Исследование систем управления манипулятором MR-999Е
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
»ов в общем случае должна допускать значительные отклонения (различное начертание) в распознаваемых символах [12]. В наиболее сложном случае распознаются рукописные символы. Однако число типов распознаваемых символов всегда ограничено. Наибольшая достоверность распознавания достигается при использовании шаблона при анализе печатных шрифтов, специально предназначенных для оптического считывания, например ОКР-А и ОКР-Б (OCR-A и OCR-B).
Параметры положения. Детали, с которыми работает робот-сборщик, могут располагаться в любой точке в пределах поля зрения и иметь произвольную ориентацию. Хотя для распознавания детали требуется ее описание, инвариантное к параметрам положения, определение значений этих параметров также является важной функцией анализатора визуальной информации. Значения параметров положения используются при выполнении последующих операций. Задача распознавания символов упрощается тем, что, хотя строчки символов могут быть наклонными, отдельные символы обычно попадают в поле зрения распознающей системы в довольно жестко фиксированном положении, измерять параметры которого нет необходимости.
Число объектов. Естественно требовать от визуального анализатора робота-сборщика умения работать с несколькими одновременно находящимися в поле зрения и расположенными случайным образом деталями. Решение задачи разделения объектов при распознавании символов облегчается тем, что заранее известны размеры и курсив символа (в случае распознавания печатных символов). Такая информация позволила создать приемы разделения соприкасающихся символов [1]. В настоящей работе не ставится задача различить соприкасающиеся объекты. Их совокупный силуэт будет восприниматься как единый, предположительно неизвестный объект.
Отсутствие ограничения на количество типоразмеров объектов, с которыми приходится работать распознающей системе, приводит к необходимости создавать полное описание формы для каждого образа. Впрочем, существует несколько основных параметров, которые однозначно определяются для контура любой конфигурации. Используя их, можно получить ценную информацию о типе и положении объекта.
В число этих параметров входят: площадь, периметр, минимальный охватывающий прямоугольник (размеры), центр площади (центроид), радиус-вектор минимальной длины (длина и направление), радиус-вектор максимальной длины (длина и направление), характеристики отверстий (количество, размер, расположение).
Значения площади и периметра - простейшие инвариантные к ориентации и расположению характеристики. При решении задачи распознавания объекта использовался безразмерный "коэффициент формы" - (площадь)/(периметр). Координаты вершин минимального охватывающего прямоугольника дают некоторую информацию о форме и величине объекта, но их значение зависит от его ориентации. Центр площади это точка, которая легко определяется для любого объекта независимо от его ориентации, вследствие чего центр площади играет важную роль при обнаружении и распознавании объекта. Он же задает начало радиус-вектора, соединяющего центр площади с точкой, лежащей на границе объекта. В принципе, радиус-векторы максимальной и минимальной длины могут быть полезны при распознавании и определении параметров положения объекта.
Обычно в промышленных деталях имеются отверстия. Их количество - тоже полезная характеристика. Отверстия могут распознаваться как объекты некоторой формы и размера, определенным образом ориентированные относительно основного объекта, в котором они обнаружены.
Наиболее удобный способ получения подробного описания произвольного геометрического объекта и установления связности образа - это прослеживание границы. Прослеживание начинается с выбора произвольной точки, лежащей на черно-белой границе проекции объекта. Затем выполняется алгоритм, последовательно определяющий смежные точки, лежащие на границе, до тех пор, пока не будет совершен полный обход контура. Последовательно записывая направления движения вдоль границы от каждой текущей точки к последующей, получаем одномерное описание проекции объекта, содержащее информацию о его форме. Такие цепочки направлений всесторонне изучались Фрименом [13]. Когда граница прослежена, легко определить площадь, периметр, центр площади и охватывающий прямоугольник. Описание границы также удобно и для определения радиус-векторов.
Прослеживание границы устанавливает связность анализируемого объекта. Продолжая просмотр в поисках следующих объектов, можно повторно обнаружить уже отслеженную границу.
Чтобы избежать этого, Розенфельд предлагает во всех точках, просмотренных программой отслеживания границы, заменять единицы на двойки для первого обрабатываемого объекта, на тройки - для второго объекта и т.д. (единица соответствует объекту или "черному" элементу растра в исходном образе, а ноль соответствует фону или "белому" элементу). Но такой подход требует более одного бита для представления каждой точки исходного образа, и из-за этого не годится для систем с малым размером памяти.
Авторы предлагают для решения этой задачи использовать оператор поточечного дифференцирования или выделения границы, применяя его сразу же после считывания образа телекамерой. Этот оператор заменяет все единицы в образе на нули, за исключением точек, лежащих на границе черного и белого полей. Полученные с помощью ЭВМ контуры квадрата и круга, расположенных в поле зрения камеры, приведены на рис. 1.