04 декабря 2020 04:32

фото: Сергей Гусев / Пресс-служба ОАО «РЖД»

«Ласточка» смотрит в мир

Как проходит отладка машинного зрения

На Московском центральном кольце (МЦК) проходят испытания систем беспилотного управления поездом «Ласточка». Корреспондент «Гудка» побывал на одном из этапов испытаний – калибровке систем машинного зрения – и убедился в том, что скоро поезд будет видеть не хуже машиниста.
Утром 3 октября на путях станции Московского центрального кольца Андроновка, где расположен пункт отстоя, экипировки и мойки «Ласточек», можно было наблюдать странную картину – по путям ходили двое и укрепляли на рельсах перед припаркованным на дальнем пути составом плексигласовые квадраты с наклеенной на них зелёной и красной плёнкой: пять красных квадратов на правый рельс, пять зелёных – на левый. Посередине нижней грани каждого цветного квадрата были наклеены маленькие чёрные квадратики – размером примерно с большой палец.

Расстановкой квадратов руководил заведующий сектором компьютерного зрения АО «НИИАС» Иван Дейлид.
«Мы расставляем эти маркеры на расстоянии 25 м от поезда и в 10 м друг от друга и производим съёмку видеокамерами, – рассказал он. – Потом переставляем маркеры снова, на 10 м дальше от последней пары, и повторяем съёмку. И так до расстояния 100 м. Это необходимо для того, чтобы система машинного зрения могла точно определять расстояние до препятствия, находящегося в габарите поезда, и определять его размеры. Она может делать это и сейчас – например, определять нахождение на путях человека, но есть и другие потенциально опасные препятствия, и, чтобы система могла их находить, её необходимо точно настроить».

Коллеги Ивана вынесли из поезда и стали устанавливать рядом камеру на деревянной треноге.
«Это тахеометр, – объяснил Иван, – с его помощью мы измеряем точные расстояния между маркерами и шестью камерами, установленными в кабине машиниста, а также между камерами и точкой отсчёта системы координат поезда. Когда мы введём эти данные в систему машинного зрения, она сможет точно определять расстояние до всех предметов и их местоположение на пути».

Дело в том, что у системы машинного зрения должна быть точка отсчёта координат, иначе она не сможет определять расстояние до предметов на пути, элементов инфраструктуры или измерять скорость сближения состава с предметами, находящимися на пути. У оснащённой системой компьютерного зрения «Ласточки» эта воображаемая точка находится точно посередине передней части головного вагона, на уровне головки рельса, точно под сцепкой Шарфенберга. Именно от неё измеряются расстояния до всех окружающих поезд предметов.

Маленькие чёрные квадратики на маркерах оказались необходимы для калибровки разрешения камер с точностью до одного пикселя. Номинальное разрешение электронной матрицы у каждой камеры, используемой в системе машинного зрения, известно заранее, однако, как объяснили разработчики, у каждой камеры оно может отличаться на несколько пикселей.
«Чем больше расстояние до объекта, тем более размытым становится видеоизображение, то есть каждый отдельный пиксель занимает на нём больше места, – объяснил Иван Дейлид. – Если количество пикселей и расположение центральной точки объектива камеры не будет известно компьютерной системе машинного зрения с точностью до пикселя, она будет неправильно определять размеры и расположение предметов на путях, например тормозных башмаков, что может привести к сходу поезда с рельс».

Камеры должны различать предметы и людей на путях на расстоянии не менее 600 м, поскольку именно таков тормозной путь «Ласточки», двигающейся с максимальной скоростью 120 км/ч.

Кроме камер в тот же день калибровались и лидары – лазерные устройства определения расстояния до удалённых предметов. Помощники Ивана ходили по путям с размеченной расположенными в шахматном порядке чёрными квадратами доской. «Правее, левее, ближе, дальше, ещё дальше», – Иван отдавал команды по рации из кабины машиниста.

Лидар излучает лазерный луч и принимает его отражение от окружающих предметов, определяя расстояние до каждого из них и выстраивая из точек отражения луча картину окружающей действительности. Точное место расположения лидара относительно точки отсчёта системы координат поезда тоже должно быть определено, иначе он будет неверно определять расстояния до объектов.
«Все результаты сегодняшних измерений мы загрузим в вычислительную систему машинного зрения, которая будет использоваться на беспилотных поездах «Ласточка», – рассказал Иван Дейлид. – Система обработает данные и сможет определять расстояние, размер и местоположение предметов на путях так же точно, как человек с абсолютным зрением. В случае опасности столкновения система даст команду на экстренное торможение и оповестит машиниста-оператора. Он примет решение о том, что делать дальше, сообразно обстановке».

Калибровка и испытание систем машинного зрения и систем беспилотного управления поездами продолжатся в следующем году на МЦК и на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа. Пуск полностью беспилотного движения планируется в 2021 году.

Лев Кадик


Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
  1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 31