Специализированные модели управления (СМУ) систем технического зрения

Специализированные модели управления (СМУ) систем технического зрения 1. Исходные данные для проектирования

Необходимо построить СМУ, которое определяет положение движущегося объекта в поле зрения робота на каждом кадре изображения. Изображение, полученное с датчика, преобразуется в цифровую форму и представляется в виде матрицы размерностью М х N точек (M = N = 128). Каждая точка представляет собой яркость, которая закодирована 8 разрядами.

Размеры объекта mх n точек (m = n = 16). Положение объекта определяется путём нахождения координат точки, в которой принимает минимальное значение корреляционная функция Rисходного и эталонного изображения. Минимум функции Rищется на каждом кадре в поле Uразмерностью r х p (r = p = 5). Корреляционная функция для точки с координатами l, k в поле U вычисляется по формуле:

,

где ¾ точки исходного изображения; ¾ точки изображения эталона.

Начальное положение центра области U:

Х_цн = М/2; У_цн = N/2.

Частота смены кадров ¾ 50 Гц.

Координаты объекта должны быть определены за время существования одного кадра.

2. Этап системного проектирования

На этом этапе необходимо разработать общий алгоритм функционирования системы технического зрения и её структурную схему.

Исходя из задания на проектирование системы технического зрения (СТЗ) должна выполнять следующие функции:

-преобразование аналогового сигнала, поступающего с датчика (Д) в цифровую форму;

-запоминание цифровых значений яркости точек в памяти;

-чтение цифровых значений яркостей точек в памяти;

-чтение цифровых значений яркостей точек исходного и эталонного изображений и вычисление функций корреляции;

-нахождение минимального значения функции корреляции в области U и выдача новых координат области V.

Преобразование аналогового сигнала и запись полученного цифрового значения должен осуществлять блок аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Для запоминания полученных цифровых значений яркостей точек необходимо оперативное запоминающее устройство изображения (ОЗУИ). Объём его определяется максимальными размерами представления изображения, то есть (M х N) 8 разрядных ячеек.

Требуемый объём ОЗУИ равен 16 Кбайт.

Для хранения эталона необходимо иметь постоянное ЗУ объёмом m х n байт (ПЗУ), т.е. 256 байта.

Чтение данных из ОЗУИ и ПЗУ, вычисление функций корреляции, нахождение минимального значения R и определение новых координат области U должно производиться вычислительным устройством (ВУ).

Для хранения новых координат необходимы два регистра РХ и РY. Запуск и останов ВУ производиться с пульта управления (ПУ). На рис. показана общая структура СТЗ.

Блок АЦП синхронно с частотой дискретизации осуществляет запись информации в ОЗУИ. По окончании записи одного кадра он выдаёт сигнал конца записи EW. ВУ опрашивает сигнал EWи, получив его, переходит на следующем кадре к вычислению функций корреляции и нахождению их минимума. Затем ВУ записывает в регистры PX и PYзначения найденных координат и переходит к опросу сигнала EW.

Рисунок 1 ¾ Общая структура СТЗ

Таким образом, доступ к ОЗУИ имеют поочерёдно блок АЦП (по записи) и ВУ (по чтению).

3. Проектирование отдельных блоков СТЗ

Организация блоков АЦП, ОЗУИ, ПЗУ трудности не представляет. Они выполняются по стандартным решениям. Остановимся на проектировании ВУ. Оно должно на каждом кадре осуществлять формирование координат точек области U, вычисление функций корреляции R в каждой из этих точек, для чего необходимо вычислять адреса точек исходного и эталонного изображений, находить минимальные значения функции корреляции и координат точки.

Внешний интерфейс ВУ:

D₁ ¾ информационная шина с ОЗУИ;

D₂ ¾ информационная шина с ПЗУ;

"Пуск", "Ост" ¾ линии для передачи сигналов "Пуск" и "Останов" с ПУ; EW¾ линия передачи сигнала EWс блока AЦП; Х_цн , Y_цн ¾ шины ввода начальных координат; A₁ ¾ шина адреса на ОЗУИ; A₂ ¾ шина адреса на ПЗУ; X,Y¾ шины координат X и Y.

Определим внутренние запоминающие элементы: регистры X_ц , Y_ц и X_т , Y_т ¾ для хранения координат соответственно центра и точек области U; X’т Y’т ¾ для хранения текущих координат точек "окна" вычисления функции R; AC¾ для формирования текущего значения функции R; R_min ¾ регистр минимального значения функции корреляции; m, n¾ для хранения размеров "окна"; r, p¾ для хранения размеров области U; Q¾ рабочий регистр; счётчики k, l¾ для организации циклов сканирования области U; i, j¾ для организации циклов сканирования "окна" вычисления функции R.

Так как m = n и r = p, то необходимо иметь только по одному регистру (m и r).

Определим разрядность регистров.

Все регистры координат имеют одну разрядность, определяемую как . В данном случае разрядность должна быть равна 7. Так как организация микросхем такова, что разрядность кратна 2, выбираем разрядность регистров X_ц , Y_ц , X_т , Y_т , X’_т , Y’_т равной 8.

Разрядность АС, R_mi

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать