بینایی سه بعدی با استفاده از نور ساختار یافته با الگوی رنگی
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:158
فهرست مطالب :
چکیده ۲
فصل اول : تئوری نور ساختار یافته و کاربردهای بینایی سه بعدی
۱-۱- مقدمه ۱۷
۱-۲- روشهای غیر فعال بینایی سه بعدی ۱۸
۱-۲-۱- روش استریوفتوگرامتری ۱۸
۱-۳- روشهای فعال بینایی سه بعدی ۱۹
۱-۳-۱- بکار گیری سنسور تماسی دربینایی سه بعدی ۲۱
۱-۳-۲- بکار گیری سنسور غیر تماسی دربینایی سه بعدی ۲۲
۱-۳-۲-۱- روش ارسال امواج ۲۲
۱-۳-۲-۲- روش های انعکاسی ۲۳
۱-۳-۲-۲-۱- رهیافتهای غیر اپتیکی در روشهای انعکاسی ۲۳
۱-۳-۲-۲-۲- رهیافتهای اپتیکی در روشهای انعکاسی ۲۳
۱-۳-۲-۲-۲-۱ رادار تصویر برداری۲۴
۱-۳-۲-۲-۲-۲- روشهای اینترفرومتریک ۲۶
۱-۳-۲-۲-۲-۳- استخراج عمق از طریق تمرکز بر روش فعال ۲۷
۱-۳-۲-۲-۲-۴- استریوی فعال ۲۸
۱-۳-۲-۲-۲-۵- راستراستریوفتوگرامتری ۲۸
۱-۳-۲-۲-۲-۶- سیستم مجتمع تصویر برداری ۲۹
۱-۳-۲-۲-۲-۷- تکنیک نور ساختار یافته ۳۰
۱-۴- مقایسه روشها وتکنیکها و کاربردهای آنها ۳۲
۱-۵- نتیجه گیری۳۵
فصل دوم : روشهای مختلف کدینگ الگو
۲-۱- مقدمه ۳۷
۲-۲- روشهای طبقه بندی کدینگ الگوهای نوری ۳۸
۲-۲-۱- الگوهای نوری از دیدگاه درجات رنگی ۳۹
۲-۲-۲- الگوهای نوری از دیدگاه منطق کدینگ ۴۰
۲-۲-۲-۱- روشهای مبتنی بر الگوهای چند زمانه (کدینگ زمانی) ۴۲
۲-۲-۲-۱-۱- کدینگهای باینری ۴۲
۲-۲-۲-۱-۲- کدینگ با استفاده از مفهوم n-ary 44
2-2-2-1-3- کدینگ با استفاده از مفهوم انتقال مکانی ۴۵
۲-۲-۲-۱-۴- کدینگ با استفاده از همسایگی ۴۶
۲-۲-۲-۲- روشهای مبتنی بر همسایگیهای مکانی(کدینگ مکانی) ۴۸
۲-۲-۲-۲-۱- کدینگهای غیر متعارف (ابتکاری) ۴۸
۲-۲-۲-۲-۲- کدینگ بر اساس دنباله De_Bruijn 50
2-2-2-2-3- کدینگ بر اساس منطق M-Arrays52
2-2-2-3- کدینگ مستقیم ۵۴
۲-۳- نتیجه گیری۵۵
فصل سوم :پیاده سازی کدینگ و پردازش تصویر
۳-۱- مقدمه ۵۷
۳-۲- تولید کلمه های رمز با استفاده از دنباله De_Bruijn 59
3-3- تابش الگو و عکسبرداری ۶۵
۳-۴- پردازش تصویر ۶۶
۳-۴-۱- دوسطحی سازی ۶۸
۳-۴-۲- تشخیص لبه ها و اسکلت بندی ۷۰
۳-۴-۳- نازک سازی ۷۴
۳-۴-۴ نقاط تقاطع ۷۵
۳-۴-۵- شناسایی خطوط ۷۸
۳-۵- نتیجه گیری ۸۲
فصل چهارم :
شناسایی رنگ و حل مسئله تطابق و بازسازی سه بعدی
۴-۱- مقدمه ۸۴
۴-۲- شبکه عصبی و شناسایی رنگ ۸۶
۴-۲-۱- مسئله تغییر رنگ ۸۷
۴-۳- طراحی شبکه عصبی ۸۸
۴-۴- مسئله تطابق۹۳
۴-۵- بازسازی سه بعدی ۹۹
۴-۶- بررسی خطاهای موجود ۱۰۳
۴-۶-۱- تغییر رنگ و خروجی غیر قطعی شبکه ۱۰۳
۴-۶-۲- ناپیوستگی های تصویر رنگی ۱۰۳
۴-۶-۳-خطای همپوشانی ۱۰۴
۴-۷- نتیجه گیری۱۰۵
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات
۵-۱ مقدمه ۱۰۷
۵-۲- انتخاب روش و پیاده سازی ۱۰۸
۵-۳- پیشنهادات ۱۰۸
پیوست الف : نرم افزار تهیه شده ۱۱۱
پیوست ب : مثلث بندی ۱۲۲
مراجع ۱۳۰
چکیده :
هدف از این پروژه استخراج پروفایل سه بعدی اجسام به استفاده از روش نور ساختار یافته ااست.
با توجه به بررسی های انجام شده نور ساختار یافته دارای مزایای ویژه ای می باشد . برای مثال سیستمهای مبتنی بر اُپتیک معمولا دارای هزینه پایین تری هستند . همچنین سیستم های بینایی استرﻳو ( شامل دو دوربین ) یا استریو فتو گرامتری برای سنجش برد کوتاه دارای کاربردهای زیادی می باشد . اما این سیستم در اندازه گیری فواصل کوتاه دارای نواقص و مشکلات مربوط به خود است . این مطلب باعث شده روشهای نور ساختار یافته در فواصل کوتاه بیشتر مورد توجه قرار گیرد . وجود کدینگ در نور ساختار یافته و کاربرد آن در تناظر یابی باعث بالاتر رفتن ضریب اطمینان می شود . برای راه اندازی این سیستم نیاز به یک پروژکتور LCD و یک دوربین تصویر برداری است که با توجه به الگو از آن می توان برای بازسازی اجسام متحرک نیز استفاده کرد . در این میان نقش اساسی را الگوریتم و نرم افزار نوشته شده برای پردازش ها و اندازه گیریها برعهده دارد . مراحل کاری این سیستم در فلوچارت به صورت کلی آورده شده است .
این سیستم دارای کاربردهای فراوانی در استخراج مدل سه بعدی اجسامی از قبیل آثار هنری ، ایجاد مدل کامپیوتری از عروسکها و مجسمه ها در کاربردهای انیمیشن سازی دارد . همچنین دارای کاربردهای قابل تطبیق، در سیستم های پزشکی و برخی مسائل صنعتی مانند مهندسی معکوس نیز می باشد .
هدف از این پروژه استخراج پروفایل سه بعدی اجسام به استفاده از روش نور ساختار یافته ااست.
با توجه به بررسی های انجام شده نور ساختار یافته دارای مزایای ویژه ای می باشد . برای مثال سیستمهای مبتنی بر اُپتیک معمولا دارای هزینه پایین تری هستند . همچنین سیستم های بینایی استرﻳو ( شامل دو دوربین ) یا استریو فتو گرامتری برای سنجش برد کوتاه دارای کاربردهای زیادی می باشد . اما این سیستم در اندازه گیری فواصل کوتاه دارای نواقص و مشکلات مربوط به خود است . این مطلب باعث شده روشهای نور ساختار یافته در فواصل کوتاه بیشتر مورد توجه قرار گیرد . وجود کدینگ در نور ساختار یافته و کاربرد آن در تناظر یابی باعث بالاتر رفتن ضریب اطمینان می شود . برای راه اندازی این سیستم نیاز به یک پروژکتور LCD و یک دوربین تصویر برداری است که با توجه به الگو از آن می توان برای بازسازی اجسام متحرک نیز استفاده کرد . در این میان نقش اساسی را الگوریتم و نرم افزار نوشته شده برای پردازش ها و اندازه گیریها برعهده دارد . مراحل کاری این سیستم در فلوچارت به صورت کلی آورده شده است .
این سیستم دارای کاربردهای فراوانی در استخراج مدل سه بعدی اجسامی از قبیل آثار هنری ، ایجاد مدل کامپیوتری از عروسکها و مجسمه ها در کاربردهای انیمیشن سازی دارد . همچنین دارای کاربردهای قابل تطبیق، در سیستم های پزشکی و برخی مسائل صنعتی مانند مهندسی معکوس نیز می باشد .
روشهای مختلفی برای استخراج پروفایل سه بعدی اجسام وجود دارند . این روشها را می توان از لحاظ نحوه کار به دو دسته کلی غیرفعال و فعال تقسیم بندی کرد .بر خلاف روشهای غیرفعال که بر هم کنش و تغییری روی شکل انجام نمی دهند ، روشهای فعال یا با موضوع ارتباط تماسی بر قرار می کنند و یا بعضی از انواع خاص نور را روی آن تصویر می کنند ( روش نور ساختار یافته).
بینایی سه بعدی همواره از موضوعات اساسی و مهم در بینایی ماشین بوده است . این اهمیت به دلیل کاربردهای بسیار مهم و متنوع آن است . کاربردهای مختلف این شاخه بینایی ماشین در اندازه گیری ابعاد یک جسم ، مهندسی معکوس ، کنترل کیفیت محصولات خروجی کارخانه ، شناسایی اشیاء[1] ، تهیه نقشه سه بعدی ، انیمیشن کامپیوتری ، کاربردهای پزشکی و بسیاری کاربردهای دیگر است .
با توجه به کاربردهای مختلف اندازه گیری سه بعدی ، همواره سیستمهای مختلفی با توجه به نیازهای گوناگون پیاده سازی شده اند . اما در این میان استریو فتو گرامتری از مهمترین و عمده ترین روشها بوده است که در بسیاری از اوقات در بینایی سه بعدی به کار گرفته شده است . اما در دهه های اخیر استفاده از نور ساختار یافته رواج پیدا کرده است . در این فصل به مروری بر روشهای اسکن سه بعدی و کاربردها و اهمیت بازسازی شکل سه بعدی جسم می پردازیم .
1-2-روشهای غیر فعال استخرج پروفایل سه بعدی
استفاده از روشهای غیر فعال در بینایی سه بعدی از مدتها بر روی چندین تصویر دیجیتالی معمول بوده است . از جمله این روشها می توان به مثلث بندی دوتایی برای تصاویر جفت ، سایه اندازی[2] و حرکت یا بافت[3] اشاره کرد .
در ادامه روش بینایی استریو که یکی از پرکاربردترین روشهای غیر فعال است ، توضیح داده می شود . سپس به تشریح روشهای فعال می پردازیم .
1-2-1-روش استریو فتوگرامتری
درسیستم استریوفتوگرامتری یا بینایی سه بعدی از دو دوربین برای بدست آوردن اطلاعات سه بعدی استفاده می شود . این سیستم شبیه بینایی دو چشمی است که در بینایی انسان استفاده می شود . این سیستم در شکل 1-1 نشان داده شده است . مهمترین مسئله در این روش ، مسئله تطابق است . در این فرایند برای اطمینان از تمرکز دو دوربین در یک نقطه بایستی بین دو دوربین تطابق پیدا کرد .این کار را می توان با استفاده از اطلاعات موجود در باره موضوع و یا استفاده از نقاط مبنا نظیر دیودهای منتشر کننده نور در میدان دوربینها انجام داد . برای مثال فرض کنید دو دوربین بر روی نقطه P تمرکز کرده با شند ، با داشتن فاصله بین دو دوربین D و فاصله کانونی دوربینها می توان L1 و L2 را محاسبه کرد [4].
و...
