Принципы построения и оптимизация цифровой обработки в системах бинокулярного технического зрения промышленных телеманипуляторов

• Автор: Гулина, Татьяна Ивановна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 225 с. : ил.

Введение. Основные характеристики диссертации .

1. Концепция организации, аналитический обзор проблем построения

современных СТЗ.для робототехнических комплексов и постановка

задачи современного телеманипулирования. Л

1.1. Общие особенности организации СТЗ .

1.1.1 Концепция организации вычислительного процесса в . бинокулярных СТЗ для промышленных РТК и .

телеманипуляторов.

Г. 1.2 Классификация современных СТЗ.

1.1.3 Теоретические основы управления манипуляционными

роботом и обоснование возможностей автоматизации процессов ручного телеманипулирования на основе СТЗ

1.2. Функциональная организация бинокулярных СТЗ

1.2.1 Последовательностытервичной обработки информации в бинокулярных СТЗ и обоснование модульности ее организации
1.2 Общие требования по качеству функционирования пассивной бинокулярной СТЗ для телеманипуляторов. . .
1.3. Основные направления и средства организации анализа эффективности процессов вторичной цифровой обработки в . бинокулярных СТЗ телеманипуляторов
1.3.1 Математические основы и методы организации АО в,
угломерных каналах бинокулярных СТЗ
1.3.2 Основные пути повышения эффективности управляющего АО1 в канале углометрии телеманипулятора структурные,
аппаратные и программные средства реализации цифровой обработки
1.3.3 Средства обеспечения проведения анализа эффективности функционирования бинокулярных СТЗ для телсманипуляторов
1.4. Понятие и предварительная оценка вычислительных погрешностей мультисистем сосредоточенной цифровой обработки
2. Разработка модульного матричного АО вторичной обработки данных в,
каналах бинокулярных СТЗ промышленных телеманипуляторов
2.1. Разработка АО в канале углометрии бинокулярной СТЗ.
2.1.1 . Геометрия функционирования одноканальной СТЗ и
обоснование принципиальной невозможности восстановленияобъемной картины угловой ориентации объекта в одноканальном
стз
2.1.2. Геометрия функционирования бинокулярной СТЗ.и обоснование условия объемности восприятия объекта в бинокулярной СТЗ.
2.1.3. Обоснование минимальной достаточности исходной информации в тракте обработки данных бинокулярной СТЗ и решение многовариантной задачи определения угловой ориентации СК, связанной с объектом
2.2. Разработка геометрической имитационной модели объекта первичной обработки информации в бинокулярной СТЗ.
2.3. Обоснование адекватности функциональной модели вторичной
цифровой обработки в бинокулярной СТЗ
2.3.1 Техническое задание
2.3.2. Анализ адекватности модели угломерного канала.
Основные результаты второй главы
3. Оптимизация структур восстановления объемного изображения объекта
схватывания и мультисистем вторичной цифровой обработки для
промышленных телеманипуляторов.
3.1.Обоснование комплексного мультипликативного критерия для оптимизации структур распараллеленной цифровой вторичной обработки в бинокулярной СТЗ телеманипулятора
3.1.1 .Основные аспекты и мультипликативный функционал оптимизации мультипроцессоров с оценкой алгоритмических потерь.
3.2. Структуризация и метрология модульного матричного АО цифрового канала углометрии объекта визирования в бинокулярной СТЗ телеманипулятора.
3.2.2 Метрология модульного матричного АО
3.3. Оптимизация структуры распараллеленной обработки мультипроцессора канала углометрии объекта визирования.
3.3.1. Техническое задание.
3.3.2. Оптимитизация структур распараллеленной обработки.
Основные результаты третьей главы
4. Синтез кинематики формирования и анализ инструментальных
погрешностей телеманипулирования и разрешающей способностей оптических датчиков информации бинокулярных СТЗ
4.1. Постановка задачи анализа предельного разрешения СЧМ цифровых телекамер бинокулярной СТЗ
4.2. Разработка и исследование модели оценки погрешностей манипулирования ПР на основе графической информации, формируемой на экране телеоператора
4.3 Экспериментальный анализ требуемого разрешения СЧМ приемных телекамер бинокулярной СТЗ.
4.3.1. Техническое задание.
4.3.2. Экспериментальная оценка допустимого разрешения приемных СЧМ бинокулярной СТЗ
Основные результаты четвертой главы
5. Анализ ресурса цифровой обработки и обоснование реализуемости
процессов вторичной цифровой обработки в каналах бинокулярных СТЗ телеманипуляторов структурное моделирование информационноуправляющих систем телеобработки данных.
5.1. Постановка задачи экспериментального анализа диссертации
5.2. Структурное моделирование информационноуправляющих
систем телеобработки данных реального времени.
5.2.1.Особенности организации и анализ эффективности
функционирования мультисистем телеобработки данных в
режимах реального и с разделением времени.
5.2.2.Структурная модель системы телеобработки данных с
цифровыми информационными каналами
5.3. Предварительная САПР канала углометрии объекта визирования в
бинокулярной СТЗ
5.3.1. Техническое задание
5.3.3 Предварительная САПР системы телеобработки в комплексе ручного телеманипулятора алгоритм анализа.
5.3.4 Эксперементальное обоснование реализуемости системы телевидеообработки телеманипулятора с бинокулярной СТЗ
Основные результаты пятой главы.
Заключение и основные результаты диссертации
Литература


Основной целью СТЗ4является получение информации о содержании контролируемой сцены, причем СТЗ должна обрабатывать изображение со скоростью, обеспечивающей эффективную связь. Типичная конфигурация СТЗ включает в себя управляющий компьютер, видеодатчик для. В настоящее время большое распространение получили специализированные СТЗ, разрабатываемые для решения конкретных
задач. Это обусловлено как экономическими соображениями, так и современным состоянием теории анализа зрительной информации. Однако практика производства требует создания более универсальных систем, способных распознавать объекты реального мира в сложных условиях . А. Классигнация на основе принципов, используемых для восприятия информации. Б. Классификация СТЗ на основании способов преобразования визуальной информации в видеосигнал. Системы первого класса имеют, трехмерные анализаторы объемных сцен, снабженные специальными программами и действующие по определенным стратегиям. СТЗ с телевизионным анализом визуальной информации и ее обработкой с помощью микрокомпьютеров. В системах второго класса, предназначенных для выполнения анализа двухмерных сцен, могут идентифицироваться только двумерные объекты. В таких системах обычно определяется целый ряд геометрических свойств того или иного объекта, а для распознавания используется метод минимального отклонения от соответствующих данных эталонного объекта, записанных в памяти. Анализируемые детали обычно размещают на плоском столе или ленте конвейера в поле зрения видеодатчика, который обычно является неподвижным. Изображение объекта записывается для анализа в память СТЗ, и затем определяются его основные геометрические параметры площадь, центр тяжести, периметр и др. Третий класс СТЗ составляют упрощенные системы анализа визуальной информации. Этот класс характеризуется существенно уменьшенной пространственной разрешающей способностью и, соответственно, упрощенными методами обработки воспринимаемой визуальной информации. В таких системах могут, например, анализироваться только чернобелые переходы максимум в строках ТВизображения. Размещение этих строк выбирается таким образом, чтобы они располагались на наиболее характерных местах проекции детали. В этом случае обычно деталь должна быть предварительно перемещена до упора перед видеодатчиком и может занимать лишь небольшое число дискретных положений. Большое распространение получают СТЗ, оперирующие многотоновой информацией . В бинарных двумерных системах каждая точка изображения описывается в терминах двух гонов черного и белого, а в многоградационных системах точки изображения могут иметь полутона. Переход от полутоновых изображений к бинарным осуществляется посредством операции сравнения с порогом. Процедуры обработки видеоинформации в бинарных системах проще и, соответственно, скорость обработки выше. Такие системы благодаря более низкой информационной емкости изображения имеют повышенное быстродействие по сравнению с полутоновыми системами, в которых яркость кодируется большим числом уровней. Вто же время, многоградациониые системы, позволяют получить значительно больше информации об объекте, чем бинарные. Если отражательная способность, текстура, форма детали таковы, что эту деталь трудно выделить из фона, необходимо обрабатывать полутоновые изображения. Такие СТЗ позволяют осуществлять более тонкий анализ видеоинформации, однако в реальном масштабе времени эти системы пока работают лишь в сравнительно узких областях. Распознавание двумерных изображений может быть выполнено на основании использования следующих методов. В процессе классификации анализируемое изображение сравнивается с каждым эталоном. Результаты сравнения позволяют сделать вывод о принадлежности объекта к тому или иному классу. Этот подход является наиболее простым при решении задач распознавания. Однако такой подход требует больших вычислительных затрат, поскольку сравнение приходится проводить для всех возможных положений объекта в поле изображения. В методах второй этой группы изображение описываетсяв.