Системы технического зрения. Справочник. Сырямкин В.И., Титов В.С., Якушенков Ю.Г. и др.

9-05-2017, 17:38

Видеть Без Очков. Уникальная методика восстановления зрения от Школы Здоровья

+ -

-2

Автор: Сырямкин, Титов, Якушенков

Год: 1992

Издательство: РАСКО

Формат: DJVU

Качество: Сканированные страницы

Количество страниц: 370

Содержание статьи:

Описание

Изложены принципы построения, элементы теории, основы проектирования и варианты систем технического зрения, имеющие различное применение. Рассмотрена элементная база систем технического зрения (фотоприемники, датчики, устройства видеоинформации в ЭВМ, видеопроцессоры и др.). Описаны светолокационные, телевизионные, корреляционные, акустические и другие зрительные системы.

Для широкого круга специалистов, занимающихся обработкой изображения, системами технического зрения, робототехникой; будет полезна аспирантам и студентам по специальностям кибернетического профиля и приборостроения.

↑ Содержание

Предисловие

Глава 1. Классификация систем технического зрения роботов и общая концепция их построения (5).
Глава 2. Методы и алгоритмы обработки зрительной информации в системах технического зрения (14).
Глава 3. Типовые элементы и узлы систем технического зрения (36).
Глава 4. Основы расчета и проектирования систем технического зрения (138).
Глава 5. Варианты реализации систем технического зрения (192).
Глава 6. Корреляционные системы технического зрения (278).
Глава 7. Акустические системы технического зрения (327).

Заключение (340).
Литература к главам 1-7 (342).
Приложение. Терминология в области систем технического зрения (356).
Перечень основных сокращений (359).

↑ ПРЕДИСЛОВИЕ

В робототехнике особое значение уделяется разработке систем технического зрения, которым предписывается возможность перерабатывать основной объем видеоинформации. В данном справочнике обобщены достижения отечественного приборостроения в области создания систем технического зрения. Все описанные в книге зрительные системы реализованы и исследованы. Часть этих систем внедрены в производство и выпускаются серийно.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Справочник является итогом работы группы по системам технического зрения при научном Совете АН СССР "Робототехника и автоматизированное производство” и отражает результаты исследований научных школ Москвы, Ленинграда, Томска, Минска, Ижевска, Красноярска и других городов страны.

Справочник содержит семь глав. В гл. 1 на основе краткого обзора дана классификация систем технического зрения и выработаны требования, предъявляемые к этим системам. В этой главе представлены две обобщенные схемы систем технического зрения, причем первая - отражает в общем виде структуру зрительной системы и взаимодействия ее подсистем, а вторая - более детализирована и соответствует наиболее распространенному варианту систем, выполненному по схеме "телевизионная камера - блок цифровой обработки видеоинформации (ЭВМ)”.

В гл. 2 описаны методы и алгоритмы обработки изображений лрименительно к зрительным системам. Элементная база систем технического зрения представлена в гл. 3, а основы проектирования (включая САПР) - в гл. 4. Различные варианты применения систем технического зрения даны в гл. 5. Корреляционные и акустические системы технического зрения рассмотрены в гл. 6 и 7. В заключении даны перспективы совершенствования теории, алгоритмического и аппаратурного обеспечения систем технического зрения.

В данной книге B.C. Титовым написаны §1.3, 1.4, 3.1 (совместно с Ю.Г. Яку-шенковым), §3.2, 3.4, 3.6 (совместно с Ю.Г. Якушенковым и В.Е. Пряничниковым), §3.3 (совместно с Т.А. Ширабакиной), § 3.5 (совместно с Ю.Д. Жаботинским, Е.И. Александровым, А.А. Ждановым, Э.С. Карели-Ляминой, С.М. Соколовым, В.И. Сырямкиным), §4.5 (совместно с В.И. Сырямкиным), §4.6, (совместно с В.И. Мошкиным); В.И. Сырямкиным - § 1.1, 1.2, 4.9, 5.14, 6.1, 6.2, 6.3, 6.5, а 2.1, 2.6 (совместно с А.А. Петровым), §2.3 (совместно с А.А. Петровым, В.А. Потехиным), §2.5 (совместно с А.А. Петровым, Ю.А. Никитиной), §3.7, 6.4 (совместно с B.C. Титовым и П.И. Нечунаевым), §3.8 (совместно с А.А. Фоминым), §3.9 (совместно с О.С. Боровиком), §3.10 (совместно с Г.И. Неруш), §4.7 (совместно с П.И. Нечунаевым), §4.8 (совместно с B.C. Титовым, В.И. Рыбаком, В.М. Вальковым , А.А. Ващило, В.А. Долженковым, И.А. Милорадовым), §6.6 (совместно с P.M. Галиулиным, Ю.А. Андреевым), заключение (совместно с B.C. Титовым); Ю.Г. Якушенковым - §4.1, 4.2, 4.3, 4.4; И.Н. Пустынским - §5.4 (совместно с Н.И. Мищенко); P.M. Галиулиным -§5.12, 5.5 (совместно с Ф.В. Ворониным, М.М. Шевлягиной, Н.П. Четверговым); Е.М. Яричиным - гл. 7 (совместно с В.А. Лопухиным, Д.К. Шелест, С.Э. Балкибековым, В.Е. Пряничниковым); А.К. Мартыновым - §5.6 (совместно с С.П. Мухиным, И.А. Сапроновым, А.А. Барановским, P.M. Галиулиным), § 5.8 (совместно с В.А. Колодиным, А.Р. Свендровским), §5.13 (совместно с С.П. Мухиным, В.А. Колодиным); B.И. Сырямкиным - §5.3 (совместно с P.M. Гафаровым, Ю.Л. Тептиным, В.А. Юдашкиным, А.Р. Свендровским, Г.И. Неруш, В.М. Златкисом); В.А. Лопухиным - §5.7 (совместно с Д.К. Шелест, П.Н. Салминым, P.M. Галиулиным); В.К. Урбановичем - §5.2 (совместно с В.П. Малышевским, А.П. Перелыгиным, В.И. Сырямкиным, А.А. Фоминым); А.А. Петровым - §2.2, 2.4 и приложение; И.В. Шамановым - §5.1 (совместно с C.В. Петуховым, М.М. Ланге, А.П. Парфеновым); О.Д. Киселевым - § 5.9; О.Л. Раппопортом - §5.10 (совместно с А.Н. Кравченко, Ю.А. Орловым, Г.А. Вихровым); Ю.Д. Жаботинским - § 5.11.

Авторы искренне благодарят всех специалистов, любезно предоставивших информацию о своих разработках в области систем технического зрения, а также рецензентов, чьи советы и замечания авторы учли при подготовке рукописи к печати.

Авторы будут признательны за все критические замечания и пожелания и просят присылать их по адресу: 634055, Томск, а/я 2211, МГП "РАСКО”.

↑ 1.1. Общие сведения о системах технического зрения роботов

Под техническим зрением в робототехнике понимают процесс восприятия роботом окружающих объектов с помощью датчиков оптической информации, оценки местоположения объектов и их распознавания на основе полученной видеоинформации. Системы технического зрения (СТЗ) состоят из датчиков оптической информации (ДОИ) и средств обработки и анализа изображения и других устройств. Средства обработки и анализа изображения реализуются на микроЭВМ или микропроцессорах. Разработке СТЗ придается, большое значение во всех развитых странах мира. Бурно растет рынок СТЗ.

Система технического зрения в общем случае должна обеспечивать 1) восприятие (регистрацию) первичной информации - исходного изображения, 2) формирование модели ситуации на основе первичной зрительной информации для последующей обработки (аналоговая картинная модель, цифровая модель и т.п.), 3) поиск объектов, 4) классификацию объектов, 5) определение местонахождения объектов в рабочей зоне, 6) определение ориентации объектов в пространстве или на плоскости, 7) измерение характерных параметров объекта или совокупности объектов (числа объектов, геометрических размеров, площади, цвета и т.п.).

Обобщенная структурная схема технического зрения робота (рис. 1.1) содержит основную цепь регистрации изображения, обработки и формирования управляющих сигналов. Основная цепь СТЗ связана с датчиками изображения (ДИ^. Вспомогательная цепь 2 связана с дополнительным датчиком изображения ДИд, конструктивно совмещенным с манипулятором робота. Цепь 1 может быть использована для поиска объекта манипулирования (ОМ) и его опознавания, наведения схвата робота на объект. Точное наведение (корректировка положения манипулятора) осуществляется с помощью вспомогательной цепи с датчиком ДИд. Третья, четвертая и пятая цепи управления предназначены для настройки СТЗ, на выполнение определенной задачи путем изменения алгоритма обработки изображения, положения датчиков ДИА... ДИд (изменения фокусировки, диафрагмы), положения и режима работы осветителя (ОС). Шестая цепь управления предназначена для управления формирователем рабочей зоны (например, механизмом смещения или конвейером), осуществляющим подачу ОМ в рабочую зону.

В практических схемах СТЗ могут отсутствовать те или иные цепи обратной связи, иметь различный тип и степень развития других устройств, но всегда имеется основная или вспомогательная цепь управления с датчиком изображения [1.2].

↑ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В книге впервые сделана попытка обобщить результаты проектирования, разработки, исследования и эксплуатации СТЗ различного назначения. Необходимо отметить, что область применения СТЗ расширяется (например, планируется использовать СТЗ для измерения диаметра провода, контроля плотности и вмятины оболочки хлопковых коконов, контроля чистоты стеклянных поверхностей емкостей, проверки спелости фруктов и овощей и др.). В силу ограниченного объема в книге не нашли отражение перспективные СТЗ, основанные на принципе функционирования зрительных систем живых организмов (биоструктуры).

В перспективе развития расчета, проектирования и создания элементной базы СТЗ отметим следующие нерешенные задачи:

1. Разработка новых и совершенствование известных алгоритмов (адаптивных) эффективной (с высокой точностью и быстродействием) обработки видеоинформации (включая цветную обработку изображения).

2. Синтез быстродействующих вычислительных структур обработки видеоинформации.

3. Синтез и анализ СТЗ с учетом характеристик внешнего (технологического) оборудования и меняющихся условий работы (изменение освещенности, влияние вибрации и др.), т.е. создание адаптивных СТЗ, обеспечивающих заданные функцио^ нальные качества.

4. Разработка метрологического обеспечения СТЗ.

5. Создание САПР СТЗ.

6. Разработка более совершенной элементной базы СТЗ (эффективных видеопроцессоров, включая реализацию их в виде БИС), адаптивных датчиков оптической информации, имеющих входы управления от ЭВМ, прецезионных, быстродействующих, дешевых, простых и малогабаритных механизмов смещения и разворота объектов,рабочей зоны и др.