火星表面發現液態水,細數人類探索火星歷史上的視覺功臣們

原創:2018年7月28日/外星眼機器視覺消息

微博央視財經27日最新消息,歐洲空間局MARSIS團隊最近在火星表面發現了液態水,是人類探索火星的歷史性突破,這讓我們對這顆紅色的星球更加的充滿期待和幻想,人類對火星是否存在生命將引發新探索。

火星表面發現液態水,細數人類探索火星曆史上的視覺功臣們

由此重大發現,本文為大家簡要介紹一下人類探索火星曆史上的一些功臣們是通過何種機器視覺系統實現的。

一、第一個成功傳回圖像的火星的著陸器是1975年維京1號

1975年美國發射的維京1號,維京1號在火星表面存活了2245個任務日。

維京一號配備的儀器包括:

兩個360度圓柱掃描相機安裝在基座長邊附近、自中部伸展的帶有收集探頭的採樣臂、溫度傳感器、磁體、氣象探測器。地面溫度傳感器、風向、風速傳感器裝置於一條支撐腿上。地震傳感器、磁體、相機測試目標、放大鏡安裝在相機背側,接近高增益天線。生物學實驗設備、氣像色譜分光鏡和X射線熒光分光鏡安裝在環境控制隔間中。氣壓傳感器安裝在著陸器底部。著陸器通過兩個360的掃描相機,向地球返回了火星表面拍攝的圖片,視覺系統也讓我們第一次看見了這顆星球的真面目。

火星表面發現液態水,細數人類探索火星曆史上的視覺功臣們

二、火星探索的後來者2004年發射的機遇號

2004年發射的機遇號,至今仍在工作,有著越來越多的新發現,機遇號的配備的工程儀器包括了:

全景相機-用以調查當地岩層的結構、顏色、礦物學和組織。

導航相機-視野較大但是分辨率低且是黑白的,用以導航和行走。

微熱放射光譜儀(Mini-TES)-近距離分辨可能的岩石和土壤並決定作用形成的原因。

危險迴避相機(Hazcams)-兩臺具有120度視野的B&W相機,提供車上額外的資料顯示周遭環境。

顯微圖像器-用來獲取實地觀察的岩石與土壤的高分辨率相片。

五套成像系統獨立工作,各司其職:

全景相機負責捕獲圖像信息;

導航相機採用黑白相機,相對於相同的彩色相機有著更高的精度,可以更精確的完成導航測距;

微熱放射光譜儀通過熱成像的方式完成數據收集;

迴避相機通過廣視角高幀率的圖像採集迴避危險;

顯微圖像放大細節,看得更清楚。

火星表面發現液態水,細數人類探索火星曆史上的視覺功臣們

全景相機拍攝的圖片

三、火星登錄器視覺進化者2012年抵達火星的好奇號火星車

火星表面發現液態水,細數人類探索火星曆史上的視覺功臣們

好奇號火星車

2012年美國抵達火星的好奇號火星車的成像系統更為強大。

這次的著陸器配備了強大的運算硬件——採用2臺(其中一臺為備用)IBM特製型號的電腦,可以承受-55和70度氣溫變化以及1000戈瑞的輻射水平。

硬件:

IBM PowerPC 750為基礎的RAD750處理器(可以提供400MIPS運算能力)

256KB EEPROM

256MB DRAM

2GB 閃存

軟件:

在軟件方面,NASA採用VxWorks操作系統。VxWorks由Wind River Systems(已被Intel收購)開發,是在大量嵌入式系統中採用的實時操作系統。

之前的火星探測器(勇氣號、機遇號)、火星偵察軌道器都採用VxWorks。

提供主照相機。照相機將具有真彩色照片拍攝功能,同時可以拍攝高清晰度視頻。

火星表面發現液態水,細數人類探索火星曆史上的視覺功臣們

主相機四臺(CCD感應器),分辨率為1600X1200

使用貝爾RGB濾鏡提供真彩色成像功能

使用多濾鏡組提供科學多譜成像功能

使用兩個獨立鏡頭提供立體成像功能

提供高清晰度視頻壓縮功能(720P)

裝在立著的桅杆上的有兩個,一箇中焦段定焦、一個望遠定焦。(承包商原本開發好了變焦鏡頭,但因為測試時間不足,沒有安裝上去。) 第三個裝在延伸出去的手臂上,是一個用來近距離拍攝石頭用的微距鏡相機;

而第四個則是裝在Curiosity的肚子底下,負責在降落過程中持續拍攝下方的地形,在整個過程中最多可以拍到4000張照片,作為之後在火星上漫遊時的引用。

主照相機以10幀/秒的速度採集壓縮MPEG-2視頻流,視頻大小為相機內部緩衝區大小決定。

火星表面發現液態水,細數人類探索火星曆史上的視覺功臣們

好奇號結構圖

化學相機(ChemCam)

採用激光誘導擊穿光譜技術,用高能激光在探測1.5-7米距離的目標,RMI相機接收探測目標的等離子體光譜信息,根據物質特徵譜線實現目標成分的探測。

導航相機(Navcams)

好奇號在桅杆上裝有兩對導航用的黑白3D相機,每個有45度的視野。主要用於輔助地面控制人員規劃好奇號的行動路線。

避險相機(Hazcams)

好奇號在四個角落的較低位置各裝有一對避開障礙用的黑白3D相機,每個約有120度的視野。它們主要用來防止好奇號意外撞上障礙物,並在軟件的幫助下,讓好奇號能夠在一定程度上自主決定行走路線。

四、寫在最後:

在人類探索火星的過程中,機器視覺系統也最大程度的貢獻自己的力量,隨著人類科技的不斷進步,人眼視覺看不到的地方都將由人控制通過機器視覺來不斷髮現探索!

機器視覺系統在很多方面都有非常廣泛的應用,當今我國機器視覺方面的科技人才緊缺。2016年1月11日,中國正式批覆首次火星探測任務,中國火星探測任務正式立項,並將在2020年左右發射一顆火星探測衛星。這一天離我們已經不遙遠,也已經快要到來了!每一個愛國有熱血的中國人都希望中國也能在探索火星乃至探索宇宙中有更加優異的表現!

祖國加油!

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