<<
>>

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ВЫЧИСЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ КООРДИНАТ ОБЪЕКТОВ РАБОЧЕЙ СЦЕНЫ

Как отмечено выше, актуальность работы обусловлена необходимостью совершенствования методов и средств обработки изображений для решения задач анализа и распознавания трехмерных объектов рабочей сцены в задачах промышленности, медицины, народного хозяйства и научной сферы.

К настоящему времени известно достаточно большое количество исследований, проводимых как отдельными учеными, так и большими коллективами, направленными на совершенствование методов и средств обработки изображений. Разработаны аппаратные модули, алгоритмическое обеспечение и общедоустпные библиотеки технического зрения и синтеза трехмерных изображений, такие как opencv, opengl, которые облегчают создание специализированных методов и устройств обработки изображений.

Тем не менее, широкий спектр задач на сегодняшний день остаются нерешенными. В частности, весьма хорошо исследованы методы, базирующиеся на анализе и построении устройств трехмерного технического зрения для случаев, когда используются один или два оптико-электронных датчика. Обязательным условием является, что эти видеокамеры должны быть предварительно откалиброваны. При этом задача калибровки исследована и решена с необходимой точностью только для классического расположения оптико-электронных датчиков (ОЭД) - для ОЭД с параллельными оптическими осями.

Несмотря на то, что на практике задача бинокулярного технического зрения встречается достаточно часто, она не удовлетворяет всем практическим

аспектам и требованиям, которые возникают в современной промышленности и научных исследованиях. В частности , при реализации систем технического зрения в промышленности возникает задача реализации бинокулярного технического зрения в условиях, когда оптические оси оптико-электронных датчиков не параллельны друг другу , сами оптико-электронные датчики находятся на некотором смещении друг относительно друга не только по горизонтали, но и по вертикали и по глубине.

Для такого случая не развиты ни методы калибровки системы из оптико-электронных датчиков, ни методы вычисления трехмерных координат.

Кроме того, актуальным остается вопрос наилучшего выбора пар оптико-электронных датчиков для стереозрения в условяих, когда оптико­электронных датчиков более двух с общими пересекающимися областями наблюдения рабочей сцены. В этом случае необходимо решить вопрос выбора наилучших с точки зрения точности бинокулярного технического зрения оптико-электронных датчиков по изображениям которых далее решать задачу вычисления трехмерных координат.

В рамках настоящей работы термины «бинокулярное зрение» и «стереоскопическое зрение» считаем синонимами.

Большое внимание в научной литературе уделяется распознаванию, построении карты глубины и анализу изображений, содержащих одного или нескольких объектов в устройствах при заранее откалиброванных ОЭД. Проблемой, которая не решена на данный момент, является анализ изображений объектов и вычисления их трёхмерных характеристик в пространстве рабочей цены в условиях, когда данную рабочую цену наблюдают с нескольких территориально распределенных оптико­электронных датчиков. Задача обусловлена практической необходимостью для

решения задач распознавания объектов в больших по пространствам территориях. Сложность же заключается в том, что для точного решения задачи необходимо решение и задач калибровки, и задач трехмерного восприятия и задач сопоставления точек и трекинга объектов.

Одной из проблем при решении указанной задачи, является то, что две и более ОЭД должны иметь общие области на изображениях, а также должно быть известно взаимное положение и параметры калибровки этих оптико-элеткронных датчиков. Кроме того изображения объектов могут перекрываться другими объектами или конструктивными элементами промышленного объекта. Для обеспечения полного перекрытия поля зрения крупных промышленных и иных крупных объектов используется несколько оптико-электронных датчиков одновременно. Для решения задачи вычисления трехмерных координат объектов по изображениям с этих датчиков должны быть сопоставлены ключевые точки объектов, что также недостаточно проработано на данный момент времени в известных работах для случаев получения изображений объектов с разных точек наблюдения вследствие перспективных различий в получаемых изображениях объектов.

Таким образом, объективно сложилось практическая необходимость развития методов и устройств анализа и вычисления параметров объектов в трёхмерном пространстве рабочий сцены при большой протяженности рабочей цены в уловиях нескольких источников изображений. Отдельно вследствие территориальной распределенности оптико-элеткронных датчиков должны быть разработаны подходы передачи данных в единый модуль обработки .

Традиционные подходы для калибровки подразумевают, во-первых, параллельные оси визирования обоих общих электронных датчиков и идентичные параметры внутренних величин оптико электронных датчиков,

что невозможно в сформулированной задаче. Поэтому необходимо в рамках данной работы выполнить совершенствование методов калибровки, которые обеспечат повышение точности вычисления взаимного пространственного положения оптико электронных датчиков, входящих в единую оптико­электронную систему.

Важным аспектом, который также должен быть решен в рамках данной работы, должно быть создание специализированных аппаратно ориентированных алгоритмов сопоставления объектов, которые позволяют решить задачи вычисления трехмерных координат в пространстве рабочей сцены [1].

Проведен анализ известных методов и устройств обработки изображений, обеспечивающих предварительный анализ и вычисление данных об объектах рабочей сцены для последующего построения трехмерной рабочей сцены.

Показано, что в достаточной мере исследованы и реализованы на базе традиционных и специализированных вычислительных устройств задачи вычисления пространственного положения объектов с использованием бинокулярных оптико-электронных устройств, состоящих из системы предварительно откалиброванных оптико-электронных датчиков.

1.1

<< | >>
Источник: Фролов Михаил Михайлович. МЕТОД, АЛГОРИТМЫ И МОДУЛЬНОЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ТРЕХМЕРНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ИЗОБРАЖЕНИЙ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Курск - 2019. 2019

Еще по теме ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ВЫЧИСЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ КООРДИНАТ ОБЪЕКТОВ РАБОЧЕЙ СЦЕНЫ:

  1. 2.7 Вычисление трехмерных координат сопоставленных точек
  2. Метод формирования тремерной рабочей сцены при использовании нескольких оптико-электронных датчиков
  3. Анализ методов и устройств трехмерного технического зрения и методов калибровки
  4. Методы вычисления параметров и сопоставления характерных точек объектов
  5. Алгоритм формирования тремерной рабочей сцены при использовании нескольких оптико-электронных датчиков
  6. МЕТОД, АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ И СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА ТРЕХМЕРНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
  7. Фролов Михаил Михайлович. МЕТОД, АЛГОРИТМЫ И МОДУЛЬНОЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ТРЕХМЕРНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ИЗОБРАЖЕНИЙ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Курск - 2019, 2019
  8. Вычисление параметров оптико-электронных датчиков в составе оптико-электронного устройства
  9. Структурно-функциональная организация оптико­электронного устройства трехмерного технического зрения с множественными источниками изображений
  10. 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ УСТРОЙСТВОМ ТРЕХМЕРНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
  11. 4.2 Методика проведения экспериментальных исследований
  12. 2.4 Сегментация и построение контуров изображений объектов
  13. 2.6 Модель синтеза множества характерных точек и обобщения сегментов и контуров объектов полученных с разных оптико­электронных датчиков