Общие замечания к системам технического зрения, их основные функциональные задачи. Этапы формирования изображения, связь с системой управления и идентификация объектов. Требования к передающим устройствам. Разновидности полнокадровых фотоприемных матриц.
Аннотация к работе
Контрольная работаОбъясняется это способностью человека правильно и быстро оценивать визуальную информацию, воспринимаемую глазами, другими словами, способностью выделять такие неэлектрические характеристики объектов окружающего мира, как яркость, форма, цвет, удаленность, объемность, качество, а также размеры. Зрительный аппарат высокоорганизованных живых существ, включая и человека, работает, таким образом, что фокусируемое на сетчатке глазного дна изображение через зрительные нервы и проводящие пути центральной нервной системы передается в зрительные центры головного мозга, где возникает зрительное ощущение. Хотя зрительные образы и изображения носят электрическую природу, они могут содержать информацию о неэлектрических характеристиках и параметрах объекта, который их представляет. Чрезвычайно низкая скорость обработки при использовании подобных методов явилась причиной развития в США и Японии тенденции создания специализированных больших интегральных схем, предназначенных для типовых способов и алгоритмов обработки информации в форме двумерных изображений. Способы обработки зрительной информации, поступающей в форме изображений от визуальных датчиков, можно разделить на две группы: - способы, базирующиеся на методологии искусственного интеллекта, с характерной для них логической последовательностью организации обработки, что позволяет производить анализ и классификацию сравнительно сложных изображений (например, распознавание многогранников);Наиболее типичными функциями, выполняемыми СТЗ в робототехнике, являются следующие: регистрация наличия объекта в поле зрения датчика внешней (по отношению к роботу) видеоинформации - видеосенсора; подсчет числа объектов, находящихся в поле зрения или прошедших перед видеопроцессором; считывание и расшифровка меток (цветовых или штриховых кодов, буквенно-цифровых символов, этикеток и других маркеров); обнаружение препятствий мешающих движениям робота; измерения геометрических и физических параметров объектов; контроль изделий на наличие видимых дефектов, полноту комплектации, соответствие эталонам; классификация (распознавание) объектов; определение местоположения и ориентации объектов в рабочей зоне робота; поиск нужных объектов на рабочей сцене; измерение скорости движущихся объектов; слежение за перемещениями и изменениями скорости объектов; обеспечение информацией для задания и коррекции траекторий рабочего органа робота в адаптивном режиме; навигация и наведение мобильных роботов; калибровка геометрических параметров манипулятора, привязка его системы координат к системе координат рабочего пространства; обеспечение требований техники безопасности. К элементарным задачам обычно относят: обнаружение наличия объекта; измерение расстояния до объекта; его линейных или угловых перемещения, скорости; измерение геометрических параметров объекта (линейных и угловых размеров, площади и т.п.) определение физических характеристик излучения от объекта (интенсивности, спектрального состава и пр.); подсчет числа объектов и др. В число этих задач входят: обзор рабочей сцены (плоской или пространственной) для поиска представляющего интерес объекта - одиночного или одного из нескольких, лежащего изолированно от других или соприкасающегося (перекрывающегося) с ними; определение местоположения и ориентации этого объекта; его классификация (если имеется несколько различных классов объектов). При этом объекты могут различаться не только размерами и формой (силуэтом), но и текстурой, цветом и т.п., покоиться и находится в движении. Например, данные о расположении препятствий бывают нужны на высшем уровне для построения модели рабочей среды в целях планирования действий робота; результаты классификации объектов могут потребоваться на стратегическом уровне для расчленения общего плана действий на конкретные манипуляционные операции, задания их последовательности и параметров; сведения о местоположении и ориентации объектов необходимы для формирования на тактическом уровне требуемых движений рабочего органа и звеньев манипулятора, по которым, в свою очередь, строятся программные законы согласованного изменения соответствующих степеней подвижности; информация об отклонении фактической траектории (скажем сварного шва) от запрограммированной может быть использована непосредственно на исполнительном уровне для выработки управляющих сигналов на приводы при отработке программы в целях коррекции перемещения рабочего органа робота.Этап формирования изображений включает следующие под этапы: настройка системы, в том числе подбор освещения рабочей сцены; аналоговые преобразователи видеосигнала; соответственно ввод изображения в ЭВМ или другое решающее устройство; предварительная обработка оцифрованного изображения в соответствии с различными алгоритмами его «улучшения» и сжатия информации в целях облегчения дальнейших этапов технического зрения.