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机器人视觉识别系统

机器人视觉识别系统

详细先容
机器人视觉,是指不仅要把视觉信息作为输入,而且还要对这些信息进行处理,进而提取出有用的信息提供给机器人。
今天的视觉技术已经能够识别人的手势和面部表情了,即人机界面的功能也可以实现。
从六十年代开始,人们着手研究机器视觉系统。一开始,视觉系统只能识别平面上的类似积木的物体。到了七十年代,已经可以认识某些加工部件,也能认识室内的桌子、电话等物品了。当时的研究工作虽然进展很快,但却无法用于实际。这是因为视觉系统的信息量极大,处理这些信息的硬件系统十分庞大,花费的时间也很长。
随着大规模集成技术的发展,计算机内存的体积不断缩小,价格急剐下降,速度不断提高,视觉系统也走向实用化了。进入八十年代后,由于微计算机的飞速发展,实用的视觉系统已经进入各个领域,其中用于机器人的视觉系统数量是很多的。
工作原理
客观世界中三维物体经由传感器(如摄像机)转变为二维的平面图像,再经图像处理,输出该物体的图像。通常机器人判断物体位置和形状需要两类信息,即距离信息和明暗信息。当然作为物体视觉信息来说,还有色彩信息,但它对物体的位置和形状识别不如前两类信息重要。机器人视觉系统对光线的依赖性很大,往往需要好的照明条件,以便使物体所形成的图像最为清晰,检测信息增强,克服阴影、低反差、镜反射等问题。
硬件装置
1.TV摄像机
群摄像机是典型的视觉信息输入装置,它有下列几种配置情况。
①一台摄像机。包括:普通的TV摄像机、HDTV摄像机、高速摄像机等,或者是黑白、彩色、红外线摄像机。
②用作多目视觉的摄像机。包括:立体视觉需要两台摄像机、三目视觉需要三台摄像机等。
③分散配置摄像机。自从摄像机变得小型和低价后,开始允许在环境周围配置多台摄像机,从而达到摄像机的最佳组合效果。摄像机的参数,如焦距、光圈、变焦、摄像机的方向(方位角、俯仰角)等均可以由计算机程序控制。
2.距离测量装置
把激光和红外线发射出去,它们碰到物体以后,就会产生反射光。利用对反射光方向和时间的测量,可以测定物体的距离,依据这种测距原理(称为有源方式)制作的产品已经开始在市场上销售。但是,用多目视觉测量距离通常采用多台TV摄像机,它不属于此列。
3.图像处理装置
从图像中提取特征并进行高速处理,产生对应的相似图像的装置称为图像处理装置。它的硬件包括专用LSI(Large Scale Inte—grated circuit,大规模集成电路)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array,现场可编辑门阵列)、DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)等,以及它们的组合系统。
4.计算机
机器人视觉多数都采用PC机。为了能达到高速处理的效果,人们往往将包含多个处理器的PC,或者以高速网络形式连接的多个PC结合成组合PC群等。
功能
①对给定大小、色彩模式等的图像和娄似的图像范围进行检测,或者跟踪。
②利用多目视觉或距离测量装置得到距离图像。
③利用时序图像,求图像内各个像素能运行状态(光流场)。
④由时序图像检测运动物体,并进行跟踪。
⑤根据图像处理的结果,改变摄像机的参数和方向,或者移动摄像机的整体位置,或者改善照明条件(主动视觉),以便获得更好的输入图像。
经过上述功能组合后的视觉系统,可以应用到检查、监视(对厂区内异常现象的监视或对室内外可疑人物的监视)、装配、加工、分类、移动(与地图的匹配或障碍物回避),以及对人的检查和识别等场合。


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关键词:机器人视觉识别,机器人视觉,移动机器人视觉系统

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