Введение
ГЛАВА 1. Системы объемного технического зрения и обзор методов распознавания 3D объектов 13
1.1. Актуальность проблемы 13
1.2. Обзор систем объемного зрения и их применения 19
1.2.1. Дальнометрические системы 20
1.2.2. Системы стереозрения 21
1.2.3. Системы со структурированной подсветкой 22
1.3. Обзор методов описания объемных объектов 27
1.3.1. Трехмерные каркасные модели 28
1.3.2. Модели типа «Поверхность-ребро-вершина» 29
1.4. Обзор методов распознавания трехмерных объектов 30
1.4.1. Распознавание объектов по их моделям с использованием процедуры совмещения 31
1.4.2. Распознавание на основе сопоставления исходных данных с реляционными моделями 32
1.5. Постановка задача 34
Выводы по главе 1 38
ГЛАВА 2. Метод выделения характеристических точек на 3D изображениях 39
2.1. Выходные данные телекамеры Artec LTM 39
2.2. Фильтрация исходных данных 42
2.3. Алгоритмы сегментации сцены 45
2.3.1. Первый способ – использование направляющих косинусов 45
2.3.2. Второй способ – анализ параллельности треугольников 46
2.3.3. Третий способ – последовательный анализ соседних треугольников 48
2.3.4. Сравнение алгоритмов сегментации 50
2.4. Выделение характеристических точек объектов 51
2.4.1. Методы выделения характерных признаков 2D изображений 52
2.4.2. Способ описания плоскости сегмента 55
2.4.3. Оценка точности описания плоскости сегмента 56
2.4.4. Определение характеристических точек объекта 59
2.4.5. Экспериментальные исследования метода выделения характеристических точек объектов 62
Выводы по главе 2 64
ГЛАВА 3. Метод обнаружения многогранных пространственных объектов 65
3.1. Общий подход к обнаружению 65
3.2. Определение пространственного расположения характеристических точек 66
3.2.1. Способ описания многогранных пространственных объектов по характеристическим точкам 67
3.2.2. Определения параметров характеристических точек объекта 69
3.2.3. Определение связей выбранной точки с другими характеристическими точками объекта 70
3.2.4. Определение параметров характеристических точек реальных объектов 72
3.3. Алгоритм обнаружения многогранных пространственных объектов 73
3.3.1. Процедура сравнения значений группы углов 75
3.3.2. Определение соответствия между характеристическими точками реального объекта и модели 77
3.3.3. Оценка результатов сравнения 83
3.4. Результаты обнаружения реальных объектов 84
Выводы по главе 3 87
Глава 4. Определение траектории движения манипулятора по результатам обнаружения объекта 88
4.1. Способ совмещения модели и объекта 88
4.1.1. Исходная информация для совмещения модели с объектом 89
4.1.2. Этапы совмещения пространственной модели с реальным объектом 91
4.2. Способ определения следующей точки наблюдения 95
4.2.1. Алгоритм выбора следующей точки наблюдения 96
4.2.2. Расчет координат следующей точки наблюдения 98
4.3. Построение траектории движения робота в следующую точку наблюдения 101
4.3.1. Алгоритм управления движением мобильного робота в заданную точку 102
4.3.2. Обратная кинематическая задача манипулятора PUMA 103
4.4. Результаты поиска объектов из двух точек наблюдения 109
Выводы по главе 4 112
ГЛАВА 5. Экспериментаные исследования системы обнаружения 113
5.1. Программное обеспечение системы обнаружения 113
5.1.1. Архитектура программного обеспечения 113
5.1.2. Интерфейс программы 115
5.2. Разработка стенда обнаружения объектов с манипулятором 118
5.3. Экспериментальные исследования системы обнаружения 124
5.3.1. Обнаружение образца противотанковой мины Топфмина 4531 124
5.3.2. Обнаружение образца мины Betonmine 126
5.3.3. Обнаружение образца мины ТМД-40 128
5.3.4. Обнаружение несимметричного многогранного пространственного объекта 129
5.4. Оценка работоспособности системы зрения при различных условиях роботы 131
5.4.1. Обнаружение произвольно расположенных объектов 131
5.4.2. Обнаружение плохо различимых объектов 133
5.4.3. Обнаружение цветных объектов 137
5.4.4. Влияние освещенности сцены 138
5.5. Анализ точности измерения размеров и координат объектов 139
Выводы по главе 5 143
Основные результаты и выводы 144
Список использованных источников
