Способ определения расположения объекта на плоскости

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) (11) С 06 К 9 00 ЗСЕСЮЧ) ц юц ф,11 иихф гид ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСК 8 И ЕТЕЛЬСТВ итут(54) ОБЪЕ (57) тике назн вычислительнои техник сис зовани чено для ис ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) Оптико-электронные методьботки изображений,: Сб,С.Б.Гуревича, Л.: Наукас, 144.Патент Велкл. 6 01 8 3/ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПОЛТА НА ПЛОСКОСТИИзобретение относится к а мах технического зрения промьппленныхроботов. Целью изобретения являетсярасширение области применения способаза счет дополнительного определенияугла ориентации объекта на плоскости. Цель достигается путем освещенияобъекта световым потоком, детектирования рассеянного светового потока,поочередной модуляции выделенной неоднородной части светового потокапропорционально пространственномураспределению яркости опорных изображений, измерения интенсивностейпромодулированных световых потоков иопределения по ним угла ориентацииобъекта. Совокупность указанных операций позволяет определять расположение объекта с высокой степенью точности. 2 ил.1332342 ра хц, уц, которая содержит изображение объекта, те. сужается поле зре 1 ния датчика до площадки Б ( фиг. 1,показана пунктиром). Размеры Б легко определяются заранее по размерам объекта. Предполагается, что известно, какой объект может оказаться в наблюдаемой области, как, например, в случае движения одинаковых деталей по ленте транспортера.Далее опредепяется угол ос, ориентации объекта, Для этого выделенную часть светового потока поочередно подвергают пространственной модуляции по интенсивности в соответствии с законом изменения системы выбранных двумерных ортогональных функций Ь; (1=1,2 К). Число К определяет точность определения угла ориентации )С, и может быть установлено экспериментально. Система ортогональных функций выбирается иэ соображений простоты осуществления модуляции, Модуляция может выполняться, например, путем пропускания выделенного светового потока через полупрозрачную маску, коэффициент прозрачности которой пропорционален значениям двумерной функции Уолша. Дпя каждой маски с законом модуляции Ь, (х,у) промодулированный световой, поток Фокусируют, чтобы сформировать сигнал у, пропорциональный интегральной яркости(2) 1=1,2, ,К Если сигналы у формируются поочередно, путем смены маски, то все у, необходимо запомнить до получения последнего у . Можно все у; получить одновременно путем мультиплицирования выделенного светового потока и модуляции каждой иэ копий с помощью своей маски.Далее Формируется сигнал, пропорциональный углу ос в соответствии со следующим преобразованием: х =х(х,у)йхйу (х,у)Входу,у, = Дую(х,у) с 1 хс 1 у/Ц 11(х,у) с 1 хс 1 у, 50(1)б5 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах технического зрения.Цель изобретения - расширение области применения способа за счет дополнительного определения угла ориентации объекта на плоскости.На фиг. 1 приведен пример иэображения объекта в поле зрения датчика;на фиг. 2 - схема устройства, реализующего предлагаемый способ,Устройство содержит последовательно соединенные матричный Фотоприемник 1 и первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, последовательно соединенные светодиодную матрицуЗ,-управляемый транспарант 4, Фокусирующую линзу 5, Фотоприемник 6 ивторой АЦП 7, блок 8 определения координат положения, причем первый 2 ивторой 7 АЦП, светодиодная матрица3 и управляемый транспарант 4 связаны с блоком 8 определения координатс помощью линии 9 сопряжения в стандарте КАМАК,Способ осуществляют следующим образом. Поле зрения фотоприемника на некоторой плоскости равномерно освещается источником света. Рассеянный световой поток создает на входной апертуре Фотоприемника изображение этого поля, Если объект отсутствует, 35 то световой поток является однородным, Если объект находится в поле зрения, то за счет неравномерного рассеяния возникает модуляция интенсивости светового потока, воспроизводящая на 40 входной апертуре фотоприемника изображение объекта, как показано на фиг. 1.Координаты смещения центра тяжести изображения х и у определяются 45цследующим образом: у = (х,у)Ь;(х,у)йхйу, П)Г с, уу, (3) 1,хО 1 рхогде Б - поле зрения фотоприемника; Б(х,у) - интенсивность светового потока, рассеянного точкой скоординатами х, у. 55После того, как координаты центра тяжести, характеризующие смещение объекта, найдены, выделяется часть светового потока с координатами центНапример, для ш=2 и п=2 это соотношение имеет вид:Ос =с+с),у+су+су, у+с,у+Величина коэффициентов с на)1,1ходятся заранее следующим образом.(3) в блоке определения координат положения Формируют значение угла ориентации ,у, (х; ) = (х,у,х )Ь (х,у)Входу. 5Значенйя М, 3=1М, равномерно перекрывают интервал 02 й с некоторым небольшим шагом 4=21/(И).Подставляя ж в левую часть соотношения (2), а соответствующие им значения у (с ) - в правую, получаютсистему из Ю уравнений, в которойнезивестными являются коэффициентыс;, ; . Необходимо, чтобы число 1)дискретных значений М. было равно илибольше числа неизвестных коэффициен- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и ятов. Тогда из этой системы их можнонайти, например, с использованиемизвестного метода наименьших квадратов.Найденные коэффициенты используются в соотношении (3)Первый матричный фотоприемник 1воспринимает световой поток, рассеянный в его поле зрения. С помощью АЦП2 наблюдаемое изображение преобразуется в цифровую форму и вводится вблок 8 определения координат положения, который представляет собой ЭВМ,В этом блоке в численном виде вычисляются интегралы, входящие в (1), иопределяются координаты хц,уц, Затем35фрагмент наблюдаемого изображения собъектом и координатами центра х ,уцподается на светодиодную матрицу 3для создания светового потока, соответствующего выделенному фрагменту,40На управляемый транспарант 4 из памяти блока 8 определения координатположения подаются коды, позволяющиеустановить коэффициент прозрачноститранспаранта в соответствии с функциями Ь;(х,у), Световой поток, прошедший через транспарант и получивший дополнительную модуляцию в соответствии с Ь (х,у), фокусируется навходной зрачок фотоприемника 6, и по г ВО По сравнению с известным предлага- . емый способ позволяет формировать значения координат положения не менее, чем на порядок величины быстрее, так как не требуются механические перемещения и проверки возможных углов ориентации. к кМ, - ; с 1 с т где с), - табличные коэффициенты;К соответствует числу минимально различных угловположения объектов. Размещают объект в центре поля зрения и, поочередно располагая его под различными углами Ы , экспериментально или расчетным путем определяют ве 5 личины Способ определения расположения объекта на плоскости, заключающийся в освещении объекта световым потоком, детектировании рассеянного светового потока, выделении неоднородной его части и формировании сигналов, пропорциональных смещению объекта на плоскости в двух взаимно ортогональных направлениях, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения за счет дополнительного определения угла ориентации объекта на плоскости, выделенную неоднородную часть светового потока поочередно модулируют по интенсивности пропорционально пространственному распределению яркости каждого из К опорных изображений, фокусируют промодулированные световые потоки и измеряют их интенсивности у, а сигнал, пропорциональный углу оьориентации объекта, формируют в соответствии с выражением