sapiСистемный анализ и прикладная информатика«System analysis and applied information science»2309-49232414-0481Belarusian National Technical University10.21122/2309-4923-2018-4-11-19sapi-232Research ArticleСистемный анализSystem analysisАлгоритм оповещения оператора беспилотного летательного аппарата на основе выделения на изображении границ потенциальных препятствий для полёта с использованием библиотеки OPEN CVAlgorithm for alerting the unmanned aerial vehicle operator based on the image potential obstacle borders detection on the flight trajectory using the OPEN CV libraryСтепановВ. Ю.StepanovV. Yu.

Аспирант

Software Engineer and M.S.C. degree

vladimir.stepanov@bntu.byХвитькоЕ. А.HvitkoE. A.

Магистрант кафедры «Информационные системы и технологии» Международного института дистанционного образования БНТУ, преподаватель кафедры «Программные вычисления и автоматизированные системы» факультета «Информационные технологии и робототехника».

evgeni.hvitko@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201806022019041119Copyright © Степанов В.Ю., Хвитько Е.А., 20192019Степанов В.Ю., Хвитько Е.А.Stepanov V.Y., Hvitko E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sapi.bntu.by/jour/article/view/232

В статье даётся описание нескольких вариантов алгоритма обнаружения препятствий на траектории движения беспилотного летательного аппарата (БЛА). Вначале даётся иллюстрация проблематики на примере изображения рельефа на топографических картах и сущность изображения рельефа горизонталями. Затем делается вывод о необходимости разработки алгоритма и программного обеспечения, которые могут помочь оператору БЛА в принятии решения о необходимости изменения траектории БЛА, т.к., например, руководствуясь исключительно методом изображения рельефа горизонталями или другим подобным методом при планировании траектории БЛА можно в качестве предварительной подготовки к полёту, однако такие методы являются достаточно статичными и не подходят в таких ситуациях, как, например, распознавание неожиданно появившегося препятствия. Далее в статье описан процесс разработки нескольких модификаций алгоритма, решающего поставленную выше задачу и производящего оповещение оператора БЛА. Также описано, что в зависимости от скорости полёта БЛА и условий его эксплуатации, есть возможность выбора наиболее подходящей модификации алгоритма, имеющую разную чувствительность к потенциальным препятствиям. В заключение приводятся настройки программы оповещения и результаты работы, где показан принцип визуального оповещения оператора БЛА с указанием рекомендуемого направления облёта беспилотным летательным аппаратом зафиксированного препятствия.

The article describes several modifications of the obstacle detection algorithm on the flight trajectory of an unmanned aerial vehicle (UAV). First, we give an illustration of the problems on the example of the relief image on topographic maps and the essence of the relief image by horizontal contours. Then the conclusion is made about necessity of development of algorithm and software, which can help the operator of the UAV in deciding on necessary trajectory changes of UAV, since, for example, guided solely by the method image of the terrain or another similar method in the planning of the UAV trajectory as preliminary preparation for the flight, however, such methods are fairly static and are not suitable in such situations as, for example, detection of unexpected obstacles. Further, the article describes the process of developing several modifications of the algorithm that solves the above problem and generates a notification of the UAV operator. It is also described depending on the flight speed of the UAV and natural conditions; it is possible to choose the most appropriate modification of the algorithm, which has different sensitivity to potential obstacles. The conclusion shows the settings screen and results of the software work and the principle of visual notification of the UAV operator with the proposal direction of the flight around detected obstacles.

беспилотный летательный аппаратматематическое моделированиепрограммное обеспечениеалгоритм обнаружения препятствий на траектории полётаоповещение оператора БЛАunmanned aerial vehiclemathematical modelingsoftwarealgorithm for finding obstacles on the flight trajectorynotification of the UAV operatorReferenceslektsii.org [Electronic resource]. – Access mode: https://lektsii.org/4-12821.html. – Date of access: 10.09.2018.lektsii.org [Electronic resource]. – Access mode: https://lektsii.org/4-12821.html. – Date of access: 10.09.2018.Recog.ru – Распознавание образов для программистов [Electronic resource]. – Access mode: http://blog.vidikon.com/?p=228. – Date of access: 15.10.2018.Recog.ru – Распознавание образов для программистов [Electronic resource]. – Access mode: http://blog.vidikon.com/?p=228. – Date of access: 15.10.2018.RoboCraft [Electronic resource]. – Access mode: http://robocraft.ru/blog/computervision/264.html. – Date of access: 17.10.2018.RoboCraft [Electronic resource]. – Access mode: http://robocraft.ru/blog/computervision/264.html. – Date of access: 17.10.2018.Habr [Electronic resource]. – Access mode: https://habrahabr.ru/post/208090/. – Date of access: 18.10.2018Habr [Electronic resource]. – Access mode: https://habrahabr.ru/post/208090/. – Date of access: 18.10.2018Методы компьютерной обработки изображений / под ред. В.А. Сойфера. – Москва: Физматлит, 2003. – 784 с.Методы компьютерной обработки изображений / под ред. В.А. Сойфера. – Москва: Физматлит, 2003. – 784 с.OpenCV – библиотека компьютерного зрения с открытым исходным кодом [Electronic resource]. – Access mode: http://locv.ru. – Date of access: 18.10.2018OpenCV – библиотека компьютерного зрения с открытым исходным кодом [Electronic resource]. – Access mode: http://locv.ru. – Date of access: 18.10.2018Старовойтов В. В., Голуб Ю. И. Цифровые изображения: от получения до обработки – Минск: ОИПИ НАН Беларуси, 2014. – 202 с.Старовойтов В. В., Голуб Ю. И. Цифровые изображения: от получения до обработки – Минск: ОИПИ НАН Беларуси, 2014. – 202 с.Приоров, А. Л. Цифровая обработка изображений: учеб. пособие / А. Л. Приоров, И. В. Апальков, В. В. Хрящев. – Ярославль: ЯрГУ, 2007. – 235 с.Приоров, А. Л. Цифровая обработка изображений: учеб. пособие / А. Л. Приоров, И. В. Апальков, В. В. Хрящев. – Ярославль: ЯрГУ, 2007. – 235 с.Фисенко, В. Т. Компьютерная обработка и распознавание изображений: учеб. пособие / В.Т. Фисенко, Т.Ю. Фисенко. – Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО, 2008. – 192 с.Фисенко, В. Т. Компьютерная обработка и распознавание изображений: учеб. пособие / В.Т. Фисенко, Т.Ю. Фисенко. – Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО, 2008. – 192 с.Шапиро, Л. Компьютерное зрение / Л. Шапиро, Дж. Стокман: пер. с англ. – Москва: БИНОМ. 2006. – 752 с.Шапиро, Л. Компьютерное зрение / Л. Шапиро, Дж. Стокман: пер. с англ. – Москва: БИНОМ. 2006. – 752 с.Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. Издание 3-е, исправленное и дополненное. – Москва: Техносфера, 2012. – 1104 с.Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. Издание 3-е, исправленное и дополненное. – Москва: Техносфера, 2012. – 1104 с.Методы компьютерной обработки изображений / под ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2003. – 784 с.Методы компьютерной обработки изображений / под ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2003. – 784 с.Цифровая обработка изображений в информационных системах: учеб. пособие // И. С. Грузман [и др.]. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2002. – 352 c.Цифровая обработка изображений в информационных системах: учеб. пособие // И. С. Грузман [и др.]. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2002. – 352 c.Прэтт, У. Цифровая обработка изображений: пер. с англ. / У. Прэтт. – М.: Мир, 1982. – Кн. 2. – 480 с.Прэтт, У. Цифровая обработка изображений: пер. с англ. / У. Прэтт. – М.: Мир, 1982. – Кн. 2. – 480 с.Стариченко, Б. Е. Теоретические основы информатики : учеб. пособие для вузов. – 2-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003.Стариченко, Б. Е. Теоретические основы информатики : учеб. пособие для вузов. – 2-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003.Шилдт Г. C# 4.0: полное руководство.: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2011. – 1056 с.: ил. – Парал. тит. англ.Шилдт Г. C# 4.0: полное руководство.: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2011. – 1056 с.: ил. – Парал. тит. англ.Троелсен Э. Язык программирования C# 5.0 и платформа .NET 4.5, 6-е изд.: Пер. с англ. – М.: ООО «И. Д. Вильямс»., 2013. – 1312 с.: ил. – Парал. тит. англ.Троелсен Э. Язык программирования C# 5.0 и платформа .NET 4.5, 6-е изд.: Пер. с англ. – М.: ООО «И. Д. Вильямс»., 2013. – 1312 с.: ил. – Парал. тит. англ.Натан А. WPF 4. Подробное руководство. – Пер. с англ. – СПБ.: Символ-Плюс, 2011. – 880 с., ил.Натан А. WPF 4. Подробное руководство. – Пер. с англ. – СПБ.: Символ-Плюс, 2011. – 880 с., ил.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.