Phát triển hệ Pan tilt – nhiều camera bám mục tiêu di động

Lê Văn Chung Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 116 (02): 41 - 46

41

PHÁT TRIỂN HỆ PAN TILT – NHIỀU CAMERA BÁM MỤC TIÊU DI ĐỘNG

Lê Văn Chung*

Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông – ĐH Thái Nguyên

TÓM TẮT

Báo cáo này đề xuất một phƣơng pháp điều khiển hệ rô bốt Pan-Tilt cặp camera (stereo) bám mục

tiêu di động. Cặp camera đƣợc đặt trên đầu tay nắm của một rô bốt Pan-Tilt có 2 bậc tự do. Thuật

toán điều khiển hệ thống bám theo đối tƣợng di chuyển tự do bằng cách điều khiển robot sao cho

ảnh thu đƣợc của đối tƣợng di chuyển luôn ở vị trí trung tâm của 2 camera. Bài viết này đƣa ra mô

hình động học của hệ Pan-Tilt trên cơ sở bệ Pan-Tilt PTU-D48E-Series, tính toán vị trí của các đối

tƣợng trong hình ảnh, khoảng cách và các góc Pan-Tilt và phƣơng pháp điều khiển để giữ đối

tƣợng luôn luôn ở trung tâm của hai máy ảnh.

Từ khóa: bám mục tiêu, Pan-Tilt, PTU-D48E-Series, rô bốt, cặp camera

GIỚI THIỆU*

Hệ thống camera bám mục tiêu di động sử

dụng hệ pan/tilt thƣờng sử dụng nhiều trong

các hệ thống quân sự quốc phòng và an ninh.

Theo cấu trúc có thể phân hệ thành nhóm có 1

hoặc 2 camera cố định hoặc điều khiển đƣợc.

Hệ thống có 1 camera [7], chỉ xác định đƣợc

hƣớng của mục tiêu nên cần sử dụng thêm

một máy đo khoảng cách. Nếu sử dụng 2

camera [1], [2] thì thông số khoảng cách hoàn

toàn có thể xác định đƣợc từ ảnh trên các

camera. Với nhóm camera di động, các

camera quay quét với các góc khác nhau [3],

[5], [6] có một ƣu điểm là có thể điều khiển

hệ camera di chuyển bám theo đối tƣợng để

đối tƣợng luôn ở trung tâm của ảnh thu đƣợc

nên không gian quan sát lớn, thay đổi đƣợc so

với hệ camera gắn cố định trên rô bốt [4], [8].

Để bám đƣợc mục tiêu có tốc độ di chuyển

khác nhau thì ta cần điều khiển các khớp của

bệ Pan-Tilt mang camera thay đổi phù hợp.

Để làm đƣợc điều này thì tốc độ di chuyển

của mục tiêu phải tính toán hay đo đƣợc,

ngoài ra các thông số của hệ thƣờng không

hoàn toàn chính xác nên việc bám mục tiêu di

động là một bài toán phức tạp.

Trong báo cáo này, các góc pan/tilt đƣợc điều

chỉnh sao cho ảnh mục tiêu luôn đƣợc duy trì

ở vị trí mong muốn trên mô hình của ảnh thu

*

Tel: 01654 236119, Email: [email protected]

đƣợc trên 2 camera. Hệ thống đƣợc thiết kế

dựa trên mô hình bệ pan/tilt PTU-D48E￾Series nhƣ trong hình 1. Nội dung bài báo

gồm các phần chính là xây dựng mô hình

động học của hệ rô bốt stereo bám mục tiêu di

động, thiết kế thuật toán điều khiển hệ servo

thị giác, mô phỏng kiểm chứng và kết luận.

XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC CHO

HỆ ĐIỀU KHIỂN ROBOT – STEREO

CAMERA BÁM MỤC TIÊU DI ĐỘNG.

Bệ pan/tilt PTU-D48E là một rô bốt hai bậc

tự do có thể quay đồng thời theo hai hƣớng

pan và tilt, góc pan thay đổi đƣợc từ -1880

tới

+1880

, góc tilt từ -900 tới +300

. Các khung tọa

độ đƣợc gắn trên các khớp rô bốt và camera

đƣợc mô tả trong Hình 1.

Hình 1. Bệ pan/tilt PTU-D48E-Series