8.2 Обобщенная структурная схема стз
Обобщенная структурная схема СТЗ приведена на рисунке 8.2.
Блоки, представленные на схеме, как правило, присутствуют во всех СТЗ.
В блоке 2 предварительная обработка видеосигнала может отсутствовать. Блок 3 может не содержать буферную память, если ЭВМ (блок 6) обеспечивает обмен информацией в реальном масштабе времени или имеет память достаточного объема. Однако запоминающие устройство блока 3 может быть использовано для хранения микропрограмм, позволяющих оперативно перестраивать алгоритмы и систему в овет на изменения в рабочей зоне робота (адаптивные роботы).
Рис. 8.2
Блок 6 может представлять собой, как серийную ЭВМ (микро ЭВМ), так и специализированную ЭВМ для обработки изображений.
Блоки 4 и 5 служат для контроля как за изображениями, так и за ходом выполнения программы обработки информации.
8.3. Телевизионные системы технического зрения
СТЗ, в которых видеодатчиками служат телевизионные камеры, нашли наибольшее распространение.
Число элементов дискретизации в телевизионных камерах наиболее часто равно 256х256 или 512х512. Число строк несущих информацию не превышает 580.
В общем случае при равностороннем прямоугольном растре количество информации в кадре
где N – число элементов в кадре;
m – число градаций яркости.
При кодировании изображения за время кадра 40мс на обработку одного элемента изображения отводится временной интервал
где fк – частота кадров.
При наличии буферного запоминающего устройства (БЗУ) для хранения массива информации об изображении за время t необходимо преобразовать в код видеосигнал от элемента изображения, занести результат преобразования в БЗУ и подготовить его к приему следующего результата преобразования.
Частота обмена информацией между АЦП и ЗУ
где tзап – время записи в ЗУ.
Для кодирования и запоминания изображения с параметрами N2 = 512x512, m = 16 и частотой fk = 25 30 кадров в секунду требуется быстродействующие АЦП с частотой преоб-разования fАЦП = 25 МГц и запоминающие устройство с частотой обмена fобм = 150 Мбит/с.
Кодирование изображения заключается в том, что картинка разбивается на элементы пиксели (N2 элементов) и каждому элементу ставится в соответствие двойное число. Этот процесс еще называют оцифровкой изображения.
Двоичное число, соответствующие данному пикселю, зависит от яркости этого пикселя. Существует две формы представления оцифрованных изображений – бинарная (двоичная) и полутоновая. При бинарном представлении оцифрованного изображения яркость пикселя отображается 0 – черный цвет и 1 – белый цвет (рис. 8.3.).
Рис. 8.3. Рис. 8.4.
В полутоновых системах яркость пикселя представляется определенной градацией. Числу уровней градации будет соответствовать число разрядов двоичных чисел, которыми описываются эти уровни яркости. На рис.8.4 показано, что яркость каждого пикселя отражается с помощью 4-х разрядного двоичного числа. Следовательно, яркость пикселя в данном случае имеет 16 уровней.
Очевидно, что система с бинарной формой представления изображения проще, дешевле, и допускает меньший объем памяти, имеет более высокое быстродействие. Однако по точности идентификации эти системы уступают полутоновым системам.