Làm thế nào camera thông minh nhận diện vật thể trong suốt và phản quang? SingTown Technology OpenMV giải quyết vấn đề thi đấu.

Trong các cuộc thi robot, xe tự hành hoặc cánh tay robot thường cần xác định vị trí của vật thể mục tiêu trong bối cảnh phức tạp để hoàn thành nhiệm vụ lập kế hoạch đường đi hoặc nhặt đồ.

Dự án này yêu cầu nhận diện mục tiêu là vòm bán cầu acrylic trong suốt, đường kính khoảng 10 cm, phần đáy có viền 2 cm, đặt ở trung tâm sàn nhà trong không gian nội thất (diện tích khu vực 4×4 mét). Có tối đa ba mục tiêu, vị trí cố định.

Nền không phải là mặt đất màu trơn, có hoa văn đơn giản, dễ gây phản quang và nhiễu ánh sáng.

Để đạt được nhận diện tọa độ chính xác và ước tính tư thế, đội thi dự định sử dụng camera thông minh OpenMV của SingTown làm mô-đun thị giác trên xe, thực hiện phát hiện và định vị thời gian thực đối với vỏ acrylic.

Hệ thống cần xuất ra thông tin điểm trung tâm vị trí của mục tiêu trong hệ tọa độ hình ảnh và truyền dữ liệu đến hệ thống điều khiển chính của xe nhỏ để thực hiện điều hướng tự động, điều chỉnh đường đi hoặc kích hoạt nhiệm vụ.

Dự án thi đấu robot dựa trên hệ thống phát hiện mục tiêu trong suốt được xây dựng từ camera thông minh OpenMV của SingTown, với công nghệ thị giác máy tính và nhận dạng hình ảnh thông qua việc tích hợp thuật toán phát hiện đặc điểm phản xạ, trích xuất biên và phân tích hình thái, có thể đạt được nhận dạng chính xác vỏ acrylic mờ trong điều kiện ánh sáng phức tạp.

Do tính chất phản quang mạnh và đường viền yếu của vật liệu acrylic, hệ thống trước tiên sử dụng thuật toán ngưỡng động và thích ứng nền để giảm nhiễu từ hoa văn mặt đất, sau đó thông qua phát hiện biên Sobel và phép toán đóng hình thái học để trích xuất đường viền của acrylic trong suốt. Đối với hiện tượng phản quang, hệ thống tận dụng phân bố độ sáng và phát hiện điểm sáng chói, phân biệt hiệu quả ranh giới thực với phản xạ ánh sáng.

Sau khi nhận diện hoàn tất, chương trình tự động tính toán tọa độ trọng tâm (x, y) của vỏ acrylic trong tầm nhìn camera và xuất ra cổng nối tiếp đến bảng điều khiển chính của xe SingTown.

Khi phát hiện nhiều mục tiêu, thuật toán có thể lọc dựa trên diện tích hoặc vị trí của mục tiêu, xác định các vật thể che phủ trong khu vực trung tâm sân làm mục tiêu chính.

Kết quả thực nghiệm cho thấy, trong môi trường trong nhà có ánh sáng đồng đều, tỷ lệ nhận diện thành công của giải pháp này có thể đạt trên 93%, sai số vị trí nhỏ hơn 1,5 cm (khoảng cách camera cách mặt đất 30 cm).

Hệ thống thị giác nhúng OpenMV của SingTown hoạt động với tốc độ cao (tốc độ khung hình trên 20fps), phù hợp cho các tình huống triển khai tại biên như cuộc thi robot, định hướng xe nhỏ, gắp kẹp cánh tay robot.

Ưu điểm của nó là không cần vật đánh dấu, có khả năng thích ứng mạnh với vật thể trong suốt, và có thể xuất tín hiệu tọa độ ổn định dưới các hoa văn mặt đất khác nhau, cung cấp đầu vào thị giác chính xác cho hệ thống điều khiển tự động.