Метод сравнения с эталоном

Идентификация объектов в СТЗ чаще всего производится методами сравнения с эталоном. При этом, как правило, СТЗ решают одну из двух задач. Первая задача заключается в получении изображения одного объекта и сравнении со всеми эталонами заданного класса. По совпадению выбирается наилучший эталон и осуществляется идентификация объекта, а затем при необходимости находятся параметры его положения и ориентации [20].

Вторая задача заключается в получении изображения нескольких объектов и поочередном их сравнении с эталоном того объекта, который необходимо выделить. После этого вычисляются его положение и ориентация в рабочей зоне робота.

Метод состоит в установлении совпадения двух точечных изображений. Если совпадение имеет место, считается, что предмет опознан. Преимущество метода наложения эталона заключается в независимости от конкретного вида и сложности объекта. В случае двумерных систем распознать ключ не сложнее, чем круг или любую другую фигуру. С другой стороны, этот метод распознавания может отнять много времени при использовании вычислительной машины. Покажем возникающие затруднения на примере. На рисунке изображены контуры, соответствующие кубу и пирамиде. Пусть ставится задача методом совпадения изображений определить, содержит ли эта фигура где-нибудь квадрат. Изготовим эталон из ряда черных клеток, образующих квадрат, окруженный снаружи и внутри белыми клетками. Наложим его на фигуру и будем перемещать до установления совпадения. Могут возникнуть затруднения по многим причинам:

- эталон должен иметь правильный размер, иначе необходимо изготовить множество эталонов, отличающихся друг от друга лишь масштабным увеличением;

- неизвестно, в каком месте фигуры находится предполагаемый квадрат. Поэтому поиск необходимо проводить двояко - по сдвигу и вращению;

- сказывается пространственное квантование. Даже при правильном наложении эталона совпадение не идеальное, а лучшее из возможных. По этим причинам метод сравнения с эталоном для роботов представляет интерес лишь при наличии информации, позволяющей заранее вычислить размер эталона и привести число сравнений к реально осуществимому.

Метод сравнения с эталоном оказывается интересным в отдельных случаях. Благодаря тому, что способы изготовления оптических корреляторов (и даже электронных корреляторов, например диссектора изображений) известны, до сих пор этот метод применялся в оптических устройствах, которые на роботах не устанавливались. Однако при этом всегда заранее известны размеры используемых эталонов, а предметы расположены и ориентированы надлежащим образом. Речь идет лишь о том, чтобы опознать объект из заданного множества объектов. Робот должен решать более сложные задачи. Полное совпадение объекта с эталоном в пространстве выбранных признаков, как правило, не достигается, поэтому задается допустимое различие между эталоном и изображением, в пределах этого различия и проверяется их совпадение.

Брагин и Войлов [17] дают такую трактовку этого метода. Если обозначить исходное изображение объекта F(i, j), эталон Е (j, i), а вычисленное различие T, то процедуру сравнения можно формально записать как

; (2.1)

. (2.2)

Здесь индексы i и j характеризуют положение элементов в дискретном цифровом изображении.

Совпадение эталона с объектом проверяется по правилу

≥T, (2.3)

где D - заданное пороговое различие.

Если условие не выполняется, то необходимо заменить эталон или перейти к другому изображению.

Покажем особенности метода сравнения с эталонами при использовании некоторых систем признаков. Если в качестве признаков выбраны площадь и периметр изображения, размеры вписанных и описанных фигур, момент инерции и подобные геометрические свойства, то следует учесть масштабирование и на этапе предварительной обработки нормировать изображения по какому-либо параметру. Например, площадь описанного прямоугольника или окружности нормируется квадратом периметра изображения, а периметр - значением корня квадратного из площади изображения [21].

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Трехполюсный контактор
Электрический аппарат (ЭА) - это электротехническое устройство, которое используется для включения, отключения электрических цепей контроля, измерения, защиты и управления установок, предназначенных для передачи, преобразо ...

Разработка контроллера управления последовательным портом
По определению интерфейс представляет собой совокупность унифицированных аппаратных, программных, конструктивных средств, необходимых для реализации алгоритмов взаимодействия различных функциональных блоков микр ...

©  www.techvarious.ru - 2019