Авторы:
П.В.ИВАНОВ, А.В.БОЙКОВ
Санкт-Петербургский государственный горный университет
Влияние компьютерных технологий на все сферы деятельности в настоящее время колоссально. Внедрение инновационных идей позволяет упростить производственный процесс, обезопасив его и повысив экономическую выгоду. Одним из таких локомотивов является система технического зрения «умная камера», способная выполнять поставленные перед ней задачи разнообразного спектра.
Ключевые слова и фразы: автоматизация, техническое зрение.
Нынешний век – это время автоматизации и роботизации высокого уровня. Примером высоких технологий может служить машинное зрение, представляющее собой относительно молодую отрасль, но уже сейчас имеющую огромное распространение во всех областях жизнедеятельности человека: от систем обработки текстовых печатных документов и до распознавания лиц человека или его жестов.
Простым примером применения машинного зрения в обычной жизни может служить система обнаружения и считывания штрих-кода. Штриховой код – наиболее распространенный способ распознавания товаров. Штрих-код – это последовательность черных и белых полос, представляющая некоторую информацию в удобном для считывания техническими средствами виде. В этом случае происходит сканирование определенной линии в искомой области, а затем расчет ширины штрихов вдоль заданной траектории. Однако такие «линейчатые» штрих-коды обладают рядом неблагоприятных факторов: низкой помехоустойчивостью и относительно малым объемом хранимой информации. Поэтому существуют коды не только линейчатого типа. Так, в торговле встречаются двумерные коды, представляющие собой совокупность цифр, букв и штрихов.
Однако техническое зрение применяется не только в области торговли, но и активно в промышленности.
Измерение объема круглых лесоматериалов чрезвычайно важно в области лесозаготовки и деревообрабатывающей промышленности. Лесоматериалы являются востребованным товаром во всем мире, а следовательно, их качество и геометрические параметры партии подвергаются серьезному контролю. Так, наиболее распространенный сейчас ручной метод оценки показывает результат с погрешностью до 30%. В то же время новые методы дистанционного анализа имеют лишь 5%.
Также промышленность активно использует машинное зрение для проверки собранных компьютерных плат, сварки швов, качества кристаллов, сортировки предметов, находящихся на конвейерной ленте, и т.д
Область применения машинного зрения настолько широка, что включает в себя даже медицину: компьютерная томографическая ангиография, рентген, узи и т.п.
Компьютерная томографическая ангиография позволяет получить подробное изображение кровеносных сосудов и оценить характер кровотока. После проведения компьютерной томографии с внутривенным контрастным усилением производится анализ полученных данных с применением специальных алгоритмов реконструкции изображений. Преимущество данного метода: исключение риска возникновения осложнений от хирургических манипуляций, необходимых при обычной ангиографии, незначительная лучевая нагрузка на пациента. КТ-ангиография позволяет получить послойную серию изображений кровеносных сосудов; на основе полученных данных посредством компьютерной постобработки с 3D-реконструкцией строится трехмерная модель кровеносной системы.
В ГосНИИАС были разработаны многочисленные системы обнаружения препятствия и позиционирования транспортного средства на дороге, определения государственного номера автомашин в режиме реального времени.
Модуль распознавания автомобильных номеров автоматически определяет и распознает номера автомобилей в поле зрения камеры. Он позволяет фиксировать и сохранять в базе данных распознанный номер, а также изображение транспортного средства, часть кадра с номерным знаком и время регистрации. Таким образом формируется база всех транспортных средств, прошедших через зону контроля, с возможностью добавления текстового комментария к каждому распознанному номеру.
Венцом использования технического зрения являются разработки в области распознавания жестов рук человека и биомеханических исследований.
Системы для биомеханических исследований предназначены для регистрации и анализа характеристик движения человека. Основной задачей является высокоскоростная съемка траекторий движения различных частей тела, слежение за положением конечностей и выделение характерных черт лица человека. Все эти параметры можно использовать в охранных системах и при создании человекоподобных роботов.
На основе показанных примеров можно говорить о техническом зрении как о полезном инструменте во всех областях жизни, а также ощутимой экономической выгоде при его использовании, наравне с ювелирной точностью и простотой использования. Несмотря на молодой возраст, данная наука чрезвычайно востребована и перспективна. В будущем – это создание андроидов, способных сравниться с человеком по интеллектуальным способностям, превзойти по физическим параметрам.