بینایی سه بعدی با استفاده از نور ساختار یافته با الگوی رنگی
3D VISON USING STRUCTURED LIGHT WITH COLOR PATTERN
135 صفحه در قالب word
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 .
فهرست مطالب:
چکیده 2
فصل اول : تئوری نور ساختار یافته و کاربردهای بینایی سه بعدی
1-1- مقدمه 17
1-2- روشهای غیر فعال بینایی سه بعدی 18
1-2-1- روش استریوفتوگرامتری 18
1-3- روشهای فعال بینایی سه بعدی 19
1-3-1- بکار گیری سنسور تماسی دربینایی سه بعدی 21
1-3-2- بکار گیری سنسور غیر تماسی دربینایی سه بعدی 22
1-3-2-1- روش ارسال امواج 22
1-3-2-2- روش های انعکاسی 23
1-3-2-2-1- رهیافتهای غیر اپتیکی در روشهای انعکاسی 23
1-3-2-2-2- رهیافتهای اپتیکی در روشهای انعکاسی 23
1-3-2-2-2-1 رادار تصویر برداری 24
1-3-2-2-2-2- روشهای اینترفرومتریک 26
1-3-2-2-2-3- استخراج عمق از طریق تمرکز بر روش فعال 27
1-3-2-2-2-4- استریوی فعال 28
1-3-2-2-2-5- راستراستریوفتوگرامتری 28
1-3-2-2-2-6- سیستم مجتمع تصویر برداری 29
1-3-2-2-2-7- تکنیک نور ساختار یافته 30
1-4- مقایسه روشها وتکنیکها و کاربردهای آنها 32
1-5- نتیجه گیری 35
فصل دوم : روشهای مختلف کدینگ الگو
2-1- مقدمه 37
2-2- روشهای طبقه بندی کدینگ الگوهای نوری 38
2-2-1- الگوهای نوری از دیدگاه درجات رنگی 39
2-2-2- الگوهای نوری از دیدگاه منطق کدینگ 40
2-2-2-1- روشهای مبتنی بر الگوهای چند زمانه (کدینگ زمانی) 42
2-2-2-1-1- کدینگهای باینری 42
2-2-2-1-2- کدینگ با استفاده از مفهوم n-ary 44
2-2-2-1-3- کدینگ با استفاده از مفهوم انتقال مکانی 45
2-2-2-1-4- کدینگ با استفاده از همسایگی 46
2-2-2-2- روشهای مبتنی بر همسایگیهای مکانی(کدینگ مکانی) 48
2-2-2-2-1- کدینگهای غیر متعارف (ابتکاری) 48
2-2-2-2-2- کدینگ بر اساس دنباله De_Bruijn[1] 50
2-2-2-2-3- کدینگ بر اساس منطق M-Arrays 52
2-2-2-3- کدینگ مستقیم 54
2-3- نتیجه گیری 55
فصل سوم :پیاده سازی کدینگ و پردازش تصویر
3-1- مقدمه 57
3-2- تولید کلمه های رمز با استفاده از دنباله De_Bruijn 59
3-3- تابش الگو و عکسبرداری 65
3-4- پردازش تصویر 66
3-4-1- دوسطحی سازی 68
3-4-2- تشخیص لبه ها و اسکلت بندی 70
3-4-3- نازک سازی 74
3-4-4 نقاط تقاطع 75
3-4-5- شناسایی خطوط 78
3-5- نتیجه گیری 82
فصل چهارم :
شناسایی رنگ و حل مسئله تطابق و بازسازی سه بعدی
4-1- مقدمه 84
4-2- شبکه عصبی و شناسایی رنگ 86
4-2-1- مسئله تغییر رنگ 87
4-3- طراحی شبکه عصبی 88
4-4- مسئله تطابق 93
4-5- بازسازی سه بعدی 99
4-6- بررسی خطاهای موجود 103
4-6-1- تغییر رنگ و خروجی غیر قطعی شبکه 103
4-6-2- ناپیوستگی های تصویر رنگی 103
4-6-3-خطای همپوشانی 104
4-7- نتیجه گیری 105
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1 مقدمه 107
5-2- انتخاب روش و پیاده سازی 108
5-3- پیشنهادات 108
پیوست الف : نرم افزار تهیه شده 111
پیوست ب : مثلث بندی 122
مراجع 130
مقدمه :
نظر به گستردگی روز افزون استفاده از سیستم های هوشمند لزوم بکار گیری سیستم های بینایی اتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک به منظور بدست آوردن ابعاد جسم بر کسی پوشیده نیست . در همین راستا در صنایع نیز در ایستگاههای بازرسی و کنترل کیفیت جهت بررسی دقیقتر میزان تطابق قطعه ی درحال تولید با قطعه مورد نظر ، از سیستم های بینایی استفاده می شود . بدین وسیله علاوه بر مشخص شدن مورد خطا ، محل دقیق آن و میزان خرابی نیز مشخص می شود .
از جمله موارد کاربرد دیگر سیستم بینایی می توان به علوم نظامی ، پزشکی ، باستانشناسی ، راه و ساختمان و زمین شناسی و هدایت ربات اشاره کرد که روز به روز استفاده از سیستم های بینایی در آنها افزایش می یابد . سیستم های بینایی معمولی ، تنها به گرفتن یک تصویر دو بعدی از جسم اکتفا می کنند و قادر به تشخیص فاصله و یا ارتفاع و عمق نیستند . به همین دلیل و برای داشتن اطلاعات بیشتر از جسم ، محققان تلاش خود را بر روی بدست آوردن اطلاعات از بعد سوم (محور Z) متمرکز کردند .
در راستای این تلاشها رهیافتهای متفاوتی جهت اسکن سه بعدی یک جسم ارائه شد . در این میان اسکنرهای تماسی مبتنی بر سنسورهای تماسی مکانیکی و اسکنرهای غیر تماسی مبتنی بر تکنولژی اپتیکی از جمله راه کارهایی هستند که محققان در پیش رو دارند . و در این میان راه کارهای اپتیکی به دلیل انعطاف پذیر بودن و هزینه قابل قبول ترجیح داده می شوند . ضمن اینکه در خیلی از موارد از دقت و قدرت بالاتری در مقایسه با تکنولژی تماسی برخوردار هستند .
در تحقیق انجام شده پس از بررسی انواع روشهای اپتیکی برای استخراج پروفایل سه بعدی ، یک سیستم نوری بر مبنای نور ساختاریافته کدینگ شده پس از بررسی روشهای کار شده در این زمینه ، پیاده سازی می شود .
فصل اول به بررسی روشهای متفاوت استخراج مدل سه بعدی اشیاء می پردازد. علاوه بر آن کاربردهای مختلف بینایی سه بعدی ارائه می شود . در فصل دوم تکنیکهای مختلف کدینگ الگو در نور ساختاریافته بررسی می شود . در فصل سوم که آغازی برای پیاده سازی است با طراحی یک نوع کدینگ به طراحی یک الگو پرداخته می شود و پردازشهای لازم اولیه در تصاویر برای کشف رمزها توضیح داده می شوند . فصل چهارم با توضیح استفاده از شبکه عصبی برای تعیین کد رنگهای بدست آمده در ادامه به حل مسئله تطابق می پردازد و در نهایت یک بازسازی سه بعدی اولیه از جسم ارائه می دهد . در نهایت در فصل پنجم به جمع بندی فصول گذشته پرداخته شده و پیشنهاداتی برای ادامه کار داده خواهند شد . در صفحه بعدی فلوچارتی از مراحل کلی کار آورده شده که به طور کلی نمایانگر مراحل کاری می باشد .
ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است
متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است
بینایی سه بعدی با استفاده از نور ساختار یافته با الگوی رنگی ( 3D VISON USING STRUCTURED LIGHT WITH COLOR PATTERN)