机器人视觉系统设计
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机器人视觉系统设计
作者:刘化成
来源:《科学与财富》2013年第12期
摘 要:机器人视觉系统 数码摄像机 空域操作 C语言 Optimas6.2 立体成像
市场上有很多廉价的数码摄像机可以用于创建一个简单的诗句系统。它们简单,小巧,轻便,可以拍出供计算机捕捉和处理的图像。实际上,许多带有软件的摄像机就可以捕捉并数字化图像。标准的VHS 摄像机可以和诸如snappy 之类的产品联合使用,使得大家可以在自已的计算机上实现对图像的数字化和储存。还可以使用标准的数码摄像机捕捉图像,然后下载到自己的计算机上,在这种情况下,虽然可以捕捉图像供今后使用,但是由于还需要进行附加的诸如下载到计算机上这些步骤,所以图像还不能立刻使用。
有许多简单的软件,例如Adobe Photoshop,包含了一些类似于在本章中讨论过的方法的代码。其他程序可以由通过的计算机编程语言如C 语言来开发。最终可以得到一个具备一定视觉能力,用于处理相关视觉任务的简单视觉系统。这一开发成果可以独立完成,也可以和一个3轴机器人联合完成,其中包含了用于识别和抓取物体,开发移动机器人和建立类似的其他设备的程序。
1 图像采样
1.1 信号的傅里叶变换及其频谱
图像采样理论,数码摄像机对图像的采集涉及到一系列的物理光学技术和电子信号技术,其中有两个重要概念关系到机器人视觉系统开发程序的编写。一个是信号的傅里叶变换及其频谱,我们知道任何周期性的信号都可以分解成一系列不同幅值与频率的正弦波和余弦波。 如果把这些正弦波和余弦波重新叠加在一起,就相当于重构了原始信号。称做傅里叶级数,式中不同频率的集合称作信号的频率含量或者是频谱。当然,信号是在时域表示的,而频谱却是在频域内来表示的。图1表示的信号是,而且给出了频谱图。显然,当函数f (t )中包含的频率成分增加时,其和越逼近于一个方波函数,也就是数字信号。
图1 且有一系列频率的正弦函数的域和频域图,当频率数量增加时,信号越接近于方波 从理论上说,要用正弦波重构一个方波,需要无限多个正弦波进行叠加。由于方波函数包含突然的变化,这意味着快速的变化(例如刺激,脉冲,方波或者其他与之类似或者由它们衍生出来的信号)都包含着大量的频率成分。变化得越快,重构它所需要的频率成分就越多。因此,所有包含急速变化(例如噪声,高对比度,一个脉冲或一个阶跃函数)或含有细节信息(例如快速多变化的高清晰度图像)的视频(或其他类型)信号的频谱中都将包含大量的频率成分。