Введение 5
Глава 1. Анализ систем компьютерного зрения 6
1.2. Алгоритмы работы систем компьютерного зрения 6
1.2.1. Сегментация 6
1.2.1.1. Метод, основанный на использовании кластеризации 8
1.2.1.2. Метод, основанный на использовании гистограмм 9
1.2.1.3. Метод выделения краёв 10
1.2.1.4. Методы разрастания областей 11
1.2.1.5. Методы разреза графа 12
1.2.1.6. Сегментация методом водораздела 13
1.2.1.7. Сегментация с помощью модели 13
1.2.2. Контурный анализ 13
1.2.3. Template matching 15
1.2.4. Feature Detection 17
1.3. Физическая составляющая компьютерного зрения 17
1.4. Способы перемещения роботов 20
1.4.1. Колесные роботы 21
1.4.2. Гусеничные роботы 22
1.4.3. Шагающие роботы 22
1.4.4. Специализированные 22
1.5. Вывод 23
Глава 2. Мобильные платформы и системы управления 24
2.1. Модули компьютерного зрения 24
2.1.1. In-Sight 2000 24
2.1.2. ICAM-7100 26
2.1.3. TrackingCam 27
2.2. Микроконтроллеры 28
2.2.1. Arduino Uno 28
2.2.2. Iskra Neo 30
2.2.3. OpenCM9.04-C 31
2.3. Готовые продукты 33
2.3.1. Ozobot Bit 33
2.3.2. Автономные транспортные средства 34
2.3.3. ВИДЭРЭТРЕК 1 36
2.4 Вывод 38
Глава 3. Разработка робота 39
Заключение 49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 50
В настоящее время робототехника активно развивается. Так как роботы способны находится в условиях, при которых человек может получить тяжелый вред здоровью. На производствах они способны выполнять более точные операции, не нуждаются в отдыхе и умеют быстрее реагировать. Так же они помогают в быту облегчая обычную рутинную работу.
Для выполнения своих функций они используют различные виды сенсоров и систем машинного зрения. Системы машинного зрения различается по типу воспринимаемой информации. Это может быть считывание штрих кодов.
Однако возникают случаи, когда считывание штрих кодов неудобно или нереализуемо в данных условиях. Обычно это возникает при удалении объекта на расстояние от считывающего модуля. Например, это может быть распознавание сигнала на светофоре или контроль безопасности на стройках с помощью отслеживания каски на человеке. Для этих целей лучше подходит распознавание по цветовым характеристикам.
Целью работы является разработка модели мобильного робота способного перемешаться в окружающем его пространстве и выполнять действия в зависимости от цветовых маркировок, которые он увидит и распознает.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Изучить принцип работы компьютерного зрения.
2) Написать программу для контроллера управления камерой.
3) Разработать модель мобильного робота.
В ходе выполнения данной выпускной квалификационной были изучены принципы работы компьютерного зрения, различные алгоритмы работы и сферы применения систем с различным числом модулей компьютерного зрения. Так же были изучены различные варианты перемещения роботов, плюсы и минусы этих способов.
Так же была написана программа, которая считывает параметры с модуля компьютерного зрения. Программа работает, основываясь на алгоритме под названием сегментация. Он был выбран из-за хороших показателей в поиске цветовых меток и поиске границ.
Была разработана модель мобильного робота. Было решено использование способа перемещения на трех колесах. Она обеспечивает необходимую проходимость и управляемость. Модуль зрения находится на подставке для лучшей работы.
Таким образом цель, поставленная в выпускной квалификационной работе выполнена.
