Разработка новых принципов построения информационно-измерительных систем технического зрения мобильных роботов

• Автор: Андреев, Виктор Павлович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 363 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ

ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ

1.1. Этапы развития исследований по системам технического зрения

1.2. Последовательность процедур обработки изображений

1.2.1. Предобработка изображений, фильтрация шумов

1.2.2. Сегментация изображений

1.2.3. Выделение геометрической структуры

1.2.4. Определение структуры и семантики сцен

1.2.5. Вычислительная сложность предобработки

1.3. Особенности использования систем технического зрения в мобильных роботах с супервизорным управлением
1.3.1. Классификация систем технического зрения
1.3.2. Информационные потоки в информационно-измерительной и управляющей системе мобильного робота
1.3.3. Четыре принципа построения робототехнических систем
1.4. Практическая реализация систем технического зрения для
мобильных роботов МЧС России
1.5. Использование систем технического зрения кругового обзора для решения навигационных задач мобильным роботом
в автономном режиме
1.6. Повышение технических и эксплуатационных характеристик сенсоров методами цифровой обработки сигналов
1.6.1. Специализированные системы технического зрения ИК-диапазона
1.6.2. Проблема геометрического шума многоэлементных приемников излучения ИК-диапазона
1.7. Задача группового управления мобильными роботами
1.8. Постановка задачи

Глава 2. КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ УПРАВЛЯЕМЫХ
МНОГОКАМЕРНЫХ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ
2Л. Анализ информационных потоков в информационно-измерительной
и управляющей системе мобильных роботов
2.2. Функции и компоненты системы технического зрения
2.3. Система технического зрения как локальная вычислительная сеть
с мобильными узлами
2.3.1. Обеспечение полного обзора места действия
2.3.2. Цифровая обработка сигналов и сетевые технологии
2.3.3. Обеспечение достоверности получаемой информации
2.3.4. Принцип выбора формата сжатия изображений
2.3.5. Использование микропроцессорной техники для предварительной обработки изображений
2.4. Формирование шлейфа данных
2.5. Формирование радиоканала на основе стандарта IEEE 801.11 .*
2.5.1. Беспроводное сетевое соединение Wi-Fi
2.5.2. Безопасность беспроводного сетевого соединения Wi-Fi ;
2.6. Удалённый интерфейс
2.7. Концепция построения систем технического зрения для
мобильных роботов с супервизорным управлением
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБОСНОВАННОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И РЕШЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ МЧС РОССИИ
3.1. Робототехнические комплексы BROKK-330 и BROKK-110D
3.2. Определение функционального состава управляемой многокамерной системы технического зрения (СТЗ)
3.3. Определение технического состава модулей СТЗ
3.3.1. Бортовой модуль
3.3.2. Выносной модуль
эффективность методов цифровой обработки сигналов датчиков изображения с целью коррекции искажений, вносимых аппаратной частью СТЗ, необходимость в построении адекватных моделей систем формирования изображения и на конкретных примерах показать возможность реализации этих методов в виде спецпроцессоров, работающих в реальном масштабе времени. Этому посвящена часть главы 4 и глава 5.
1.2.2. Сегментация изображений
Сегментацию можно определить как процесс разбиения изображения на области, все точки которых удовлетворяют некоторому критерию однородности. Эти области, заданные либо в виде помеченных множеств точек, либо своими границами могут являться первичными элементами языка описания. Формальное определение сегментации дано в работе Хоровица и Павлидиса [178]. Сегментацию можно определить как разбиение множества взятых на дискретном растре отсчетов R на непересекающиеся подмножества R, R2, ..., Rn, для которых соблюдаются следующие 4 условия:

2) все элементы подмножества R,- (г = 1,2, ...,N) являются связными;
3) L(R,) = TRUE для i =1,2,..., N
4) L(RiURj) = FALSE для i Ф j, где Я, и Rj - смежные области; L - логическая
функция, определённая на множестве смежных элементов растра
(критерий однородности).
Первое условие есть принцип полноты, т.е. каждый элемент изображения должен принадлежать какой-либо области. Это условие дает критерий остановки процесса: сегментация продолжается до тех пор, пока не будут размечены все элементы.
Второе условие, определяющее принцип связности, указывает на порядок обхода: последовательность анализа элементов должна быть такой, чтобы не нарушался принцип связности.
Третье условие означает, что для всех элементов любого подмножества соблюдается критерий однородности.