АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЗАДАЧА ТРЕКИНГА ОБЪЕКТОВ В ВИДЕОПОТОКЕ 6
1.1 Постановка задачи трекинга объекта 6
1.2 Методы трекинга объектов 9
1.2.1 Венгер ский алгоритм 10
1.2.2 Нейронная сеть 12
1.2.3 SORT 17
1.2.4 Детектор особых точек 19
1.2.5 Цепь Маркова и метод Монте-Карло 20
1.2.6 Алгоритм выделения контуров изображений 22
1.3 Выводы по разделу 26
2 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СЛЕДЯЩИМ ПРИВОДОМ 28
2.1 Постановка задачи для системы управления 28
2.2 Конфигурация системы 30
2.3 Выводы по разделу 34
3 РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ 36
3.1 Специальные маркеры для трекинга 36
3.2 Алгоритм работы всей системы следящего привода 38
3.3 Выводы по разделу 42
4 ТЕСТИРОВАНИЕ ПОЛУЧЕННОЙ СИСТЕМЫ 44
4.1 Подготовка данных для проверки 44
4.2 Тестирование системы 46
4.3 Выводы по разделу 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 55
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Текст программы 58
В современном мире автоматизация производственных процессов играет ключевую роль в повышении эффективности и точности производства. Одним из важных направлений автоматизации является разработка следящих приводов [7] с использованием компьютерного зрения. Использование таких систем позволяет автоматически контролировать и корректировать расположение объектов в режиме реального времени, что способствует повышению эффективности и качества производства.
Преимущества применения следящих приводов с использованием компьютерного зрения включают:
1. Высокую точность и скорость: системы способны обеспечить высокую точность и скорость обработки информации, что важно для быстрой реакции на изменения в производственном процессе.
2. Автоматическую коррекцию ошибок. Системы могут автоматически обнаруживать и исправлять ошибки в расположении объектов, что повышает надежность и качество производства.
3. Увеличение безопасности. Следящие приводы с компьютерным зрением помогают предотвращать опасные ситуации и обеспечивать безопасность рабочего процесса.
4. Гибкость и масштабируемость производства. Системы позволяют легко настраивать и масштабировать производственные процессы в зависимости от потребностей.
Разработка следящих приводов с использованием компьютерного зрения представляет собой инновационное решение, которое поможет компаниям повысить эффективность и качество своего производства, а также оставаться конкурентоспособными в современном рыночном окружении.
Компания ООО НПП «Учтех-Профи» [4] специализируется на разработке и производстве учебного оборудования для образовательных учреждений, которое позволяет студентам и обучающимся получить практические навыки и опыт работы. Оборудование, создаваемое компанией, охватывает различные области знаний, такие как электротехника, автоматизация, робототехника, программирование и другие. Данная компания обратилась к нам для разработки следящего привода с использованием компьютерного зрения, который позволит им улучшить функциональность и точность своего оборудования. Использование компьютерного зрения в следящем приводе основано на работе трекинга [28], что позволит распознавать объекты, определять их положение и осуществлять точное отслеживание движения, что сделает оборудование более автоматизированным и эффективным для обучения студентов. Данная разработка откроет новые возможности для создания инновационного и современного учебного оборудования, которое будет соответствовать самым высоким стандартам качества и технологическим требованиям.
В связи со всем вышеуказанным цель данного исследования заключается в применении компьютерного зрения для реализации системы следящего привода. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследование всех требований заказчика.
2. Исследование существующих методов трекинга.
3. Разработка конфигурации и управления системы.
4. Разработка и тестирование полученного продукта.
Цель данной работы состояла в разработке следящего привода с использованием компьютерного зрения для компании ООО НПП «Учтех-Профи».
В первом разделе были сформулированы задачи трекинга объектов и проведен анализ современных методов и алгоритмов для их решения. После анализа собранной информации был сделан вывод о выборе алгоритма для трекинга — поиск ключевых точек и предобработки данных — оператор Собеля.
Во втором разделе были определены задачи для системы управления следящим приводом, а также была подобрана и утверждена заказчиком конфигурация элементов установки.
В третьем разделе был представлен полный алгоритм работы следящего привода с применением компьютерного зрения. Также разработан уникальный маркер для трекинга объектов, и приведен пример его расположения.
В четвертом разделе был описан процесс тестирования, включая сбор и разметку датасета для оценки работы системы трекинга. Были выбраны и использованы метрики для оценки работы трекера. Описан процесс отладки системы управления, проведено тестирование и внесены улучшения в работу следящего привода.
В результате работы был разработан следящий привод с использованием компьютерного зрения, удовлетворяющий всем требованиям заказчика.
В ходе работы были решены следующие задачи.
1. Проведено исследование всех требований заказчика.
2. Проведено исследование существующих методов трекинга.
3. Разработаны конфигурация и управление системы.
4. Выполнены разработка и тестирование полученного продукта.
