Введение к работе
актуальность темы исследования. Автоматизация производства с применением обототехнических комплексов (РТК) является одним из определяющих фак-оров повышения эффективности в промышленном производстве. На сего-дашний день актуальными в этом направлении являются работы по разработ-е и созданию систем, способных самостоятельно ориентироваться в окру-сающей обстановке и распознавать объекты различной формы. Решение этого омплекса задач обуславливает необходимость разработки и исследования ме-одов, позволяющих роботу самостоятельно в автоматическом режиме восста-авливать форму окружающих его объектов. Многие ведущие зарубежные и течественные ученые (Б.К.П. Хорн, Канатани, К. Ватанабе, Д.Е.Охоцимский и р.) считают, что при решении этой задачи можно успешно использовать сис-емы технического зрения (СТЗ).
Известно, что из всех методов восстановления форм объектов, базирующихся на системах технического зрения, наименее всего изучен и исследован [етод, использующий в качестве исходной информации - информацию о полу-онах. Объективные же предпосылки по использованию данного метода в зри-ельных системах РТК имеются. Существуют достаточно много производств, це все детали поступающие на сборку покрыты однотонным технологическим зунтом. Кроме этого, современное оборудование СТЗ позволяет с высокой азрешающей способностью дискретизировать яркостные картины по полуто-ам.
Основываясь на этих фактах, можно сделать вывод об актуальности зада-н восстановления форм объектов по полутоновой информации.
Решение задачи по восстановлению форм объектов невозможно без зна-йя параметров калибровки СТЗ, которые определяют проецирующий аппарат, налга этого направления исследований показывает, что существующие мето-а автоматической калибровки не удовлетворяют требованиям надежности и
4 достоверности. Учитывая выше сказанное можно сформулировать цель диссер
тационной работы.
Целью исследования являются разработка геометрической модели кг либровки систем технического зрения и исследование вопросов восстановлю ния формы объектов по полутоновым цифровым изображениям.
Основные задачи исследования:
разработка надежного метода калибровки, позволяющего с высоко степенью достоверности рассчитать информацию о проецирующе аппарате системы технического зрения;
разработка метода восстановления видимой части поверхности объе* тов сложной формы по полутоновой информации;
разработка метода моделирования яркостной поверхности калибре вочной сферы, который позволил бы восстанавливать форму распозш ваемых деталей без калибровочного объекта;
разработка программно-технического комплекса, реализующего разрг ботанные методы и алгоритмы.
Методы исследования. Результаты исследований, выполненных в работі базируются на основных положениях начертательной, проективной, дифф< ренциальной и вычислительной геометрий, математического анализа, теори дифференциальных уравнений и других смежных наук.
Теоретической базой для выполнения основной части диссертационно работы послужили исследования К. Ватанабе, Р. Гонсалеса, К. Канатани, Ь Фу, Б.К.П. Хорна, С.С. Ванга, Л.Л. Ванга, Р.К. Ленз, М. А. Пенна, В.Х. Ца; Д.Е. Охацимского, А.Н. Писаревского, Н.Ф. Четверухина, В.В. Найханова и щ Теоретической основой для решения задач по моделированию кривых и пс верхностей послужили работы Н.Ф. Четверухина, И.И. Котова, A.M. Тевлині С.А. Фролова, Н.Н. Рыжова, В.И. Якунина, Г.С. Иванова, В.Е. Михайлеша В.А. Бусыгина, А.Д. Тузова, Дж. Альберга, Р. Безье, П. Фюргесона, А. Фокс; М. Пратта и др.
— 5
Научная новизна работы заключается:--— -—...
в разработке нового метода калибровки системы технического зрения с — спользованием аппарата проективной геометрии, позволяющего автоматизи-овать определение внутренних и внешних параметров калибровки ;
в усовершенствовании метода восстановления видимой части поверх-ости объектов сложной формы по полутоновой информации;
в исследовании и установлении закономерностей влияния различных іакторов на форму яркостной поверхности калибровочной сферы;
- в разработке и исследовании методов моделирования яркостной по-
ерхности калибровочной сферы, что позволило исключить необходимость фи-
яческого наличия калибровочного объекта из процесса восстановления формы
оверхности объекта.
Практическая ценность. Разработанные в диссертационной работе мето-ы и алгоритмы калибровки систем технического зрения и восстановленш юрмы объектов по полутоновой информации могут быть использованы при оздании робототехнических комплексов. На защиту выносится:
метод автоматической калибровки систем технического зрения;
модернизация метода восстановления формы объемных деталей по полутоновой информации;
методика моделирования яркостной поверхности калибровочной сферы;
программно-технические комплексы, позволяющие автоматизировать процесс калибровки СТЗ и процесс восстановления формы объектов по полутонам.
Апробация работы. Результаты, полученные в ходе выполнения диссер-ационной работы докладывались и были представлены в виде тезисов на раз-ичных конференциях: на Межгосударственной научной конференции Геометрические вопросы САПР" (Улан-Удэ, 1993); на Международной кон-
ференции по компьютерной геометрии и графике "КОГРАФ-96" (Н-Новгород 1996); на Всероссийской научной конференции "Нейроинформатика и ее при ложения" (Красноярск, 1996); на Всероссийской научной конференции "Ролі геометрии в системах искусственного интеллекта и САПР" (Улан-Удэ, 1996) на шестой международной конференции "COMPUGRAPHICS-97" (Виламора Португалия, 1997).
Публикации. Результаты теоретических и прикладных исследований бы ли опубликованы в 12 научных статьях и отражены в отчете по госбюджетноі теме ЕЗН 1.4.96 "Исследование геометрических вопросов проблемы искусст венного интеллекта", подана заявка на патент РФ №98103621/28, 8 приоритс от 24 февраля 1998 г. "Способ автоматического'расчета формы объемных Tej по полутоновым изображениям"
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Ра бота содержит 121 страниц основного текста, 73 рисунков, 5 таблиц и 118 на именований использованных литературных источников, приложения.