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空间站舱外作业机器人成像照明光场智能调控系统设计及建模方法研究
结题报告
批准号:
61975011
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
刘皓挺
依托单位:
学科分类:
能源与照明光子学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘皓挺
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中文摘要
针对空间站在轨工作期间舱外自然环境光强度变化复杂的问题,提出一种舱外作业机器人照明系统设计与光场智能调控研究方法。首先,综合采用可见光相机、三维(形貌)扫描仪、多半导体照明单元、多半导体照明单元运动控制机构,以及数据处理电路,搭建一种分布式多光源照明系统,在此基础上开展单光源照明分布设计、组合多光源照明分布及可达域设计技术研究;其次,采用人因工程学方法研究空间照明环境下适合人眼观看的照明指标分布范围,建立典型照明主观等级评定图像数据库;再次,采用图像处理与模式识别技术开展基于二维与三维成像传感数据的环境感知及最优照明控制技术研究。最终,通过研究,拟实现一种可根据空间自然环境光变化的快速随动补光装置,该装置工作时可使被照明区域在变化的自然光照环境中始终保持光照均匀、亮度适中、眩光与阴影区域少,且尽可能多的涵盖感兴趣区域。本课题的研究为未来我国空间站舱外作业机器人照明系统的设计与研究提供依据。
英文摘要
Because the extravehicular nature environment behaves a complex intensity change, a research program of a kind of lighting system design and its intelligent illumination field tuning method for the space station extravehicular operation robot is proposed. First, a kind of intelligent lighting apparatus with the distributed multi-illumination source will be designed. This apparatus includes the visible light camera, the 3D (appearance) scanner, the multiple LED lighting units, the multiple motion control units, and the data processing circuit. When this apparatus is built, the illumination distribution design of sole lighting source, and the illumination distribution and the reachable region design of multiple lighting sources will be performed. Second, the ergonomic research method is proposed to study the distribution fields of some lighting indices when human eyes work well under these space lighting environment. And some subjective evaluation image database will be built. Third, the image processing and pattern recognition methods are used to develop the 2D and 3D imaging environment perception and control algorithms, and the optimal lighting control technique. By the use of the proposed techniques above, a kind of lighting servo system is developed for the aerospace application. When it works, it can keep the illuminated region lighting-uniform, the output intensity moderate, the shadow and the glare small, and the interested region covered-well with the change of the nature orbit lighting environment. This research work will provide an example for the design of the intelligent lighting system for the space station extravehicular operation robot in future.
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DOI:10.1109/jsen.2023.3266793
发表时间:2023-06
期刊:IEEE Sensors Journal
影响因子:4.3
作者:Ziyun Zhang;Chengfeng Xiang;Zehui Zhao;Weizhen Liang;Dongliang Cui;Haoting Liu
通讯作者:Ziyun Zhang;Chengfeng Xiang;Zehui Zhao;Weizhen Liang;Dongliang Cui;Haoting Liu
DOI:10.1371/journal.pone.0272118
发表时间:2022
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:
通讯作者:
DOI:10.1109/tim.2021.3111076
发表时间:2021-01-01
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT
影响因子:5.6
作者:Liu, He;Song, Wanqing;Kudreyko, Aleksey
通讯作者:Kudreyko, Aleksey
DOI:10.3390/electronics10080936
发表时间:2021-04
期刊:Electronics
影响因子:2.9
作者:N. Zheng;Haoting Liu;Zhiqiang Zhang
通讯作者:N. Zheng;Haoting Liu;Zhiqiang Zhang
DOI:10.1109/access.2020.2970086
发表时间:2020
期刊:IEEE Access
影响因子:3.9
作者:Haoting Liu;Jiacheng Li;Yong Yang;J. Lan;Yafei Xue
通讯作者:Haoting Liu;Jiacheng Li;Yong Yang;J. Lan;Yafei Xue
光辐射体视觉地标导航新方法及其在野外认知导航中的应用研究
  • 批准号:
    62373042
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    刘皓挺
  • 依托单位:
基于成像环境自感知的室外条件下可见光相机图像增强方法研究
  • 批准号:
    61501016
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    刘皓挺
  • 依托单位:
国内基金
海外基金