Контрольні запитання та завдання
Дайте визначення таким поняттям як “управління”, “зворотній зв’язок”.
Поясніть відмінності між трьома типами управління рухом маніпулятора.
Що таке ПІД-регулятор та яка його передатна функція?
Яка має бути величина сталої часу для того, щоб спростити передатну функцію контролер+двигун+маніпулятор до вигляду 1/Js2?
Які основні показники якості перехідного процесу системи управління?
Визначте передатну функцію замкненої системи управління (рис. 4.7) для наступних варіантів:
а)
,
;
б)
,
;
в)
,
;
г)
,
.
8. Спроектуйте ПІД-регулятор для системи управління маніпулятором (рис. 4.7), що забезпечує такі показники якості: час відпрацювання < 0.1 сек, час перехідного процесу < 0.15 сек, перерегулювання < 1%, усталена помилка = 0.
4.2. Обробка зображень у системах технічного зору: бінарні та півтонові зображення
Мета
Метою практичного заняття є набуття навичок та вмінь обробки зображень у системах технічного зору в бінарних та півтонових зображеннях.
Завдання
Вивчіть основні типи зображень та характеристики бінарних зображень.
Визначте геометричні характеристики бінарних зображень: число Ейлера, площа, положення та орієнтація.
Вивчіть основні алгоритми для виділення країв у півтонових зображеннях.
Реалізуйте алгоритм Собеля для виділення країв.
Особливості обробки зображень в системах технічного зору
Взагалі існує два типи зображень згідно форми представлення інформації: векторні та растрові зображення. Векторні зображення містять інформацію у вигляді графічних примітивів таких як лінія, коло, багатокутник та ін. Такі зображення займають значно менше пам’яті та дозволяють проводити різні перетворення над ними без втрати якості зображення. Проте іноді при значній кількості графічних примітивів необхідно багато часу для їх обробки та відображення.
Растрові зображення представляються у вигляді двохмірних масивів, де кожний елемент (піксель) містить інформацію про свій колір. В системах технічного зору промислових роботів використовуються тільки растрові зображення. Вони в свою чергу можуть бути класифіковані по типу представлення кольору на такі види: бінарні, півтонові, палітрові та повнокольорові.
Бінарне зображення – це зображення, елементи (пікселі) якого можуть приймати два значення: 0 або 1 (чорне або біле). Такий тип зображення є зручним для подальшої обробки, оскільки існує значна кількість добре відомих алгоритмів роботи з ним. Проте бінарні зображення не можуть передати певну інформацію, наприклад про форму та розміри об’єкта в трьохмірному просторі.
Півтонове зображення – це зображення, яке складається із пікселей одного кольору, але різної інтенсивності (grayscale).
Палітрове зображення – це зображення, пікселі якого містять посилання на колір в спеціальній палітрі кольорів (indexed).
Повнокольорове зображення – це зображення, елементи якого містять всю необхідну інформацію про яскравість кольорових складових.
Основні характеристики бінарних зображень
Перш за все, для будь-якого об’єкту растрового бінарного зображення можна визначити так звану характеристичну функцію b(x, y). Це функція, яка приймає значення нуля в усіх точках фону та значення одиниці в точках, що належать об’єкту. Математичний запис цієї функції виглядає наступним чином:
Будь-який об’єкт бінарного зображення має наступні характеристики: число Ейлера, площа, положення та орієнтація.
Число Ейлера – це різниця між кількістю відокремлених об’єктів та числом отворів в них.
Площа бінарного зображення – це загальна кількість пікселей об’єкту (тобто пікселей чорного кольору, наприклад).
При відомій характеристичній функції зображення площа може бути знайдена з наступного виразу:
.
(4.8)
Положення об’єкту визначається як положення його геометричного центру. Геометричний центр, в свою чергу, визначається як центр мас плоскої однорідної фігури такої самої форми. Геометричний центр – це точка, в яку можна сконцентрувати всю масу об’єкта без зміни його першого моменту відносно будь-якої осі.
Орієнтація об’єкта визначається кутом між віссю x та великою віссю еліпсу об’єкта, відносно якої об’єкт має однакові другі моменти (вісь найменшого моменту інерції).