3D система обнаружения пространственных объектов с помощью манипуляционного робота

• Автор: Нгуен Ань Ван
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ ОБЪЕМНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ И ОБЗОР МЕТОДОВ РАСПОЗНАВАНИЯ 3D ОБЪЕКТОВ

1.1. Актуальность проблемы

1.2. Обзор систем объемного зрения и их применения

1.2.1. Дальнометрические системы

1.2.2. Системы стереозрения

1.2.3. Системы со структурированной подсветкой

1.3. Обзор методов описания объемных объектов

1.3.1. Трехмерные каркасные модели

1.3.2. Модели типа «Поверхность-ребро-вершина»
1.4. Обзор методов распознавания трехмерных объектов
1.4.1. Распознавание объектов по их моделям с использованием процедуры совмещения
1.4.2. Распознавание на основе сопоставления исходных данных
с реляционными моделями
1.5. Постановка задача
Выводы по главе
ГЛАВА 2. МЕТОД ВЫДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ ТОЧЕК НА 3D ИЗОБРАЖЕНИЯХ
2.1. Выходные данные телекамеры Artec LIM
2.2. Фильтрация исходных данных
2.3. Алгоритмы сегментации сцены
2.3.1. Первый способ - использование направляющих косинусов
2.3.2. Второй способ - анализ параллельности треугольников
2.3.3. Третий способ — последовательный анализ соседних треугольников .
2.3.4. Сравнение алгоритмов сегментации

2.4. Выделение характеристических точек объектов
2.4.1. Методы выделения характерных признаков 20 изображений
2.4.2. Способ описания плоскости сегмента
2.4.3. Оценка точности описания плоскости сегмента
2.4.4. Определение характеристических точек объекта
2.4.5. Экспериментальные исследования метода выделения характеристических точек объектов
Выводы по главе
ф ГЛАВА 3. МЕТОД ОБНАРУЖЕНИЯ МНОГОГРАННЫХ
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
3.1. Общий подход к обнаружению
3.2. Определение пространственного расположения характеристических точек
3.2.1. Способ описания многогранных пространственных объектов
по характеристическим точкам
3.2.2. Определения параметров характеристических точек объекта
3.2.3. Определение связей выбранной точки с другими
ф характеристическими точками объекта
3.2.4. Определение параметров характеристических точек реальных объектов
3.3. Алгоритм обнаружения многогранных пространственных объектов
3.3.1. Процедура сравнения значений группы углов
3.3.2. Определение соответствия между характеристическими точками реального объекта и модели
3.3.3. Оценка результатов сравнения
3.4. Результаты обнаружения реальных объектов
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРА
ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОБНАРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТА
4Л. Способ совмещения модели и объекта
4.1.1. Исходная информация для совмещения модели с объектом
4.1.2. Этапы совмещения пространственной модели с реальным объектом.
4.2. Способ определения следующей точки наблюдения
4.2.1. Алгоритм выбора следующей точки наблюдения
4.2.2. Расчет координат следующей точки наблюдения
4.3. Построение траектории движения робота в следующую точку наблюдения
4.3.1. Алгоритм управления движением мобильного робота в заданную точку
4.3.2. Обратная кинематическая задача манипулятора PUMA
4.4. Результаты поиска объектов из двух точек наблюдения
Выводы по главе
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ
5.1. Программное обеспечение системы обнаружения
5.1.1. Архитектура программного обеспечения
5.1.2. Интерфейс программы
5.2. Разработка стенда обнаружения объектов с манипулятором
5.3. Экспериментальные исследования системы обнаружения
5.3.1. Обнаружение образца противотанковой мины Топфмина 4531
5.3.2. Обнаружение образца мины Betonmine
5.3.3. Обнаружение образца мины ТМД-
5.3.4. Обнаружение несимметричного многогранного пространственного объекта
5.4. Оценка работоспособности системы зрения при различных условиях роботы..........................................................*J *
точечных объектов, что обеспечивает эффективность сегментации и, в-третьих, выполнять сегментацию независимо от вида фона, контрастности объектов и их пространственного расположения.
Рассмотрим типовой сценарий применения робототехнической системы обнаружения объектов. На Рис. 1.25 изображена сцена, на которой показан робот с 30 телекамерой, установленной на схвате манипулятора, что позволяет выполнить осмотр объектов сцены из различных точек наблюдения.
Рис. 1.25. Система распознавания пространственных объектов На рабочей сцене расположено несколько пространственных объектов различной конфигурации. На Рис. 1.26а показан пример базы моделей объектов, которые мы должны обнаружить на этой сцене. Например, мы хотим найти параллелепипед. Для этого строится его модель с использованием характеристических точек (В], В2,...,В8) - точек пересечения трёх граней, которая показана на Рис. 1.266.