Телевизионная система объемного зрения для управления движением мобильного робота

• Автор: Володин, Юрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 209 с. : ил.

Содержание

Введение

1. Системы объемного технического зрения мобильных роботов

1.1. Постановка задачи

1.2. Обзор систем объемного зрения мобильных роботов

Выводы
2. Разработка математического обеспечения и алгоритмических средств телевизионной системы объемного зрения

2.1. Разработка математической модели системы объемного зрения

2.1.1. Математическая модель приемной системы

2.1.21 Математическая модель проекционной системы

2.1.3. Математическая модель системы со структурированной подсветкой
2.2. Разработка метода кодирования сигнала опорной подсветки
2.2.1. Обзор методов кодирования структурированной подсветки
2.2.2. Метод кодирования структурированной подсветки для
системы зрения мобильного робота
2.3. Выбор кодирующих последовательностей
2.3.1. Кодирование подсветки на основе М-последовательностей
2.3.2. Исследование помехоустойчивости кодирования
2.3.3. Декодирование по расширенному окну
2.3.4. Генерация последовательностей с заданным минимальным кодовым расстоянием
2.4. Алгоритмическое обеспечение системы объемного зрения
2.4.1. Алгоритм детектирования сигнала опорной подсветки
2.4.2. Декодирование подсветки и вычисление координат
2.4.3. Экспериментальное исследование алгоритмов
Выводы
3. Калибровка телевизионной системы объемного зрения


3.1. Обзор методов калибровки
3.1.1. Выбор калибровочной сцены
3.1.2. Схемы нанесения реперных элементов
3.2. Калибровка системы объемного зрения со структурированной подсветкой
3.3. Анализ точности метода измерения координат
3.4. Оценка методической погрешности вычисления трехмерных координат объекта
3.5. Сравнительный анализ точности методов калибровки
Выводы
4. Построение многоракурсного объемного описания сцены
4.1. Постановка задачи вычисления взаимной ориентации ракурсов
4.2. Обзор методов вычисления взаимной ориентации трехмерных объектов
4.2.1. Итеративный метод ближайших точек
4.2.2. Методы сопоставления особых точек трехмерных объектов
4.3. Построение многоракурсного объемного описания
4.3.1. Описание работы системы
4.3.2. Алгоритм автоматического вычисления взаимной ориентации
4.3.3. Помехоустойчивый алгоритм вычисления ориентации
4.4. Экспериментальное исследование алгоритмов
4.4.1. Сравнение методов вычисления взаимной ориентации и совмещения трехмерных моделей
4.5. Вычисление траектории движения мобильного робота
4.6. Построение трехмерной модели помещения
Выводы
5. Разработка алгоритмов анализа объемного описания сцены
5.1. Постановка задачи анализа объемного описания сцены

5.2. Сегментация объемного описания сцены
5.2.1. Вычисление кривизны поверхностей, заданных
полигональными моделями
5.2.2. Алгоритмы сегментации трехмерных поверхностей
5.2.3. Алгоритм роста областей
5.2.4. Алгоритм разделения/слияния областей
5.2.5. Экспериментальное исследование алгоритмов сегментации
5.3. Алгоритмы идентификации и измерения параметров
препятствий
5.3.1. Алгоритмы нечеткой идентификации препятствий
5.3.2. Вычисление параметров препятствий
5.4. Алгоритмы-маневрирования для-обхода препятствий
Выводы
6. Экспериментальное исследование телевизионной системы . объемного зрения
6.1. Описание опытного образца телевизионной системы объемного зрения
6.2. Автономные испытания системы объемного зрения
6.2.1. Программа автономных испытаний
6.2.2. Программное обеспечение измерительного стенда контроля параметров ТСОЗ
6.2.3. Испытания телевизионной системы объемного зрения
6.2.4. Выводы по автономным испытаниям системы
6.3. Испытания опытного образца системы в составе робототехнического комплекса
Выводы
Выводы и заключение
Список литературы
Приложение А

предполагается неподвижность сцены во время двух снимков с различным освещением.
Как правило, данные методы, также как и методы спектрального кодирования, описанные ниже, накладывают ограничения на отражающую способность объектов, составляющих сцену — возможность декодирования основана на предположении постоянства отражающих свойств объектов в используемом спектральном диапазоне, либо требуют съемки дополнительных изображений для нормировки по интенсивности.
3) Спектральное кодирование
При спектральном кодировании используются несколько диапазонов спектра излучения подсветки. Спектральное кодирование, использующее видимую часть спектра, также называют цветовым кодированием. Один из первых методов данного класса был создан в 1987 году [23]. Структура подсветки состояла из последовательности вертикальных цветных полос трех основных цветов - красного, синего и зеленого (рис. 2.8а). В одном из вариантов в качестве четвертого примитива для кодирования использовался белый цвет.
а) б)
Рис. 2.8. Спектральное кодирование в видимом диапазоне спектра
Современные методы цветового кодирования используют большее количество цветов и более сложные кодовые последовательности. Например, в [24,25] используется структура, состоящая из 7 основных цветов, которые задают 26 цветовых переходов на границах цветных полос (рис. 2.86).