CÂMERAS HAZCAMS DO ROBÔ SPIRIT - MARTE
Autor: Enigma Luz | Publicado: 2015-08-10T18:36:00-03:00






As Hazcams são dois pares de câmeras para uso na navegação de engenharia do robô Spirit em solo marciano. Spirit esteve ativo enviando dados de Marte desde 04/01/2004 até 22/03/2010, quando silenciou definitivamente. Spirit possui 09 câmeras, sendo 04 delas chamadas de Hazard Avoidance Cameras, as Hazcams, e irei tentar amplificar o conhecimento sobre elas, já que as imagens produzidas comumente acabam sendo analisadas por investigadores civis em busca de sinais de vida antiga ou atual no planeta vermelho. Tal ousadia deve ser acompanhada de profundo conhecimento dos equipamentos e procedimentos, para se evitar o engano e divulgação de material duvidoso.





AS HAZCAMS DO ROBÔ SPIRIT



As Hazcams são câmeras de engenharia, utilizadas para identificar perigos do terreno durante o trajeto do Robô. Sempre usa pares de imagens combinadas para uma visualização 3D do terreno. O computador de bordo mapeia o terreno, dando autonomia para o robô navegar e se livrar de problemas, sem ação do controle da Terra.




Localização&nbsp;e&nbsp;posição

Um par de Hazcams está na frente do robô e o outro par atrás. Elas estão fixas na fuselagem.
As câmeras da frente (FRONT) estão alinhadas em 45º com o horizonte (figura 1), com o céu ocupando 17º da porção superior da imagem. Estão a 0,52 m de altura em relação a superfície marciana.
As câmeras traseiras (REAR) estão alinhadas em 35º com o horizonte, com o céu ocupando 15º da porção superior da imagem. Estão a 0,51 m de altura em relação a superfície marciana.



Figura 1 - Desenho artístico da Spirit.

Cortesia  NASA/JPL-Caltech











Na imagem abaixo (figura 2) do robô Curiosity, temos o campo de visão provável da traseira do veículo, pelas Hazcams de ré do Curiosity, que podem nos dar uma ideia de como funcionou no Spirit.&nbsp;

Figura 2 - Desenho&nbsp;artístico&nbsp;da&nbsp;Curiosity
Cortesia&nbsp;&nbsp;NASA/JPL&nbsp;








Lentes e Sensores

As Hazcams, frontal e de ré, são um tipo de câmera com duas lentes e com dois sensores de imagem CCD, um para cada lente. Monocromáticas, oferecem apenas imagens em preto e branco. As lentes são grandes angulares, de campo de visão de 124º x 124º nas laterais da imagem e na diagonal um campo de visão 180º. Imagens de frente e ré cobrem os 360º em torno do robô. Para uma campo tão amplo de visão é impossível corrigir a distorção, o horizonte fica muito curvado, e as grandes angulares distorcem muitos aspectos da cena, ampliando a distância entre os objetos e deixando os mais próximos bem maiores que os distantes (figura 3).&nbsp;



Figura 3 - Imagem 2F219844580EFFASAFP1214L0M1.JPG da Front_Hazcam_Left -&nbsp;Sol 1053

Cortesia  NASA/JPL-Caltech









Câmeras Estéreo

Cada lente de um par Hazcams está a uma distância da outra de 10 cm. Isso permite que a câmera simule a visão binocular humana, e, portanto, lhe dá a capacidade de capturar imagens em três dimensões, um processo conhecido como fotografia estéreo. A distância típica entre as lentes de uma câmara estéreo (a distância intra-axial) é a distância entre os olhos de cerca de 6,35 cm, embora uma linha de base mais longa (maior distância entre as câmeras) produz mais extremo 3D, caso da Spirit (figura 4).










Figura 4 - Hazcam&nbsp;do&nbsp;Spirit&nbsp;-&nbsp;Par&nbsp;stereo




Jornal&nbsp;of&nbsp;Geophysical&nbsp;Research






Imagens Full Frame

O conjunto de quatro câmeras, duas na traseira e duas frontais, tiram pares de fotos de resolução 1024 x 1024.
A NASA fornece as imagens Full Frame conforme o Sol do dia, sendo Sol 001 quando chegou a Marte, no seguinte endereço: http://mars.nasa.gov/mer/gallery/all/spirit.html
Podemos verificar a simultaneidade das imagens de cada câmera do par de câmeras estéreo pelos seus números identificadores. Tomarei como exemplo 4 imagens (dois pares) do Sol 436. Conforme figura abaixo, todos os campos foram mapeados, seguindo padrão da NASA, disponível no aqui.

Os dois pares simultâneos de imagens Rear (Ré) para o Sol 436 são:


1º Par: 2R165084925EFFA8HBP1301L0M1.JPG e 2R165084925EFFA8HBP1301R0M1.JPG
2º Par: 2R165085438EFFA8HBP1312L0M1.JPG e 2R165085438EFFA8HBP1312R0M1.JPG&nbsp;





Pode-se verificar que a marcação de data e hora, dada pelo número de segundos a partir do ano 2.000, nos diz que o 1º par foi tirado exatamente no mesmo momento, no caso 17h 13m 43s, hora solar local, e o 2º par às 17h 22m 16s. 
As imagens não podem ser idênticas, pois, existe uma distância entre as câmeras (10 cm) e são grandes angulares. 
As Hazcams mapeiam uma área em forma de cunha de 3m de largura por 4m de profundidade, esta é a área que vemos com razoável precisão. A profundidade de campo vai de 0,10m ao infinito. Seu melhor foco é a 0,5m de distância.


Vários Sóis

Na sequência de imagens que irei mostrar do Sol 436 ao Sol 441, a câmera traseira da esquerda captou as nuances da paisagem ligeiramente diferente da câmera da direita. Em especial de uma determinada pedra X. A câmera da direita, mais em linha com a pedra X, captou melhor os nuances totais (ambos os lados) da pedra, revelando melhor sua estrutura em luzes e sombras, e captou outra pedra Y por detrás daquela pedra X, não visível nas primeiras imagens da câmera de ré da esquerda. Isso muito em função das características das grandes angulares. Abaixo apresento as duas imagens Hazcams de Ré, do Sol 436, tiradas simultaneamente às 17h 13m 43s, hora local, lado a lado. Se você não se atentar na simultaneidade e achar que são sequenciais podem deduzir movimento por trás da pedra. Não é isso. O 1º par registra o mesmo momento, simultaneamente, apenas com cenas ligeiramente diferentes, conforme seu projeto. Abaixo, lado a lado, as fotos:&nbsp;










Para finalizar, abaixo uma sequência de imagens da câmera de ré da esquerda e outra da direita, entre os dias 25/03 (Sol 436) a 30/03/2005 (Sol 441), onde podemos ver o Spirit de afastando da pedra X, ficando claramente definida a presença da pedra Y, um pouco antes pela câmera da direita, mas também sendo identificada na da esquerda.&nbsp;



Sequência de imagens Sol 436 a Sol 441 - Câmera de Ré Direita





Sequência de imagens Sol 436 a Sol 441 - Câmera de Ré Esquerda









Referências:






http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2003JE002077/pdf













http://tmo.jpl.nasa.gov/progress_report/42-156/156I.pdf













https://www-robotics.jpl.nasa.gov/publications/Todd_Litwin/01571265.pdf













http://www.zemax.com/support/resource-center/knowledgebase/the-mars-rover-camera-lenses