Файл: Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы..pdf

Полное совпадение объекта с эталоном в пространстве выбранных признаков, как правило, не достигается, поэтому задается допусти­ мое различие между эталоном и изображением, в пределах этого различия и проверяется их совпадение.

Если обозначить исходное изображение объекта F (i, /), эталон Е (/, i)y а вычисленное различие Т, то процедуру сравнения можно формально записать как

Здесь индексы i и / характеризуют положение элементов в дискрет­

Покажем особенности метода сравнения с эталонами при ис­ пользовании некоторых систем признаков. Если в качестве призна­ ков выбраны площадь и периметр изображения, размеры вписанных и описанных фигур, момент инерции и подобные геометрические свойства, то следует учесть масштабирование и на этапе предвари­ тельной обработки нормировать изображения по какому-либо пара­ метру. Например, площадь описанного прямоугольника или окруж­ ности нормируется квадратом периметра изображения, а периметр — значением корня квадратного из площади изображения.

классе изображений имеются объекты, которые невозможно разли­ чить по одному признаку изображения, и для правильного распо­ знавания необходимо использовать несколько признаков. От метода сравнения изображения и эталона по векторам признаков метод графов отличается тем, что в нем на каждом этапе сравнения про­ исходит отбор возможных решений. Таким образом, число возможных решений задачи распознавания уменьшается на каждом этапе срав­ нения.

определенные признаки изображения. Например, оператор А про­ водит классификацию изображения по длине и высоте описанного

112

Оно достигается при полном совпадении изображения с эталоном.

при совпадении эталона с изображением достигает максимального значения, равного единице.

Использование корреляционного метода и метода прямого срав­ нения с эталоном предъявляет к процессу предварительной обра­ ботки изображений общие требования. Они заключаются в том, что изображение и эталон должны быть одинаково ориентированы, иметь равный масштаб и не быть сдвинутыми друг относительно друга в поле изображения. Другим свойством этих методов, кото­ рое следует учитывать, является необходимость использования большого количества эталонов. Это особенно важно в тех случаях, когда решаются задачи распознавания объектов изменением их проекции.

Алгоритмы вычисления параметров положения объекта. Под параметрами положения объекта обычно понимаются три значения

чах обрабатываются двумерные сцены, и под параметрами положения

113

понимают две координаты на плоскости и угол наклона оси симметрии объекта к одной из координатных осей.

Алгоритмы вычисления параметров положения объектов на двумерных изображениях сцены могут быть реализованы, если на изображении с несколькими объектами выделен один из них или если задано изображение с одним объектом. В простейшем случае для определения положения объекта достаточно вычислить коорди­ наты центра описанного прямоугольника. Определяются максималь­ ная и минимальная абсциссы /1Пах и /пГп, и ординаты i]mx и imln, на которые в кадре попадает изображение объекта. В некоторых за­ дачах требуется определять «центр масс» изображения, тогда вме­ сто используется функция яркости

l i f i j V U

Как уже указывалось, задача определения ориентации плоского

114

Если теперь, используя подстановку, записать выражение для момента / е в системе координат X * C Y * н приравнять его нулю, то придем к уравнению

Приведем в заключение еще одну формулу для вычисления на­ клона оси объекта. Эта формула широко применяется для определе­ ния наклона аппроксимирующих прямых п получена но методу на­ именьших квадратов:

2t 2/ ^

Однако выражение (4.18) позволяет вычислить наименьший угол

Алгоритмы обработки информации от сканирующего дально­ мера (СД) обзорно-информационной СТЗ. Информация от СД сооб­ щается роботу, движущемуся в недетермированной среде.

Алгоритм обработки информации от СД об объектах манипули­ рования строится таким образом, чтобы выполнить основную задачу - обеспечение безопасности движения транспортного средства, рабо­ тающего, например, в условиях цеха. Обработка информации про­ водится в три этапа.

1. С помощью пороговой фильтрации строится шкала препят­ ствий d (/г), где признак d характеризует близость препятствия в дан­ ном направлении сканирования п внешней среды (рис. 4.7).

2. Проводятся обобщение и фильтрация выбросов шкалы пре­ пятствий d (п), на основе которых выделяются области препятствий

ипроходов.

3.Производится оценка выделенных проходов и определение направления движения с учетом решаемой роботом задачи.

1 1 5

На начальном этапе проводится очередное измерение и обрабаты­ ваются его результаты. Организация предварительной обработки диктуется техническими особенностями дальномера. В результате вычисляется текущий признак d t и п для проведенного измерения. Далее осуществляется формирование текущей шкалы препятствий d (п) следующим образом. После вычисления очередного текущего направления движения всем признакам шкалы присваивается зна­ чение минус 1. В дальнейшем полученное для данного направления dt значение признака сравнивается с соответствующим значением при­ знака шкалы препятствий d (п), и в шкалу препятствий записыва­ ется более приоритетный из них (наибольший).

На следующем этапе проводится фильтрация шкалы препятствий. Целесообразны два алгоритма подобной фильтрации.

Первый из них производит фильтрацию признаков на основе статистической или приоритетной обработки в заранее заданных областях наблюдения (секторах). Второй алгоритм на основе шкалы препятствий формирует массивы данных п (k)y d (k), исключая вы­ бросы и объединяя лучи (или направления) с одинаковыми приз­ наками, где k — номер прохода или препятствия.

Параллельно с указанной фильтрацией осуществляется формиро­

Из всех возможных проходов для мобильного робота выбирается наиболее широкий или наименее удаленный от заданного направле­ ния движения. Алгоритм управления представлен на рис. 4.8. (Более подробно см.: Обзорно-информационная система макета мо­ бильного робота/Д. Е. Охоцимский, В. А. Веселов, В. Г. Кузне­ цов и др. Припринт. 1982, № 45. М., ИПМ им. М. В. Кел­ дыша.)

Основным режимом является движение вперед с огибанием пре­ пятствий. Разворот на месте осуществляется с постоянным визуаль­ ным контролем, при этом сектор обзора дальномера ориентирован так же, как и при движении вперед, — прямо по курсу, и разворот оканчивается, когда выбранный проход попадает в поле зрения СТЗ.

1К>