![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Промышленность и Производство
Технология
Техническое зрение роботов |
смотреть на рефераты похожие на "Техническое зрение роботов" Техническое зрение роботов 1.ВВЕДЕНИЕ С целью классификации методов и подходов, используемых в системах технического зрения, зрение разбито на три основных подкласса: зрение низкого, среднего и высокого уровней. Системы технического зрения низкого уровня предназначены для обработки информации с датчиков очувствления. Эти системы можно отнести к классу «интеллектуальных» машин, если они обладают следующими признаками (признаками интеллектуального поведения): 1) возможностью выделения существенной информации из множества независимых признаков; 2) способностью к обучению на примерах и обобщению этих знаний с целью их применения в новых ситуациях; 3) возможностью восстановления событий по неполной информации; 4) способностью определять цели и формулировать планы для достижения этих целей. Создание систем технического зрения с такими свойствами для ограниченных видов рабочего пространства в принципе возможно, но характеристики таких систем далеки от возможностей человеческого зрения. В основе технического зрения лежит аналитическая формализация, направленная на решение конкретных задач. Машины с сенсорными характеристиками, близкими к возможностям человека, по-видимому, появятся еще не скоро. Однако отметим, что копирование природы не является единственным решением этой проблемы. Читателю наверняка известны ранние экспериментальные образцы аэропланов с машущими крыльями и другими особенностями полета птиц. Современное решение задачи о полете в пространстве в корне отличается от решений, подсказанных природой. По скорости и достижимой высоте самолеты намного превосходят возможности птиц. Системы технического зрения среднего уровня связаны с задачами сегментации, описания и распознавания отдельных объектов. Эти задачи охватывают множество подходов, основанных на аналитических представлениях. Системы технического зрения высокого уровня решают проблемы, рассмотренные выше. Для более ясного понимания проблем технического зрения высокого уровня и его связи с техническим зрением низкого и среднего уровней введем ряд ограничений и упростим решаемую задачу. 2.СЕГМЕНТАЦИЯ Сегментацией называется процесс подразделения сцены на составляющие части или объекты. Сегментация является одним из основных элементов работы автоматизированной системы технического зрения, так как именно на этой стадии обработки объекты выделяются из сцены для дальнейшего распознавания и анализа. Алгоритмы сегментации, как правило, основываются на двух фундаментальных принципах: разрывности и подобии. В первом случае основной подход основывается на определении контуров, а во втором — на определении порогового уровня и расширении области. Эти понятия применимы как к статическим, так и к динамическим (зависящим от времени) сценам. В последнем случае движение может служить мощным средством для улучшения работы алгоритмов сегментации. 2.1.Проведение контуров и определение границы Методы - вычисление градиента, пороговое разделение - определяют разрывы в интенсивности представления образа объекта. В идеальном случае эти методы определяют пикселы, лежащие на границе между объектом и фоном.
На практике данный ряд пикселов редко полностью характеризует границу из-за шума, разрывов на границе вследствие неравномерной освещенности и других эффектов, приводящих к размытию изображения. Таким образом, алгоритмы обнаружения контуров сопровождаются процедурами построения границ объектов из соответствующих последовательностей пикселов. Ниже рассмотрено несколько методик, пригодных для этой цели. 2.1.1.Локальный анализ. Одним из наиболее простых подходов соединения точек контура является анализ характеристик пикселов в небольшой окрестности (например, в окрестности размером 3 X 3 или 5 X 5) каждой точки (х, у) образа, который уже подвергся процедуре обнаружения контура. Все точки, являющиеся подобными (определение критерия подобия дано ниже), соединяются, образуя границу из пикселов, обладающих некоторыми общими свойствами. При таком анализе для установления подобия пикселов контура необходимо определить: 1 ) величину градиента, требуемого для построения контурного пиксела, 2) направление градиента. Первая характеристика обозначается величиной G{f(x, у)]. Таким образом, пиксел контура с координатами (х', у') подобен по величине в определенной ранее окрестности (х, у) пикселу с координатами (х, у), если справедливо неравенство где Т—пороговое значение. Направление градиента устанавливается по углу вектора градиента, определенного в уравнении где (—угол (относительно оси х), вдоль которого скорость изменения имеет наибольшее значение. Тогда можно сказать, что угол пиксела контура с координатами {х', у') в некоторой окрестности (х, у) подобен углу пиксела с координатами {х, у) при выполнении следующего неравенства: где А—пороговое значение угла. Необходимо отметить, что направление контура в точке {х, у) в действительности перпендикулярно направлению вектора градиента в этой точке. Однако для сравнения направлений неравенство дает эквивалентные результаты. Основываясь на этих предположениях, мы соединяем точку в некоторой окрестности (х, у) с пикселом, имеющим координаты (х, у), если удовлетворяются критерии по величине и направлению. Двигаясь от пиксела к пикселу и представляя каждую присоединяемую точку как центр окрестности, процесс повторяется для каждой точки образа. Для установления соответствия между уровнями интенсивности освещения и последовательностями пикселов контура применяется стандартная библиотечная процедура. Цель состоит в определении размеров прямоугольников, с помощью которых можно построить качественное изображение. Построение таких прямоугольников осуществляется в результате определения строго горизонтальных и вертикальных контуров. Дальнейший процесс состоял в соединении сегментов контура, разделенных небольшими промежутками, и в объединении отдельных коротких сегментов. 2.1.2.Глобальный анализ с помощью преобразования Хоуга. Рассмотрим метод соединения граничных точек путем определения их расположения на кривой специального вида. Первоначально предполагая, что на плоскости ху образа дано п точек, требуется найти подпоследовательности точек, лежащих на прямых линиях. Одно из возможных решений состоит в построении всех линий, проходящих через каждую пару точек, а затем в нахождении всех подпоследовательностей точек, близких к определенным линиям.
Задача, связанная с этой процедурой, заключается в нахождении п(п— 1)/2 ~ п2 линий и затем в осуществлении п/2 ~ п3 сравнений каждой точки со всеми линиями. Этот процесс трудоемок с вычислительной точки зрения за исключением самых простых приложений. Данную задачу можно решить по-другому, применяя подход, предложенный Хоугом и называемый преобразованием Хоуга. Рассмотрим точку (хi yi) и общее уравнение прямой линии у:= аxi bi. Имеется бесконечное число линий, проходящих через точку (хi yi), но все они удовлетворяют уравнению у:= аxi bi при различных значениях а и b. Однако, если мы запишем это уравнение в виде b = -хi а yi и рассмотрим плоскость аb (пространство параметров), тогда мы имеем уравнение одной линии для фиксированной пары чисел (хi yi). Более того, вторая точка (хj, уj) также имеет в пространстве параметров связанную с ней линию, которая пересекает другую линию, связанную с точкой (хi yi) в точке (а', b’), где значения а' и b’—параметры линии, на которой расположены точки (хi yi) и (хj, уj) в плоскости ху. Фактически все точки, расположенные на этой линии, в пространстве параметров будут иметь линии пересечения в точке (а', b’). Вычислительная привлекательность преобразования Хоуга заключается в разделении пространства параметров на так называемые собирающие элементы , где (aмакс, амин) и (bмакс, bмин)—допустимые величины параметров линий. Собирающий элемент A (i, j) соответствует площади, связанной с координатами пространства параметров (аi, bj). Вначале эти элементы считаются равными нулю. Тогда для каждой точки (xk, уk) в плоскости образа мы полагаем параметр а равным каждому из допустимых значений на оси а и вычисляем соответствующее b, используя уравнение b = -хk yk Полученное значение b затем округляется до ближайшего допустимого значения на оси b. Если выбор aр приводит к вычислению bq, мы полагаем А(р, q) ==А(р, q) 1. После завершения этой процедуры значение М в элементе A (i, j) соответствует М точкам в плоскости xy, лежащим на линии y=aix b. Точность расположения этих точек на одной прямой зависит от числа разбиений плоскости аb. Отметим, что, если мы разбиваем ось а на К частей, тогда для каждой точки (xk, уk) мы получаем К значений b, соответствующих К возможным значениям а. Поскольку имеется п точек образа, процесс состоит из пК вычислительных операций. Поэтому приведенная выше процедура линейна относительно п и имеет меньшее число вычислительных операций, чем процедура, описанная выше, если Кd2(z), или как пиксел фона, если d2(2) > d1(z). Тогда оптимальный порог определяется величиной z, для которой d1{z)=d2(z). Таким образом, полагая в уравнениях z= , получаем, что оптимальный порог удовлетворяет уравнению P1р1( )=P2p2( ). рис. Гистограмма интенсивности (а) и ее аппроксимация в виде •суммы двух функций плотности вероятности (б). Итак, если известны функциональные зависимости p1(z) и р2(г),. это уравнение можно использовать для нахождения оптимального порога, который отделяет объекты от фона. Если этот порог известен, уравнение может быть использовано для сегментации данного образа. 2.2.3.Определение порогового уровня на основе характеристик границы.
Просыпается и видит через свою оптику нашего голубчика Переверзева в виде кучи камней. Вернее, камни в форме голубчика. Или наоборот? А ну их к чёрту обоих. Обрадовался робот и хвать В.П. за самое главное. Хватает В.П. за голову и волокёт на транспортёр. Тут наш бродяга Переверзев слегка, конечно, струхнул. Э-эй! кричит. Так называемый! Да ты не то взял. А ну отпустил быстро! Но нет. Робот не слушает. Известное дело, не слушает, слуха же нет. Отверстия такого даже не предусмотрено. Зато зрение через оптику отменное, и через это отменное зрение робот воочию замечает, что к взятому им камню прилипло ещё много всякого мусора. А в его программе ясно сказано мусор долой. Но то, что в понятии робота мусор, это, извиняюсь, тело Переверзева. Тело мужское плюс руки-ноги. Вот так мусор! А механизм тем временем, всё для себя решив, приступает к зачистке. Каковая есть суть отделение головы от остальной фигуры Переверзева. К сожалению. Господи, твоя воля! Вот тут наш В.П. действительно закричал большими буквами. Что кричал, хорошо не разобрать, но точно были в криках следующие слова и выражения: «Господи, братцы, то есть господа, господа шведы, грубое металлическое животное и венец природы!» Замыкала всё это риторическая сентенция: «За что боролись?» Так кричит наш Переверзев, а параллельно крикам думает. «Крики, думает, навряд ли помогут
4. Разработка системы реального времени в виде планировщика исполнения заданий
5. Разработка системы рейтинг-контроля уровня усвоения знаний студентов
9. Разработка системы обучения фирмы Связь
10. Разработка системы телемеханики
11. Разработка системы синхронизации положения траверсы гидравлического пресса усилием 75000тс
12. Разработка системы по сбору информации
13. Разработка системы агротехнических мероприятий по получению высоких урожаев
14. Разработка системы защиты атмосферы при производстве поливинилхлорида
16. Разработка системы управленческого учета в организациях оптовой торговли
17. Разработка системы автоматизированного электронного документооборота для предприятия
18. Разработка системы дистанционного обучения кафедры ВТИТ
19. Разработка системы управления базой данных строительной фирмы
21. Разработка системы поверки магнитоэлектрических логометров
25. Разработка системы управления электроприводом
26. Разработка системы поиска, отбора и найма персонала в ООО "Medicine"
27. Бытовой холодильный прибор; разработка системы охлаждения герметичного компрессора
28. Разработка системы автоматизации управления фермой СХПК "Алматы"
29. Разработка системы оперативно-диспетчерского контроля и управления канала
30. Разработка системы горячего водоснабжения жилого дома
31. Разработка системы управления двигателя постоянного тока
32. Агроэкологическая оценка загрязнения почвы кобальтом и разработка системы земледелия в СХП "Колос"
33. Разработка системы управления отходами в Королевстве Иордания
35. Разработка информационно-справочной системы "Технический паспорт автомобиля" /Prolog/
36. Разработка технического и программного обеспечения автоматизированной системы научных исследований
37. Принципы технического регулирования, порядок разработки, принятия технических регламентов
41. Выбор и обоснование тактико-технических характеристик РЛС. Разработка структурной схемы
42. Картофель (как важная кормовая и техническая культура) (Доклад)
44. Информационное и техническое обеспечение системы управления персоналом
45. Информационное и техническое обеспечение системы управления персоналом
46. Роль МУП БТИ в системе государственного технического учета
47. Многомерная онтология предметов материальной культуры и ее применение в сложных технических системах
49. Афизикальные принципы психического отражения и их моделирование в технических системах
50. Система мониторинга качества образования в естественно-техническом лицее
51. Надежность человека как звена сложной технической системы
52. Изучение и описание живой и неживой системы с точки зрения классификации информационных систем
53. Разработка технического решения по сопряжению локальных вычислительных сетей
57. Разработка технического предложения на модернизацию конусной дробилки ККД-1200
59. Автоматизированная система управления процессом производства технического углерода
60. Исследование процесса технической эксплуатации топливных форсунок системы распределённого впрыска
62. Неразрушающий контроль узлов и деталей, системы технического диагностирования
64. Техническое обслуживание и ремонт фундаментов
65. Техническое обслуживание летательных аппаратов (шпаргалки)
66. Орган зрения
67. Воинская дисциплина с социально-психологической точки зрения
69. Технический проект аэрофотосъемки
73. Кровоточащие и плачущие изображения с точки зрения современного естествознания
74. Крейсер I-го ранга Цусимской кампании "Дмитрий Донской". История и технические характеристики
75. Научно-техническое сотрудничество стран-членов СЭВ
76. Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных систем
77. Классификация и техническая реализация основных устройств ЭВМ
79. Разработка информационно-справочной системы "Сводка погоды" /Prolog/
80. Разработка информационно-справочной системы "Картотека ГАИ" /Prolog/
81. Разработка информационно-справочной системы "Каталог строительных объектов" /Prolog/
82. Разработка фрагментов оболочки экспертной системы
83. Разработка фрагмента информационной системы "АБОНЕНТЫ ГТС"
84. Разработка автоматизированной системы учета выбывших из стационара
85. Разработка подсистемы вывода в диагностической экспертной системе
90. Разработка автоматизированной информационной системы учёта товародвижения в торговле
91. Программное обеспечение удалённого доступа к технической документации
94. Коррекция зрения
95. Изучение и разработка очистки стоков от ионов тяжелых металлов (Доклад)
97. Основы рационального использования природных ресурсов в условиях научно-технического прогресса
98. Технические средства статической проекции и методика их применения в начальной школе