Kuinka älykäs kameratunnistaa läpinäkyvät ja heijastavat esineet? SingTown Technology OpenMV ratkaisee kilpailun haasteet

Robottikilpailuissa ajoneuvon tai robottikäsivarren on usein tunnistettava kohdekohteen sijainti monimutkaisessa taustaympäristössä, jotta reittisuunnittelu tai poimintatehtävä voidaan suorittaa.

Tämän projektin tunnistettava kohde on puoliläpinäkyvä akryylikuori, halkaisijaltaan noin 10 senttimetriä, pohjassa on 2 senttimetrin reunus. Se sijaitsee sisätilojen lattian keskellä (kentän koko 4×4 metriä). Kohteita voi olla enintään kolme, ja niiden sijainnit ovat kiinteät.

Tausta ei ole yksivärinen lattia, vaan siinä on yksinkertaisia kuvioita, jotka voivat aiheuttaa heijastuksia ja valohäiriöitä.

Tarkkojen koordinaattien tunnistamisen ja asennon arvioinnin saavuttamiseksi kilpailutiimi aikoo käyttää SingTownin OpenMV-älykästä kameraa ajoneuvon näköaistimoduulina, jotta akryylikoteloa voidaan havaita ja paikantaa reaaliajassa.

Järjestelmän on tuotettava kohteen sijaintikeskipisteen tiedot kuvakoordinaatistossa ja siirrettävä tiedot SingTown-robottikärryjen ohjausjärjestelmälle automaattisen navigoinnin, reittisäätöjen tai tehtävien käynnistämisen toteuttamiseksi.

Robottikilpailun projekti perustuu SingTown Technologyn OpenMV-älykameran avulla rakennettuun läpinäkyvän kohteen havaitsemisjärjestelmään. Sen tietokonenäkö- ja kuvatunnistustekniikka yhdistää heijastuspiirteiden havaitsemisen, reunojen erottelun ja muotoanalyysialgoritmit, mahdollistaen puoliläpinäkyvän akrylikotelon tarkan tunnistamisen monimutkaisissa valaistusolosuhteissa.

Koska akryylimateriaali heijastaa voimakkaasti ja sen reunan ääriviivat ovat heikot, järjestelmä käyttää ensin dynaamista kynnysarvoa ja taustaan sopeutuvaa algoritmia maaperän kuvioiden häiriön vähentämiseksi. Sen jälkeen se käyttää Sobelin reunan havaitsemista ja morfologista sulkeutumisoperaatiota läpinäkyvän akryylin reunan ääriviivojen erottamiseksi. Heijastuksen käsittelyyn järjestelmä hyödyntää kirkkausjakaumaa ja heijastusten havaitsemista, tehokkaasti erottaen todelliset rajat valopilkun heijastuksista.

Kun tunnistus on valmis, ohjelma laskee automaattisesti akryylikannen painopisteen koordinaatit (x, y) kameran näkökentässä ja lähettää ne sarjaportin kautta SingTown-robottiauton pääohjauslevylle.

Kun useita kohteita havaitaan, algoritmi voi suodattaa niitä kohteen pinta-alan tai sijainnin perusteella ja tunnistaa suojakotelot keskialueella pääkohteiksi.

Kokeelliset tulokset osoittavat, että tämän menetelmän tunnistusmenestysprosentti tasaisesti valaistussa sisäympäristössä voi ylittää 93 %, ja sijaintivirhe on alle 1,5 senttimetriä (kameran etäisyys lattiasta 30 senttimetriä).

SingTown OpenMV-upotettu näköjärjestelmä toimii nopeasti (kuvantaju yli 20 fps) ja soveltuu robotiikkakilpailuihin, ajoneuvonavigointiin, robottikäsivarsien tarttumiseen ja muihin reunaan sijoitetuissa tilanteissa tarvittaviin skenaarioihin.

Sen etu on, että se ei vaadi merkkiaineita, sopeutuu hyvin läpinäkyviin kappaleisiin ja pystyy tuottamaan koordinaattisignaaleja vakaasti erilaisilla lattiakuvioilla, tarjoten tarkan visuaalisen syötteen automaattisille ohjausjärjestelmille.