Hallo,

hab mal im Forum gesucht, aber nicht so richtig fündig geworden. Das neue Video von Rollies Ariane V hat mich auf die Idee gebracht, wie könnte man ein System aufbauen, dass den Flug einer Rakete automatisch mit einer Videokamera aufnimmt, vom Start bis zur Landung. Allerdings gibt es da einige Fragen:

1. Kann eine Mechanik die Kamera beim Start der Rakete überhaupt schnell genug nachschwenken um die Rakete immer im Bild zu haben? Alternativ kann natürlich aus einer größeren Entfernung mit Tele aufgenommen werden.
2.Die wohl wichtigste Frage, wie erkennt das System wo die Rakete ist, um die Kamera entsprechend nachzuführen?
3.Wie baut man die Mechanik? Schrittmotorn oder evt. schnellere Pneumatik-Elemente?

Was meint ihr dazu? Hat sich schon mal einer damit beschäftigt?

MFG

Heiko

Ich hab mich da noch nicht eingehend mit beschäftigt, aber ein paar Gedanken zu Deinen Fragen:

1. Klar, außer evtl. bei wirklich kleinen Schwarzpulverraketen. Selbst bei übermotorisierten High Power-Raketen sollte das gehen, da hier der brutale Startpeak fehlt.

2. Vielleicht eine starke Infrarot- oder UV-Quelle (evtl. mehrere in Umfangsrichtung, damit sie vom Kamerastandort aus nicht verdeckt werden) an die Rakete montieren? Die Hitze das Abgasstrahls fehlt nach Brennschluss ja, die Rakete bewegt sich aber weiter. Infrarot-Lenkwaffen gibts ja seit der Elektronik-Steinzeit, das sollte also heutzutage mit Hobby-Mitteln hinzubekommen sein. Erkennung im sichtbaren Spektrum geht wohl nur bei hohen Kontrasten (leuchtend orange Rakete, siehe Fußballroboter).

3. Idealerweise muss ja nur eine Achse sehr schnell sein, die zweite recht langsam. Ich würde starke Servomotoren verwenden. In allen Fällen haben Elektromotoren das Problem der eigenen Trägheit, das Du bei Pneumatik nicht hast. Ich bin mir jedoch nicht sicher wie schnell man Pneumatik regeln kann.

Oliver

Geändert von Oliver Arend am 05. Februar 2008 um 10:05

Tolles Projekt, Heiko! Wer hätte nicht schon mit diesem Problem gekämpft, ich hab x-Mal wie der letzte Anfänger (der ich als Kameramann wohl zeitlebens auch bleiben werde) hilflos mit dem Teleobjektiv am Himmel herumgestochert, weil ich die Rakete verloren hatte.

Meine Anregung: Bloß nicht zu kompliziert machen. Wenigstens nicht die ersten Modelle. Wenn du es an eine "infrarotgestützte Bahnverfolgung" oder sowas koppeln möchtest, besteht die Gefahr daß alles irgendwann versandet. Ich würd das für den späteren Ausbau aufheben.

Für den Anfang wäre es schon ein echter Gewinn, wenn man einfach nur die Kamera in einer Ebene schwenken könnte. Einziger notwendiger Luxus wäre m.E. die einstellbare Geschwindigkeit dieser Winkelbewegung. Es muß ja auch nicht perfektionistisch gleich jeder Flug ideal gefilmt werden- Mut zur Lücke, flutscht einem das Teil halt beim Erstflug mal aus der Optik, wir stellen das Gerät neu ein und lassen sie wieder fliegen, so würde ich das ganz entspannt sehen.

Mit anderen Worten: Die Kamera muß garnicht "wissen" wo die Rakete ist, gut geraten ist halb gewonnen. Wobei: Raten reizt zum Rechnen. Und da tut sich eine kleine Herausforderung auf, die harmlos daherkommt, aber auch erst mal bewältigt werden will:

Wie kann man aus der (berechenbaren) Bahnbewegung der Rakete, dem Abstand der Kamera von der Rakete, dem Beobachtungswinkel der Kamera und der Brennweite ihrer Linse herausrechnen, welchen Bildausschnitt die Kamera gerade zeigt und ob die Rakete davon erfaßt ist?

Hi,

wie wäre es mit einer Idee, die so ähnlich funktioniert wie die Aufnahmen des Matrixeffektes. Ich nehme einfach jede Menge Kameras und montiere die fix in eine Richtung schauend. Die werden durch den Startimpuls getriggert, aber alle unterschiedlich lange verzögert. Das Problem hier, da die Rakete durchs Bild fliegt, wird diese Unscharf sein. Bei einer nachgeführten Kamera wäre der Hintergrund unscharf.
Aber so eine Bilderkennung wäre sehr simpel. Ich würde IR Dioden an die Rakete montieren die sehr hell leuchten. Die Kamera für die Zielerkennung ist eine normale preiswerte sw Kamera von z.B. Conrad. Die können alle einen Teil IR sehen, so das die Dioden sehr gut rüber kommen. Wenn wir jetzt den für den Menschen sichtbaren Teil des Lichtes ausfiltern, das nur das Licht der IR-Diode übrig bleibt, so haben wir nur noch einen hellen Punkt im Bild. Ich gehe davon aus, das die Kamera weit genug weg steht und die Diode mit umgebenem Lichthalo nur ein paar Pixel groß ist. Den Filter kann man sich aus Kunststofffolie herstellen. Es gibt z.B. die Fernbedienungsgehäuse. Diese sind aus so einem Kunststoff. Das Gehäuse wirkt mit dem Auge angeschaut schwarz. Schaut man mit der Kamera drauf, sieht man die Elektronik dadrin. Der Filter sollte natürlich optisch okay sein.
So hat man jetzt also schon mal den realen Teil erledigt. Wie wertet die Software das aus? Alle 1/25 Sekunden haben wir ein Bild. Man muss von dem Bild den Helligkeitsschwerpunkt berechnen. Das geht ganz einfach. Man nimmt eine Zeile und berechnet daraus den Schwerpunkt. Dies erfolgt wie die Schwerpunktberechnung bei einer Rakete.
1. Man addiert die Helligkeitswerte der Pixel auf.
2. Man bildet die Summe der Produkte von Pixelnr. und Helligkeitswert.
3. Teil 2 durch 1 und fertig.

Das macht man für jede Zeile. Anschließen addiert man so die Zeilen auf. Dann hat man den Schwerpunkt der Helligkeit im Bild. Dort sollte die Diode zu sehen sein. Das ganez funktioniert ohne Schwellwertbetrachtung oder Objekterkennung. Die Optik könnte sogar unscharf eingestellt oder durch Bewegung verwischt.
Der nächste Schritt ist einfach nur noch die Auswertung von Soll und Ist Position. Daraus wird dann der Wert für die Motoren berechnet.
Das ist vom Rechenaufwand nicht viel, nur bei der Bildverarbeitung, also von dem analogen Signal der Kamera hin zum digitalen Bild. wird es schwierig. Mit schnellen ADs könnte man evtl. eine Matrix erzeugen die 16x16 Pixel groß ist. Das sollte reichen. Das könnte man dann mit einem Mc verarbeiten. Ansonsten muss man halt einen ganzen PC mit Grabberkarte dort hin stellen.
Ob USB Kameras funktionieren weiß ich nicht. Die sind ja meist nicht schnell und packen sehr gerne schon vor der USb Schnittstelle.

wie schwenkt man die Kamera? Man könnte die Pneumatik mit Magnetventile ansteuern. Diese können im kHz Bereich geschaltet werden. Allerdings glaube ich, das eine Steuerung über Servomotore besser funkionieren wird. Man bleibt da komplett elektrisch und hat keinen Ärger mit drücken. Evtl. wäre es hilfreich dem System noch etwas Blick in die zukunft zu geben, er also einen Trend für die nächste Position voraus berechnet. Dann würde man nicht so oft die Motore an und aus machen.

Gruß

Neil

Hallo Zusammen,
nettes Thema das hier angesprochen wurden.
Ich habe mir auch schon Gedanken darüber gemacht wie man eine automatische Kameranachführung realisieren könnte.
Eine weitere Idee die mir gekommen ist wäre die Rakete per Funk zu orten. Die Rakete wird mit einem Sender ausgestattet und über entsprechende Empfangsantennen mit Richtcarakteristik wird die Position per Triangulation bestimmt und die Kamera entsprechend nachgeführt.

Hier ein bsp für Gewitterortung:
Empfangsantenne

Allerdings sehe ich in der von Neil angesprochenen Möglichkeit das größte Potential da es schon fertige Programme mit Motion Detektion gibt. Zur Cam da tuts auch ne normale Webcam, bei meiner waren sogar Spiele a la Sonys I-Toy!? Wo man mit Gesten steuern kann.

Je nachdem wie schwer die Kamera wurde ich mal stark annehmen das das mit Servos zu bewältigen ist.

Benedikt

Zitat:

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Je nachdem wie schwer die Kamera wurde ich mal stark annehmen das das mit Servos zu bewältigen ist.

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Es würde sogar reichen einen Spiegel zu schwenken.

Gruß

Neil

Hi,

wenn sich hier Jemand mit Software auskennt, wäre evtl daslink eine Möglichkeit?
Ansonsten würde ich Peter zustimmen, erst einmal mit einer 1-achsigen Schwenkplattform zu experimentieren.

Eine vollautomatisch 2-achsig nachgeführte Plattform, auf welcher mehrere Videokameras befestigt werden könnten, wäre allerdings wirklich ein Highlight (Andererseits haben gerade die verschiedenen Blickwinkel von Startaufnahmen mit mehreren Kameras oft enscheidenden Einblick gebracht.)

Auf jeden Fall ein tolles Projekt!

Gruß

Dino

Hi,

ich finde die Idee, die Rakete langsamer zu machen viel besser. Was sieht man den auf den 3s Film von einer schneller Rakete? Nichts, bei einer langsamen aber, kann man auch ohne technische Hilfsmittel was mitbekommen.
Der Aufwand dürfte ungefähr der gleiche sein

Gruß

Neil

Zitat:

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ich finde die Idee, die Rakete langsamer zu machen viel besser. Was sieht man den auf den 3s Film von einer schneller Rakete? Nichts, bei einer langsamen aber, kann man auch ohne technische Hilfsmittel was mitbekommen.

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wohl wahr, aber es baut ja Keiner die Kreiroc

Dino

Hi,
der Gedanke über die Realisierung hat mir keine Ruhe gelassen...
Mir ist eingefallen dass ein Bekannter bei Jungend Forscht teilgenommen hat und dort auch etwas mit Bildverbeitung realisiert hat. Ich hab ihn mal angeschrieben jetzt bin ich mal gespannt...

Außerdem habe ich bei YouTube ein nettes Video entdeckt...
Panzergeschoss

Grüße Benedikt