火星表面发现液态水，细数人类探索火星历史上的视觉功臣们

原创：2018年7月28日/外星眼机器视觉消息
微博央视财经27日最新消息，欧洲空间局MARSIS团队最近在火星表面发现了液态水，是人类探索火星的历史性突破，这让我们对这颗红色的星球更加的充满期待和幻想，人类对火星是否存在生命将引发新探索。

由此重大发现，本文为大家简要介绍一下人类探索火星历史上的一些功臣们是通过何种机器视觉系统实现的。
一、第一个成功传回图像的火星的着陆器是1975年维京1号
1975年美国发射的维京1号，维京1号在火星表面存活了2245个任务日。
维京一号配备的仪器包括：
两个360度圆柱扫描相机安装在基座长边附近、自中部伸展的带有收集探头的采样臂、温度传感器、磁体、气象探测器。地面温度传感器、风向、风速传感器装置于一条支撑腿上。地震传感器、磁体、相机测试目标、放大镜安装在相机背侧，接近高增益天线。生物学实验设备、气像色谱分光镜和X射线荧光分光镜安装在环境控制隔间中。气压传感器安装在着陆器底部。着陆器通过两个360的扫描相机，向地球返回了火星表面拍摄的图片，视觉系统也让我们第一次看见了这颗星球的真面目。

二、火星探索的后来者2004年发射的机遇号
2004年发射的机遇号，至今仍在工作，有着越来越多的新发现，机遇号的配备的工程仪器包括了:
全景相机-用以调查当地岩层的结构、颜色、矿物学和组织。
导航相机-视野较大但是分辨率低且是黑白的，用以导航和行走。
微热放射光谱仪（Mini-TES）-近距离分辨可能的岩石和土壤并决定作用形成的原因。
危险回避相机（Hazcams）-两台具有120度视野的B&W相机，提供车上额外的资料显示周遭环境。
显微图像器-用来获取实地观察的岩石与土壤的高分辨率相片。
五套成像系统独立工作，各司其职：
全景相机负责捕获图像信息；
导航相机采用黑白相机，相对于相同的彩色相机有着更高的精度，可以更精确的完成导航测距；
微热放射光谱仪通过热成像的方式完成数据收集；
回避相机通过广视角高帧率的图像采集回避危险；
显微图像放大细节，看得更清楚。

全景相机拍摄的图片
三、火星登录器视觉进化者2012年抵达火星的好奇号火星车


2012年美国抵达火星的好奇号火星车的成像系统更为强大。
这次的着陆器配备了强大的运算硬件——采用2台（其中一台为备用）IBM特制型号的电脑，可以承受-55和70度气温变化以及1000戈瑞的辐射水平。
硬件：
IBM PowerPC 750为基础的RAD750处理器（可以提供400MIPS运算能力）
256KB EEPROM
256MB DRAM
2GB 闪存
软件：
在软件方面，NASA采用VxWorks操作系统。VxWorks由Wind River Systems（已被Intel收购）开发，是在大量嵌入式系统中采用的实时操作系统。
之前的火星探测器（勇气号、机遇号）、火星侦察轨道器都采用VxWorks。


提供主照相机。照相机将具有真彩色照片拍摄功能，同时可以拍摄高清晰度视频。

主相机四台（CCD感应器），分辨率为1600X1200
使用贝尔RGB滤镜提供真彩色成像功能
使用多滤镜组提供科学多谱成像功能
使用两个独立镜头提供立体成像功能
提供高清晰度视频压缩功能（720P）
装在立着的桅杆上的有两个，一个中焦段定焦、一个望远定焦。（承包商原本开发好了变焦镜头，但因为测试时间不足，没有安装上去。） 第三个装在延伸出去的手臂上，是一个用来近距离拍摄石头用的微距镜相机；
而第四个则是装在Curiosity的肚子底下，负责在降落过程中持续拍摄下方的地形，在整个过程中最多可以拍到4000张照片，作为之后在火星上漫游时的引用。
主照相机以10帧/秒的速度采集压缩MPEG-2视频流，视频大小为相机内部缓冲区大小决定。



好奇号结构图
化学相机（ChemCam）
采用激光诱导击穿光谱技术，用高能激光在探测1.5-7米距离的目标，RMI相机接收探测目标的等离子体光谱信息，根据物质特征谱线实现目标成分的探测。
导航相机（Navcams）
好奇号在桅杆上装有两对导航用的黑白3D相机，每个有45度的视野。主要用于辅助地面控制人员规划好奇号的行动路线。
避险相机（Hazcams）
好奇号在四个角落的较低位置各装有一对避开障碍用的黑白3D相机，每个约有120度的视野。它们主要用来防止好奇号意外撞上障碍物，并在软件的帮助下，让好奇号能够在一定程度上自主决定行走路线。
四、写在最后：
在人类探索火星的过程中，机器视觉系统也最大程度的贡献自己的力量，随着人类科技的不断进步，人眼视觉看不到的地方都将由人控制通过机器视觉来不断发现探索！
机器视觉系统在很多方面都有非常广泛的应用，当今我国机器视觉方面的科技人才紧缺。2016年1月11日，中国正式批复首次火星探测任务，中国火星探测任务正式立项，并将在2020年左右发射一颗火星探测卫星。这一天离我们已经不遥远，也已经快要到来了！每一个爱国有热血的中国人都希望中国也能在探索火星乃至探索宇宙中有更加优异的表现！
祖国加油！
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