Организация вычислительного процесса обработки изображений в системе технического зрения робота на базе микроЭВМ

• Автор: Кузьмин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 c. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ

ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ РОБОТОВ. II

1.1. Алгоритмы визуального очувствления

роботов. Ю

1.2. Аппаратнопрограммные средства и

организация вычислительных процессов в системах технического зрения роботов.

Цели диссертационной работы.

ГЛАВА П. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА КОНТУРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ В СИСТЕМЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ РОБОТА.

2.1. Интегральные классифицирующие

характеристики.
2.2. Система признаков для частного случая
преобразования сдвигов и поворотов
2.3. Метод определения ориентации объектов
Выводы
ГЛАВА Ш. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ И СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АППАРАТНОПРОГРАММНЫХ МОДУЛЕЙ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО
ЗРЕНИЯ РОБОТА.
3.1. Разработка и исследование алгоритмов
восприятия и анализа видеоинформации. 3.2. Аппаратный блок системы технического
зренияЮЗ
з
3.3. Програыиное обеспечениеIII
ГЛАВА У. РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ АДАПТИВНОГО
4.1. Исследование аппаратнопрограммных
модулей системы
4.2. Экспериментальное исследование
свойств системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Наиболее перспективные области применения систем технического зрения - это манипулирование деталями и инструментами с управлением на основе сенсорной информации и технический контроль. Перечисленные требования во многом противоречивы, что заставляет искать разумное компромиссное решение, приемлемое в некотором "интегральном” смысле, жертвуя второстепенными требованиями в пользу главных - быстродействия и стоимости. Жесткость этих двух основных требований, предъявляемых к зрительным системам роботов, не позволяет воспользоваться большим арсеналом традиционных цифровых методов обработки изображений, применяемых для анализа сложных сцен на высокопроизводительных ЭВМ вне реального времени. Требуемое быстродействие систем технического зрения, предназначенных для решения робототехнических задач, в настоящее время пытаются обеспечить в основном за счет узкой специализации систем, использования дополнительных упрощающих предположений, аппаратной реализации отдельных операций по обработке изображений. Этим объясняется большое разнообразие существующих систем, каждая из которых предназначена для решения сравнительно узкого круга задач. Важный класс робототехнических задач, требующих средств очувствления, связан с упорядочением неориентированных деталей, лежащих на плоскости (рабочем столе, конвейере). Примером могут служить такие операции, как сортировка или кассетирование заготовок, поступающих в рабочую зону робота с произвольным положением и ориентацией. В следующих разделах будут рассмотрены основные принципы построения подобных промышленных систем технического зрения, известные из литературы, и применяемые в этих системах методы обработки видеоинформации. Процесс обработки видеоинформации можно условно разделить на несколько этапов: I) формирование изображения; 2) сегментация; 3) выделение (расчет) признаков; 4) классификация элементов сцены и 5) интерпретация сцены. Перечисленные функциональные этапы в том или ином виде, как правило, присутствуют в зрительных системах роботов, хотя их конкретная реализация может сильно меняться от системы к системе. Задача этапа формирования изображения состоит в том, чтобы привести зрительную информацию к форме, удобно для дальнейшего анализа. Здесь осуществляется оптоэлектронное преобразование, оцифровка аналогового видеосигнала, а также то, что традиционно относят к предварительной обработке изображения - коррекция искажений, вносимых видеодатчиком, фильтрация, а иногда и кодирование изображения с целью сжатия информации. Выбор конкретных алгоритмов и средств обработки видеоинформации, проводимой на этом этапе, во многом определяется методами, используемыми на последующих этапах анализа, а точнее теми требованиями, которые эти методы предъявляют к входным данным. В качестве таких датчиков наиболее часто используют телекамеры на передающих трубках типа "види-кон" или твердотельные камеры. Эти устройства сравнительно легко доступны, имеют невысокую стоимость и обладают достаточными для робототехнических приложений характеристиками (чувствительностью, разрешающей способностью, стабильностью, надежностью и пр. Помимо этих приборов находят применение также передающие трубки типа "диссектор", интегральные оптоэлектронные преобразователи [] и другие типы датчиков [6,] . Выбор конфигурации видеодатчиков во многом определяет структуру системы в целом и сложность алгоритмов обработки видеоинформации. В системе технического зрения могут использоваться одна или несколько камер. Хотя несколько камер, "наблюдающих" одну и ту же сцену под разными углами, дают существенно больше информации о сцене, чем одна, в существующих промышленных системах многокамерные конфигурации почти не применяются из-за сложности анализа стереоизображений. В конфигурациях с одной камерой видеодатчик системы технического зрения в адаптивном робототехническом комплексе может устанавливаться двумя способами. В части систем камера крепится непосредственно на руке робота [] . Этот подход имеет ряд достоинств: в такой системе можно измерять относительные, а не абсолютные расстояния от рабочего органа до объекта, что снижает требования к точности калибровки [] .