Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Aplikace počítačového vidění Ing. Ilona Kalová, Ph.D. ÚAMT FEKT VUT v Brně Kolejní 2906/4 61200 Brno CZ tel: +420 54114 3647 fax: +420 54114 1123 E-mail:

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Aplikace počítačového vidění Ing. Ilona Kalová, Ph.D. ÚAMT FEKT VUT v Brně Kolejní 2906/4 61200 Brno CZ tel: +420 54114 3647 fax: +420 54114 1123 E-mail:"— Transkript prezentace:

1 Aplikace počítačového vidění Ing. Ilona Kalová, Ph.D. ÚAMT FEKT VUT v Brně Kolejní 2906/ Brno CZ tel: fax:

2 Organizace výuky Přednášky Po 13:00 E340 – nepovinné Přednášky Po 13:00 E340 – nepovinné Přednášející: Přednášející:  Ing. Ilona Kalová,  Ing. Horák Karel,  Ing. Richter Miloslav,  Ing. Petyovský  Ing. Honec Petr, Cvičení Čt 9:00, 12:00, 14:00 E617 – nepovinné Cvičení Čt 9:00, 12:00, 14:00 E617 – nepovinné Cvičící: Ilona Kalová Cvičící: Ilona Kalová Body: Body:  16b cvičení - 8 úloh po 2b  24b semestrální projekt  Podmínka zápočtu - min 15b celkem ze cvičení a projektu, odevzdání projektu - min 15b celkem ze cvičení a projektu, odevzdání projektu  60b zkouška Informace: Informace:  Q:\VYUKA\KALOVA\MAPV  Ilona Kalová – tel: , kancelář E619

3 Přednášky 1. Nasazení počítačového vidění v technické praxi - úvod, motivace, výhody a nevýhody, metodika vývoje zakázky 2. Specifika hardwaru pro pořízení a zpracování obrazu 3. Základní fyzikální principy využitelné v počítačovém vidění 4. Úlohy měření v rovině – přesná měření rozměrů, polohy, orientace 5. Detekce přítomnosti a kompletnosti výrobků, počítání objektů v obraze, klasifikace podle tvaru (obrysu), barvy, povrchových vlastností atd. 6. Defektoskopie, inspekční systémy – detekce povrchových vad výrobků, inspekce transparentních materiálů atd. 7. OCR – SPZ, čtení kódů, převod tištěné knihy do elektronické 8. Měření 3D rozměrů, měření objemu, 3D digitální modely, navigace v prostoru, polohování robotů 9. Pohyb – detekce pohybu, detekce pohybujícího se objektu, sledování trajektorie, trojrozměrné vlastnosti objektů 10. Dopravní úlohy – měření rychlosti, detekce vozidel projíždějících na červenou, detekce krizových stavů 11. Analýza biologických obrazů, měření biometrických údajů 12. Další aplikace - bezkontaktní měření teploty (termokamery), měření deformací (interferometre), analýza snímků hvězdné oblohy, počítačové vidění ve spojení s počítačovou grafikou = virtualizovaná realita

4 Definice počítačového vidění Systémy počítačového vidění … systémy strojového vnímání … systémy pro zpracování obrazu … kamerové systémy … vizuální systémy Disciplína, která se snaží technickými prostředky alespoň částečně napodobit lidské vidění – kvalitu lidského senzoru (oka) a kvalitu analýzy obrazu (inteligence, znalosti, zkušenosti) Disciplína, která se snaží technickými prostředky alespoň částečně napodobit lidské vidění – kvalitu lidského senzoru (oka) a kvalitu analýzy obrazu (inteligence, znalosti, zkušenosti) Obor, který pomocí technických prostředků usiluje o získání smysluplného popisu objektů vyskytujících se v obraze Obor, který pomocí technických prostředků usiluje o získání smysluplného popisu objektů vyskytujících se v obraze

5 Příbuzné obory Umělá inteligence Umělá inteligence Teorie řízení Teorie řízení Zpracování signálů Zpracování signálů Biologie, neurofyziologie Biologie, neurofyziologie Matematika – statistika, geometrie Matematika – statistika, geometrie Fyzika – optika Fyzika – optika …

6 Proč je vidění těžké ? Ztráta informace díky perspektivní projekci, 3D => 2D Ztráta informace díky perspektivní projekci, 3D => 2D Měřená jednotka = nejčastěji jas Měřená jednotka = nejčastěji jas Jas bodu závisí na: Jas bodu závisí na:  poloze kamery  poloze a typu světelného zdroje  odrazivosti povrchu, barvě  orientaci (natočení) povrchu  … Množství dat Množství dat Příklad: statický obraz 512 x 512 bodů, 1 bod = 1B (256 jas. úrovní) => 256kB Příklad: statický obraz 512 x 512 bodů, 1 bod = 1B (256 jas. úrovní) => 256kB stejný barevný obraz, 1 bod = 3B => 768kB stejný barevný obraz, 1 bod = 3B => 768kB stejný barevný obraz při 25 snímcích za sekundu (TV signál) => 18,75MB/s stejný barevný obraz při 25 snímcích za sekundu (TV signál) => 18,75MB/s Nejistota – přítomnost šumu, zkreslení Nejistota – přítomnost šumu, zkreslení

7 Výhody Přesnost Přesnost Spolehlivost, měření s konstantními parametry, neunavitelnost, nezkorumpovatelnost Spolehlivost, měření s konstantními parametry, neunavitelnost, nezkorumpovatelnost Rychlost Rychlost Paralelně může probíhat více kontrolních úloh, třeba měření rozměrů a zároveň kontrola barvy Paralelně může probíhat více kontrolních úloh, třeba měření rozměrů a zároveň kontrola barvy Umožňují kontrolu prakticky jakéhokoliv parametru, který má optickou vazbu na vzhled nebo charakter snímané scény Umožňují kontrolu prakticky jakéhokoliv parametru, který má optickou vazbu na vzhled nebo charakter snímané scény Měření je bezkontaktní, nedestruktivní Měření je bezkontaktní, nedestruktivní Velké množství informací v podobě, která je pro člověka nejlépe srozumitelná - vizuální cestou člověk přijímá téměř 90 % informací Velké množství informací v podobě, která je pro člověka nejlépe srozumitelná - vizuální cestou člověk přijímá téměř 90 % informací Nastavení systému je rychlé a nevyžaduje složité mechanické konstrukce Nastavení systému je rychlé a nevyžaduje složité mechanické konstrukce Možnost změnou konfigurace softwaru prakticky okamžitě přepínat mezi podobnými typy měření – není nutné složitě a nákladně měnit hardwarovou konfiguraci Možnost změnou konfigurace softwaru prakticky okamžitě přepínat mezi podobnými typy měření – není nutné složitě a nákladně měnit hardwarovou konfiguraci Cena - vyšší počáteční náklady jsou kompenzovány nižšími náklady provozními a úsporami času i materiálu ve výrobě Cena - vyšší počáteční náklady jsou kompenzovány nižšími náklady provozními a úsporami času i materiálu ve výrobě

8 Metodika vývoje zakázky Myšlenka aplikace kamerového systému (ze strany zákazníka) Myšlenka aplikace kamerového systému (ze strany zákazníka) Kontaktování firmy zabývající se počítačovým viděním nebo systémového integrátora Kontaktování firmy zabývající se počítačovým viděním nebo systémového integrátora Hrubé posouzení realizovatelnosti projektu – nejlépe návštěva provozu, pochopení problému, posouzení vhodnosti nasazení počítačového vidění, hrubý návrh metody měření odborníkem Hrubé posouzení realizovatelnosti projektu – nejlépe návštěva provozu, pochopení problému, posouzení vhodnosti nasazení počítačového vidění, hrubý návrh metody měření odborníkem Podrobná analýza problému – návrh řešení celého systému nejlépe v podobě podrobné studie Podrobná analýza problému – návrh řešení celého systému nejlépe v podobě podrobné studie –diskuze s pracovníky (managery, technickými pracovníky, kontrolory kvality, výrobáři,…) - definice požadavků zákazníka –experimenty s reálnými vzorky (např. výrobků s vadami i bez vad) - návrh a zhodnocení různých metod měření, odhad přesnosti měření, rychlosti,… –odhad potřebného HW a nutných úprav stávajícího zařízení, odhad náročnosti vývoje –odhad ceny a časové náročnosti Řešení projektu Řešení projektu –výběr vhodného HW, návrh konkrétní mechaniky, výroba, instalace zařízení –pořízení testovacích snímků, vývoj algoritmů –vývoj a specifikace uživatelského rozhraní –testy funkčnosti a spolehlivosti Zkušební provoz – doladění detailů, vyhodnocení kvality měření (statistiky) Zkušební provoz – doladění detailů, vyhodnocení kvality měření (statistiky) Reálný provoz – sledování stavu zařízení a kvality měření, servis Reálný provoz – sledování stavu zařízení a kvality měření, servis

9 Volba způsobu měření rozměry zkoumaného předmětu a jeho vzdálenost rozměry zkoumaného předmětu a jeho vzdálenost požadovaná přesnost měření požadovaná přesnost měření vlastnosti povrchu předmětu (nerovnost, drsnost, odrazivost světla) vlastnosti povrchu předmětu (nerovnost, drsnost, odrazivost světla) vlastnosti okolních zdrojů světla (intenzita, spektrum, koherence) vlastnosti okolních zdrojů světla (intenzita, spektrum, koherence) možná doba měření X odhadovaná časová náročnost snímání a zpracování možná doba měření X odhadovaná časová náročnost snímání a zpracování přístupnost k měřenému objektu a maximální možné rozměry měřicího systému (aby jej bylo možné například umístit na již fungující linku) přístupnost k měřenému objektu a maximální možné rozměry měřicího systému (aby jej bylo možné například umístit na již fungující linku) způsob vystavení měřeného objektu do vhodné měřící pozice – mechanické díly, polohování, dopravníky,… - odhad potřebného HW a nutných úprav stávajícího zařízení způsob vystavení měřeného objektu do vhodné měřící pozice – mechanické díly, polohování, dopravníky,… - odhad potřebného HW a nutných úprav stávajícího zařízení možnost kalibrace systému možnost kalibrace systému možnost konfigurace systému i pro jiné, podobné výrobky možnost konfigurace systému i pro jiné, podobné výrobky přesná definice požadavků na systém a definice výstupů měření přesná definice požadavků na systém a definice výstupů měření náročnost výzkumu a vývoje náročnost výzkumu a vývoje cena cena

10 Řetězec zpracování obrazu

11 Možné aplikace – použití počítačového vidění Úlohy měření v rovině – přesná měření rozměrů, polohy, orientace Úlohy měření v rovině – přesná měření rozměrů, polohy, orientace Detekce přítomnosti a kompletnosti výrobků, počítání objektů v obraze Detekce přítomnosti a kompletnosti výrobků, počítání objektů v obraze Střežení objektů Střežení objektů Klasifikace - podle tvaru (obrysu), barvy, povrchových vlastností atd. Klasifikace - podle tvaru (obrysu), barvy, povrchových vlastností atd. Defektoskopie, inspekční systémy – detekce povrchových vad výrobků, inspekce transparentních materiálů atd. Defektoskopie, inspekční systémy – detekce povrchových vad výrobků, inspekce transparentních materiálů atd. OCR – SPZ, čtení kódů, převod tištěné knihy do elektronické OCR – SPZ, čtení kódů, převod tištěné knihy do elektronické Měření 3D rozměrů, měření objemu, 3D digitální modely Měření 3D rozměrů, měření objemu, 3D digitální modely Navigace v prostoru, polohování robotů Navigace v prostoru, polohování robotů Pohyb – detekce pohybu, detekce pohybujícího se objektu, sledování trajektorie Pohyb – detekce pohybu, detekce pohybujícího se objektu, sledování trajektorie Dopravní úlohy – měření rychlosti, detekce vozidel projíždějících na červenou, detekce krizových stavů Dopravní úlohy – měření rychlosti, detekce vozidel projíždějících na červenou, detekce krizových stavů Analýza lékařských obrazů, měření biometrických údajů Analýza lékařských obrazů, měření biometrických údajů Bezkontaktní měření teploty (termokamery) Bezkontaktní měření teploty (termokamery) Měření deformací (interferometrie) Měření deformací (interferometrie) Analýza snímků hvězdné oblohy, analýza leteckých snímků Analýza snímků hvězdné oblohy, analýza leteckých snímků Počítačové vidění ve spojení s počítačovou grafikou = virtualizovaná realita Počítačové vidění ve spojení s počítačovou grafikou = virtualizovaná realita …

12 hrdlo láhve dno láhve stěna láhve Inspekce transparentních materiálů (pivních lahví) zbytky etiket zbytky etiket cizí objekty cizí objekty špína špína plíseň plíseň škrábance škrábance

13 Inspekce netkaných textilií díry díry výkapky výkapky hmyz hmyz

14 potisk – kontrola, polarita, poškození kontakty – rozměry, úhel natočení, ohyb, kvalita spoje kvalita sváření, rozměry, pozice, struktura detekce prasklin špína, cizí předměty Inspekce SMD součástek

15 - automatického počítání různě orientovaných náhodně rozmístěných skleněných broušených kamenů - návrh způsobu osvětlení, návrh software Počítání objektů ve scéně

16 - analýza optických vlastností mikroteček - návrh HW řešení čtečky - algoritmy pro lokalizaci mikrotečky ve snímku - algoritmy pro čtení znaků mikroteček Čtecí zařízení mikroteček

17 - sledování prováděných operací v komoře - záření nebezpečné jednak pro člověka, jednak pro elektroniku a optiku - návrh počtu a umístění kamer - návrh geometrického uspořádání optické soustavy zrcadel periskopu Kamerový systém do komory ionizujícího záření

18 Rychloběžná kamera - lokalizace pozice infračerveného laserového paprsku mířidla zbraně na projekční ploše - vyhodnocení správnosti míření vojáků při interaktivním tréninku při simulaci bojové scény - časový multiplex s 10 kanály (paralelně lze vyhodnocovat až 10 mířidel) - parametry kamery: 330 fps / 1280x1024 / 10 bit - paralelní vyhodnocení obrazu v FPGA (výstupem je poloha laserového svazku na plátně) zaměřovací IR laser

19 Detekce a klasifikace vozidel Kontrola kvality svarů automobilových disků Měření objemu kapky viskózního lepidla Pořízení 3D modelu kopyta klobouku 3D měření

20 Metro – počítání osob - počítání osob vstupujících a vystupujících z technických prostor metra - zlepšení kontrastu sledovaných objektů volbou pozadí

21 Dopravní úlohy – detekce průjezdu na červenou - Lokalizace SPZ - OCR

22 Dopravní úlohy – měření průměrné rychlosti v úseku

23 - algoritmy vyhodnocení dat - testy kvality vyhodnocení vzhledem k rozdílným vstupním podmínkám Dopravní úlohy – laserový měřič rychlosti vozidel

24 - detekce kritických stavů (nehoda, zácpa) Dopravní úlohy - mobilní detekce – kradená vozidla

25 Dynamické vlastnosti např. - chůze - podpis - gestikulace Otisk prstu Obličej Geometrie ruky Dentální obraz Podpis Tvar ucha Sítnice oka Termogram obličeje Měření biometrických údajů Duhovka oka Tvar obličeje

26 Lékařské aplikace -určování polohy chirurgických nástrojů z 3D ultrazvukového přístroje -geometrické srovnání odpovídajících si obrazů - z jiných přístrojů - před a po operaci (léčbě) -diagnostika ultrazvukových obrazů -3D měření dýchacích pohybů

27 Sledování pohybu -trasování pohybu člověka -sledování trajektorie pohybu plavající krysy -navádění robotů

28 Studování vesmíru Sledování procesů ve vesmíru - vzplanutí mladé hvězdy (RTG snímek) Analýza snímků hvězdné oblohy – objevování nových hvězd, galaxií,… Specializovaný SW – volně dostupný „Tvář na Marsu“ Zkoumání okolních planet, vesmírné výpravy

29 Aktualizace map Klasifikace urbanizovaného území Vojenské, špionážní průzkumy Sledování počasí, předpovědi radarový snímek Letecké snímky, satelitní snímky


Stáhnout ppt "Aplikace počítačového vidění Ing. Ilona Kalová, Ph.D. ÚAMT FEKT VUT v Brně Kolejní 2906/4 61200 Brno CZ tel: +420 54114 3647 fax: +420 54114 1123 E-mail:"

Podobné prezentace


Reklamy Google