<<
>>

Структурно-функциональная организация оптико­электронного устройства трехмерного технического зрения с множественными источниками изображений

Структурно-функциональная организация, разработанного модульного оптико-электронного устройства, являющаяся четвертым выносимым на защиту положением, изображения на рисунк. 3.3, 3.4 [81].

Устройство в своем содержит вычислительные модули в составе ПЛИС, выполняющих операции согласно разработанному методу. В качестве интерфейса взаимодействия используется самостоятельно разработанный проприетарный протокол.

Функциональность вычислительного модуля системы технического зрения реализована составе изделия на базе программируемой логической интегральной схемы. Функционирование модуля получения, предварительной обработки и передачи изображений реализовано в составе интегрального изделия, состоящего из камеры и микрокомпьютера.

Новизной устройства являются введение модулей вычисления спектральных и структурных признаков, вычисления характерных точек, модуля синтеза графа характерных точек, коммуникационного модуля, модуля формирования дескрипторов, модуля формирования текстурных признаков, модуля вычисления специальных признаков и связей между ними [82].

Рис. 3.3 - Структурно-функциональная организация модульного оптико­электронного устройства: структурно-функциональная организация модуля получения, предварительной обработки и передачи изображений

Рис. 3.4 - Структурно-функциональная организация модульного оптико­электронного устройства: структурно-функциональная организация вычислительного модуля системы технического зрения

Модуль получения предварительной обработки изображений и передачи данных состоит из следующих блоков: оптико электронного датчика, включающего в себя оптическую систему и приемник изображения, аналого­цифрового преобразователя, буфферного запоминающего устройства, модуля управления, системы ориентации оптико-электронного датчика, модуля поиска примитивов и характерных точек, модуля формирования дескрипторов, модуля построения графа характерных точек, модуля передачи данных по сети, модуля вычисления спектральных признаков, модуля вычисления текстурных признаков, модуля формирования контуров, системного контроллера и модуля формирования пакетов данных.

Разработанное устройство работает следующим образом. Изображение рабочей сцены фокусируется оптической системой и поступает в приёмник изображения. В приемник изображения предварительно введены параметры, к которым относится яркость, контрастность, чувствительность, выдержка,

фокусное расстояние в случае, если оптическая система является варифокальной.

Каждый кадр изображения с приемника изображения представляет собой совокупность отчётов яркости сигнала. Данные аналоговые отсчеты яркости преобразуются аналого-фицровым преобразователем в цифровые значения и поступают в буферное запоминающее устройство. Буферное запоминающее устройство обеспечивает компенсацию неравномерности работы модуля при обеспечении работы в режиме реального времени, а также сохранение нескольких кадров изображений для последующей обработки. После получения всего кадра изображения, системный контроллер подает команду отдельным модулям, которые начинают вычисление заданных характеристик.

Первоначально вычисления начинает модуль поиска примитивов и характерных точек. Выделенные согласно заданному алгоритму характерные точки поступают в модуль формирования дескриптора, где формируется так называемый дескриптор-описатель, который уникально обеспечивает описание данной точки. В результате формируется набор характерных точек. Далее дополнительно вычисляются спектральные признаки локальной области изображения и сегменты изображений.

В модуле построения графа характерных точек определяется взаимосвязь взаимного положения найденных точек. Для каждой точки вчисляются координаты ближайших соседей к данной точке и определяются угловые координаты, определяющие направления на текущую точеку. В результате формируется расположение характерных точек в единой взимосвязи друг с другом.

Далее системный контроллер проверяет погрешности вычисления текстурных признаков сегментов и контуров объектов для каждой характерной

точки. Системный контроллер исключает из дальнейшей обработки заведомо ложные характерные точки, которые были сформированы в результате распознавания шума, как полезного объекта.

Полученный набор значений передаётся от системного контроллера в модуль формирования пакета данных и далее после формирования пакетов они поступают в модуль передачи данных по сети. После описания рассмотренным образом очередного кадра изображения модуль передачи данных по сети передаёт сформированный пакет для дальнейшей обработки в вычислительный модуль.

Вычислительный модуль работает следующим образом. Полученные пакеты данных через модуль передачи данных с каждого оптико электронного датчика сохраняются в оперативном запоминающем устройстве с привязкой ко времени их получения и индексу оптико электронного датчика. Для каждого полученного набора параметров модуль вычисления характерных особенностей повторно производит вычисление характерных особенностей с целью их уточнения и записывает их в оперативное запоминающее устройство. Модуль сопоставления фрагментов объектов извлекает из оперативного запоминающего найденные характерные особенности для каждой пары стереокадров. Модуль сопоставления фрагментов объектов находит наиболее близкие фрагменты объектов, соответствующие двум одинаковым объектом реальной рабочей сцены. В результате формируется множество характерных точек, принадлежащих одному объекту. Данное множество поступает в модуль вычисления трехмерных координат точек. Модуль вычисления трехмерных координат точек передает их модуль построения трехмерных объектов. В свою очередь модуль построения трехмерных объектов совместно с модулем вычисления взаимного положения объекта оценивает точность полученных трехмерных координат и возможность их принадлежности одним и тем же

объектам. После этого полученные значения передаются в модуль синтеза объектов рабочей цены, который выполняет формирование объектов на основе анализа их трехмерных координат. Полученная совокупность объектов с привязкой к единой системе в трёхмерном пространстве рабочие сцены поступает в модуль передачи выходных, который передает расчитанные значения.

Для исследований разработанного оптико-электронного устройства с множественными источниками изображений и оценки корректности построения математической модели, метода и алгоритмов разработан и изготовлен аппаратно-программный стенд.

4

<< | >>
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 Структурно-функциональная организация оптико­электронного устройства трехмерного технического зрения с множественными источниками изображений:

  1. МЕТОД, АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ И СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА ТРЕХМЕРНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
  2. 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
  3. 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ УСТРОЙСТВОМ ТРЕХМЕРНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
  4. Анализ методов и устройств трехмерного технического зрения и методов калибровки
  5. Алгоритм калибровки системы оптико-электронных датчиков в оптико-электронном устройстве
  6. Вычисление параметров оптико-электронных датчиков в составе оптико-электронного устройства
  7. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ВЫЧИСЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ КООРДИНАТ ОБЪЕКТОВ РАБОЧЕЙ СЦЕНЫ
  8. 2.6 Модель синтеза множества характерных точек и обобщения сегментов и контуров объектов полученных с разных оптико­электронных датчиков
  9. Ввод изображения оптико-электронным датчиком
  10. Иванов Борис Сергеевич. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В АЛЮМОКОМПОЗИТАХ СИСТЕМ Al-Cu, Al-Ni-Cu, Al-Mg ПРИ МОДИФИЦИРОВАНИИ ИХ КЕРАМИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва 2019 г., 2019
  11. Шляхов Станислав Владимирович. РАЗВИТИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ К РЕШЕНИЮ НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ПЛАСТИНОК C КРИВОЛИНЕЙНЫМИ УЧАСТКАМИ КОНТУРА. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Орёл - 2019, 2019
  12. 2.7 Вычисление трехмерных координат сопоставленных точек
  13. 2.2 Фильтрация изображения
  14. 3.4.1. Образцы со структурными дефектами.
  15. 2.4 Сегментация и построение контуров изображений объектов