Методы программирования систем технического зрения реального времени

• Автор: Богуславский, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 334 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АСПЕКТЫ КОМПОНЕНТНОЙ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТЗ.

1.1 Введение.

1.2 Примеры разработанных СТЗ реального времени

1.3 Обзор программных средств для ввода и обработки зрительных данных

1.4 Объектноориентированный подход к разработке ПрО СТЗ.

1.5 Итеративные схемы применения объектноориентированного подхода

1.6 Выделение классов в ПрО СТЗ

1.7 Шаблоны проектирования ПрО.

1.8 Примеры шаблонов проектирования ПрО СТЗ

1.9 Выбор языка программирования для реализации ПрО СТЗ
1. Базовая операционная система для ПрО СТЗ
1. Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. КАРКАС ПрО СТЗ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
2.1 Введение.
2.2 Режимы работы ПрО СТЗ.
2.3 Взаимодействие подсистем ПрО СТЗ
2.4 Представление цифровых изображений
2.5 Долговременно хранимые параметры объектов ПрО СТЗ.
2.6 Источники зрительных данных в ПрО СТЗ.
2.7 Определение времени в ПрО СТЗ.
2.8 Классы подсистемы интерфейса пользователя ПрО СТЗ.
2.9 Алгоритмы обработки зрительных данных в ПрО СТЗ.
2. Г1рО СТЗ для обработки цветных изображений.
2. Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. ПОИСК ОБРАЗОВ ОБЪЕКТОВ НА ИЗОБРАЖЕНИЯХ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТРУКТУРНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.
3.1 Введение
3.2 Элементы структурных геометрических моделей образов объектов.
3.3 Структурная геометрическая модель образа объекта на изображении
3.4 Обнаружение отрезков на контурных изображениях в СТЗ реального времени.
3.5 Алгоритмы выделения низкоуровневых признаков для обнаружения объектов с использованием СГМ.
3.6 Первоначальный поиск образа объекта с использованием СГМ
3.7 Поиск образа объекта с учетом прогноза его местоположения.
3.8 Применение алгоритмов обнаружения образов объектов с использованием СГМ в ПрО СТЗ
3.9 Проектирование и реализация алгоритмов обнаружения объектов с использованием СГМ
3. Отладка ПрО СТЗ реального времени
3. Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ОБНАРУЖЕНИЕ ОБРАЗОВ ОБЪЕКТОВ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ СТРУКТУРОЙ.
4.1 Введение
4.2 Априорная информация об образах объектов интереса.
4.3 Алгоритмы обработки изображений.
4.4 Обнаружение образа МКС на расстояниях от 0 м до м
4.5 Обнаружение образа МКС на расстояниях от м до м.
4.6 Выделение образа стыковочной мишени на расстояниях от м до м
4.7 Поиск образа стыковочной мишени на расстояниях менее м.
4.8 Выбор алгоритмов обработки изображений в автоматическом режиме
4.9. Обнаружение образа малоразмерной цели
4 Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Для выбора текущего алгоритма для обработки поступающих изображений в ПрО СТЗ добавлен объект "Селектор класса текущего изображения". В случае, если сформирован прогноз движения объекта интереса по результатам обработки предыдущих изображений, выбор алгоритма производится на основе этого прогноза. При отсутствии сведений о текущем положении объекта интереса, происходит перебор алгоритмов до нахождения алгоритма, выполняющего устойчивое обнаружение (т. Для настройки параметров низкоуровневых алгоритмов обработки зрительных данных в ПрО СТЗ применяется шаблон "Адаптивные параметры обработки". Шаблон "Адаптивные параметры обработки" предполагает вычисление параметров алгоритмов обработки с учетом достоверности сведений о расположении объектов интереса на обрабатываемом изображении. Если доступен достоверный прогноз положения объекта, то чувствительность алгоритмов обработки может быть увеличена, а количество данных, требуемых для подтверждения обнаружения объекта - уменьшено. Описанные подходы иллюстрируются эффективным применением в различных практических задачах. В заключении сформулированы основные результаты диссертации. ГЛАВА 1. В настоящее время в области автоматизированной обработки зрительных данных можно выделить ряд типичных задач, возникающих в рамках исследовательских проектов, а также в промышленных и потребительских приложениях массового применения. Характерно, что в этих задачах требуется обработка зрительных данных именно в реальном или квазиреальном времени. Примерами таких задач являются задачи слежения за движущимися объектами, информационные зрительные системы в составе робототехнических комплексов, инспекционный технологический контроль, системы контроля доступа и охраны, стереоскопические системы для трехмерного сканирования в лабораторных условиях и др. В условиях, когда требуется обеспечить надежное и оперативное решение похожих задач, становится актуальным вопрос об использовании типовых решений. Сферой применения типовых решений может быть как этап анализа предметной области в процессе решения конкретной прикладной задачи, так и этап реализации программной и аппа-: ратной частей разрабатываемой системы. Под системой технического зрения (СТЗ) будем понимать программноаппаратный комплекс, предназначенный для обработки зрительных данных в режиме реального времени. Хотя в состав СТЗ входят и программные, и аппаратные компоненты, дальнейшее изложение в основном относится к рассмотрению только программного обеспечения СТЗ. Общие свойства систем реального времени (СРВ) анализируются в работах, посвященных разработке ПрО СРВ [, , , ]. Характеристика "работа в режиме реального времени" обычно применяется для программных систем, которые должны реагировать на внешние входные воздействия, причем задержка и длительность реакции должны быть конечными и не превышать заданного значения. Особенностью СРВ является то, что в них редко удается точно предсказать частоту и последовательность поступления сигналов о внешних событиях, но программная система должна достаточно быстро реагировать на них, чтобы соблюсти временные ограничения, сформулированные в требованиях к системе. Входная нагрузка может с течением времени значительно и неожиданно изменяться []. Спецификой СТЗ является то, что информация о внешних событиях часто не может быть получена за гарантированное время (например, непосредственным считыванием показаний датчиков каких-либо* физических величин), а поступает в СТЗ в результате программной обработки данных, получаемых от зрительного датчика. По критерию длительности реакции среди СРВ могут быть выделены категории систем с жесткими и слабыми временными ограничениями. Система с жесткими ограничениями должна отреагировать на событие в пределах установленного временного интервала, в противном случае возможен аварийный отказ. Для систем со слабыми временными ограничениями выход за пределы допустимого интервала считается нежелательным, но не катастрофическим явлением []. Среди СТЗ также можно выделить системы с жесткими и слабыми временными ограничениями [].