Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова
Механико-математический факультет
ВЫПУСКНАЯ ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
рАЗРАБОТКА методов
ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ И обработки данных
ДЛЯ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ
СИСТЕМЫ РОБОТОВ КЛАССА MIROSOT
Научный руководитель
|
Кузьмин Е.П.
|
Рецензент
|
Иванов Д.В.
|
Студент 511 группы
|
Елкин Е.В.
|
Москва, 2007
Оглавление
Оглавление 2
Введение 3
Рисунок 1. Роботы для игры робофутбол в лиге MIROSOT 3
1.Структура программного обеспечения 5
1.1.Системная интеграция 6
1.2.Командно-информационный интерфейс 9
1.3.Состояния системы 12
2.Компонента зрения 15
Рисунок 2. Робототехническая система 15
2.1.Общая схема распознавания 16
2.2.Алгоритм отсечения фона 18
Рисунок 3. Графики каналов R,G,B для строки изображения поля с разметкой. Пики соответствуют линиям разметки. При построении таких графиков в реальном времени видны постоянное сильное изменение максимального уровня пика. На картине фона им соответствуют максимумы дисперсии. 20
Рисунок 4. Область после отсечения по модели 24
Рисунок 5. Область после всех этапов отсечения 24
2.3.Алгоритм классификации объектов 26
2.4.Вычисление координат робота 30
Рисунок 6. Ошибка в определении угла. При постоянной ошибке первого рода. Слева 1/20 площади. Справа -1/20 площади 36
Рисунок 7. Зависимость ошибки по углу от ошибки по площади (-1/10...1/10) площади 37
Рисунок 8. Зависимость ошибки по углу от ошибки "срезания" углов. 39
Справа: подвержены 4 угла, Слева: подвержены 2 угла 39
2.5.Субпиксельное нахождение границы 39
Рисунок 9. Уточненная граница 45
2.6.Классификация внутри команды 46
2.7.Выбор ориентации роботов 47
2.8.О преобразовании координат. Определение области обработки 48
Рисунок 10. Схема игрового поля с точками калибровки 50
2.9.Пример слежения за траекторией объекта 53
Заключение 54
Список литературы 55
Введение
Роботы класса Mirosot предназначены для командной игры в робофутбол (международный термин Robosoccer) по правилам федерации FIRA. Согласно этим правилам в робофутбол играют маленькие роботы (см. Рисунок 1), размерами не более 7.5 на 7.5 на 7.5 см, в командах по 5-11 участников. Для навигации роботов каждая команда использует собственную камеру, которую располагает на высоте 2.5 метра над полем, эта камера соединяется с компьютером, на котором происходит обработка видеоинформации, принятие командных решений, согласование действий роботов и связь с роботами по радиоканалу.
Рисунок 1. Роботы для игры робофутбол в лиге MIROSOT
Комплект программного обеспечения, необходимого для работоспособности команды роботов состоит из компоненты технического зрения, компоненты коллективного поведения и методов обработки данных, обеспечивающих передачу информации между этими компонентами и объектами системы, такими как роботы и камера. Работа разбита на две части. В первой части будет описана структура программного обеспечения команды роботов, а также методы обмена информацией для двух главных компонент программы. Во второй части работы будут подробно описаны методы технического зрения. С помощью этих методов производится большая часть информации для принятия игровых решений. Роботы поставляют только информацию о своем внутреннем состоянии и готовности действовать, а вся информация об их положении, ориентации, положении роботов противника и мяча получается методами технического зрения по информации с камеры. Поэтому в данной работе разработке этих методов уделяется особое внимание. Один из вариантов компоненты зрения уже был описан в работе [3]. Затем в процессе подготовки к соревнованиям FIRA RoboWorld’2006 были разработаны методы обмена информацией. Результаты тестов, проведенных в рамках этих соревнований, выявили ряд недостатков компоненты зрения. В данной работе будет описан новый подход, учитывающий эти недостатки и исправляющий их. Также, чтобы были понятны принципы применения методов распознавания, будет дано описание всей структуры программы.
|
