Блок керування для блока первинного центрування зображення (стр. 1 из 3)

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Інститут автоматики, електроніки та комп’ютерних систем управління

Кафедра лазерної та оптоелектронної техніки

БЛОК КЕРУВАННЯ ДЛЯ БЛОКА ПЕРВИННОГО ЦЕНТРУВАННЯ ЗОБРАЖЕННЯ

Пояснювальна записка з дисципліни

"Цифрові пристрої та мікропроцесори"

до курсового проекта за спеціальністю

"Лазерна і оптоелектронна техніка"

08-04.ЦПМП.000.00.000 ПЗ

Вінниця ВНТУ 2009

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Кафедра лазерної та оптоелектронної техніки

ЗАТВЕРДЖУЮ

Зав. каф. ФЕЛТ, д.т.н., проф.

ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

на курсовий проект з дисципліни "Цифрові пристрої та мікропроцесори"

Тема: Блок керування для блока первинного центрування зображення

Зміст графічної частини:

1. Блок-схема алгоритму розпізнавання (формат А4)

2. Блок-схема алгоритму блока первиного центрування зображення (формат А4)

3. Синтезована блок – схема алгоритму (формат А4)

4. Схема електрична структурна (формат А4)

5. Функціональна схема (формат А4)

6. Схема електрична принципова (формат А4)

Зміст пояснювальної записки:

Вступ, Аналіз та інженерна інтерпретація технічного завдання, Розробка структурної схеми, Розробка схеми_електричної принципової, Розробка програмного забезпечення, Висновки,Література.

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

На розробку пристрою: Блок керування для блока первинного центрування зображення

1. Область застосування приладу: в пристроях автоматики, а також в цифрових обчислювальних машинах.

2. Основа для розробки – робочий навчальний план дисципліни "Цифрові пристрої та мікропроцесори".

3. Мета та призначення розробки: а) мета розробки – отримання практичних навичок розробки приладів на основі цифрових пристроїв та мікропроцесорів; б) призначення розробки – навчальний курсовий проект з дисципліни ЦПМП.

4. Джерела розробки – індивідуальне завдання на курсовий проект

5. Технічні вимоги

Вступ

Теоретичні основи, методи та алгоритми розпізнавання досить розповсюджені для вирішення різноманітних задач автоматизації виробництва, в тому числі, і в технологічних роботизованих комплексах.

Цифрова обробка зображень набуває великого значення в багатьох областях діяльності людини в даний час. Дійсно, зображення як форма найбільш повного представлення інформації не тільки не можливо замінити, наприклад, в такому винятковому випадку, як дослідження поверхні тієї або іншої планети, але і в буденному житті. Воно є об'єктом дослідження або його результатом в космонавтиці, астрономії, біології, медицині, фізиці, геології, криміналістиці і дефектоскопії.

Зображення можна отримати не лише в діапазоні частот електромагнітного випромінювання, що відповідає видимому світлу, але і в діапазоні частот акустичному, інфрачервоному, ультразвуковому, ультрафіолетовому, рентгенівських і гамма-променів. Засоби їх формування і реєстрації відрізняються великою різноманітністю (фото- і оптико-електронні сканери, радіолокаційні і лазерні пристрої). З їх допомогою можна, наприклад, отримати на Венері зображення її поверхні або представити у видимій формі людську мову.

Техніка передачі зображень досягла на даний час високого рівня. Для передачі зображень використовується оптична, дротяна, радіо і інші види зв'язку. Теоретично і експериментально доведена можливість високоякісної передачі відеоінформації на відстані в декілька десятків і навіть сотень мільйонів кілометрів. Технічно здійсненною представляється в даний час і завдання створення глобальної системи зв'язку для передачі зображень [1].

Висока ступінь вірогідності розпізнання, перш за все, залежить від правильної організації тісно пов’язаних між собою систем відчуття та інтелектуалізації управління.

Отже, при розробці гнучких робототизованих комплексів ставлять за мету створення ефективних сенсорних систем та алгоритмів обробки інформації. Інформацію, необхідну для виконання цього завдання, забезпечує система відчуття – найголовніша підсистема адаптивного робота, джерелом інформації для якої служить система технічного зору (СТЗ).

У зв’язку з тим, що СТЗ забезпечують найбільш високу інформативність щодо сприйняття, аналізу та обробки зображень, область застосування таких систем досить широка: автоматизація операцій збирання, візуального контролю, дефектоскопія деталей, вузлів тощо [2-4].

1. Аналіз теми і інтерпретація технічного завдання

Визначальним фактором для виконання функцій СТЗ у реальному часі є ознаки, за якими виконується ідентифікація об'єктів, що здебільшого пов’язано з необхідністю виконання великого обсягу машинних процедур, в тому числі, наявності в ЕОМ великого обсягу оперативної та інших видів пам’яті.

Перспективними в СТЗ для промислових роботів є різні алгоритми, які дозволяють створювати еталони на етапі навчання для певних положень об’єкта або особливостей (симетрії) самого об’єкта. В якості еталонів можуть бути не лише окремі ознаки, а шаблони зображень, для ідентифікації яких виконують накладення зображення на еталон. У загальному вигляді процедура складається з об'єднання результатів аналізу зображень або їх геометричних особливостей [1-5].

В даній роботі увага приділена особливостям розпізнавання симетричних об'єктів за моментними ознаками з формуванням еталонів об'єктів [6-9]. Сам процес формування результуючих сигналів класифікації вхідних зображень об'єктів передбачає такі етапи розпізнавання (рис. 1).

Відомо, що підхід до вибору математичної моделі зображення передбачає спосіб опису зображення, при цьому наскільки універсальним є спосіб опису зображення, настільки простішим буде виділення системи ознак, які містять інформацію про зображення [8, 10-13]. Джерелом інформації поля зору СТЗ служить світловий потік, який в даному разі описується функцією яскравості. Отже, на виході системи формування зображень утворюється відеосигнал, що відповідає яскравості об’єкта, який знаходиться в полі зору. Тому функцією такої "інтелектуалізації" є об’єднання процедур обробки зображень оптичними блоками та формування відповідних сигналів блоком керування з врахуванням певних особливостей (симетрії) зображень [14,15].

Первинне центрування дозволяє визначити центр тяжіння об’єкта

Рисунок. 1 - Етапи розпізнавання

Тому, в даному курсовому проекті буде проведена оптимізація пристрою керування для системи розпізнавання зображень за його геометричними ознаками із виділенням симетричності зображень об’єктів.

2. Розробка структурної схеми розпізнавання зображень

Розроблена структурна схема системи розпізнавання зображень наведена у Додатку А.

Система, яка реалізує формування еталонів симетричних зображень у пpoцeci розпізнавання останніх, складається з оптичного блока обробки (БО), який містить перший блок зсуву (центрування) з проектувальною оптикою, блок повороту зображення, другий блок зсуву, два канали обробки зображень, кожен з яких містить мультиплікатор світлового потоку, формувач сигналів статичних моментів, i блока керування.

Робота системи починається з подання сигналу "Запуск" на блок керування, в який по відповідним шинам записуються вхідні величини: N - кількість стовпців; М — кількість рядків зсуву зображення; L - число поворотів зображень; К - число комплектів масок. Блок керування на відповідному виході формує спочатку адреси у блоках зміни комплектів тіньових масок, що відповідають визначенню та зрівноважуванню статичних моментів першого порядку. Після завершення первинного центрування у двох формувачах для здійснення повторних центрувань блоком керування будуть сформовані конкретні адреси комплектів масок, які однозначно відповідають визначенню та зрівноважуванню статичних моментів більш високих порядків.

Система дозволяє обробляти бінарні й напівтонові зображення, для яких градації яскравості вхідного зображення мають центральну симетрію (якщо розпізнається центральносиметричне зображення) або осьову (зображення з осьовою симетрією). Первинне та повторне центрування можуть виконуватися оптичною системою першого блока зсуву з можливістю керованого зсуву за двома напрямками (двовимірні регістри зсуву) або за допомогою акустооптичних пристроїв (двокоординатний акустооптичний пристрій відхилення). Якщо нociєм інформації про зображення є об'єктив або рефлектор, то можна застосовувати акустооптичні рефлектори або пристрої для керування сигналом зсуву [16].

Оптичні зв'язки між блоками системи (між першим блоком зсуву з проекціювальною оптикою, блоком повороту зображення, другим блоком зсуву, між виходами мультиплікатора, блоком зміни масок i оптичних перетворювачів) можуть забезпечуватися безпосереднім оптичним з'єднанням та узгодженням їx входів або ж за допомогою волоконно-оптичних каналів зв'язку чи волоконно-оптичних джгутів [17,18].

Отже, блок керування розділений на два функціонально-самостійні пристрої МПК та aналізатоp, що дає можливість кожний з цих пристроїв синтезувати окремо з орієнтацією на перспективну елементну базу - ПЛІС.

2.1 Розробка блоку керування

Розроблена схема електрична-функціональна блоку керування наведена у Додатку Б.

Особливістю блока керування для даної системи є можливість виконання ним не тільки функцій керування, але й попередньої обробки інформацій про вхідний відеосигнал, в результаті чого формуються ознаки симетричності зображення.