fā)射端和接收端可以采用基于角度分析的多種捕獲方法[1-2]，在測量距離為Z的條件下，根據靶面尺寸正態(tài)瑞利分布特性，本文提出從尺寸角度將捕獲分成兩種方法見(jiàn)圖1、圖2：

圖1 捕獲方法

　　捕獲見(jiàn)圖2：

圖2 Yu捕獲示意圖

　　關(guān)于手動(dòng)捕獲：對遠處的通信機進(jìn)行視覺(jué)眼孔觀(guān)察信標光捕獲。在一定角度或靶面尺寸范圍內進(jìn)行。

　　關(guān)于自動(dòng)捕獲：對遠處的通信機進(jìn)行自動(dòng)信標光捕獲。在一定角度或靶面尺寸范圍內進(jìn)行。

1、發(fā)射端掃描捕獲方法

　　當第一階段無(wú)法捕獲時(shí)，保持FPA(CCD)接收端不動(dòng)，發(fā)射端用發(fā)散角狹窄的信標光激光束在不確定的區域掃描。在捕獲距離為Z的條件下，捕獲時(shí)間依賴(lài)于不確定區域尺寸對可探測光束尺寸的比例乘以在每個(gè)點(diǎn)的滯留時(shí)間。由于不穩定抖動(dòng)的影響，為了增加額外的邊際安全，搜索過(guò)程在掃描區域之間存在著(zhù)交迭，光束發(fā)散尺寸被交迭的因子修正。當信標光激光束被接收端探測到時(shí)，開(kāi)始時(shí)有一個(gè)初始瞄準誤差如圖1(a) 所示。此時(shí)捕獲取景完成。

2、接收端掃描捕獲方法

　　保持發(fā)射端的信標光激光束不動(dòng)，FPA(CCD)接收端在不確定的區域掃描視場(chǎng)。在捕獲距離為Z的條件下，捕獲的時(shí)間依賴(lài)于不確定區域尺寸對可探測光束尺寸的比例乘以在每個(gè)點(diǎn)的滯留時(shí)間。由于不穩定抖動(dòng)的影響，為了增加額外的邊際安全，搜索過(guò)程中在掃描區域之間存在著(zhù)交迭，光束發(fā)散尺寸被交迭的因子修正。當信標光激光束被接收端探測到時(shí)，開(kāi)始時(shí)有一個(gè)初始瞄準誤差如圖1(b) 所示。此時(shí)捕獲取景完成。