Projektarbeit: Ein Verfahren zur Erzeugung stabiler Differenzbilder

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1 Projektarbeit: Ein Verfahren zur Erzeugung stabiler Differenzbilder AG Eingebettete Systeme und Robotik (RESY),, 1. Einführung 2. Filterung des Kamerarauschens 3. Feature Bilder 4. Differenzbild 5. Referenzbilderzeugung November 01, Seite 1

2 Einleitung / Motivation Aufgabe: Hinderniserkennung in der Roboterzelle durch Einsatz von Videokameras Ziel der Projektarbeit: - Differenzbilderstellung - stabile Bilder (unempfindlich gegen Störeinflüsse) Objekterkennung Originalbild Referenzbild Differenzbild November 01, Seite 2

3 Einleitung Einordnung in das SIMERO Projekt: Cameras Grayscale Image Acquisition Feature Image Creation Difference Image Creation Reference Feature Image Vision & Joint Angle Fusion Path Planning PC Server Joint Angle Client Process Control Trajectory Client Communication Media Logical Joint Encoders Logical Path Executioner Encoders Robot Controller Joint Angle Server Process Control Trajectory Server Joints November 01, Seite 3

4 Kamerarauschen Kamerarauschen ist stark von Helligkeit abhängig (dunkle Bereiche rauschen stärker) mögliche Beeinflussung bei Bildvergleichen Filterung: Zusammenfassung von Helligkeitswerten Abbildung mittels Look-up-Tabelle Rauschen ohne Filterung 2 1 Rauschen nur um einen Helligkeitswert Rauschen nach Filterung November 01, Seite 4

5 Feature Bilder Feature Bilder: Eigenschaften von Bildern - unterschiedliches Verhalten bei äußeren Störeinflüssen - zuverlässige Erkennung von Bildveränderungen ( Differenzbilder) Features werden auf Bildsegmenten gebildet mittlerer Grauwert Varianz Kamerabild Grauwertschwerpunkt November 01, Seite 5

6 Differenzbild (1) Differenz zwischen aktuellem Feature- und Referenzbild Schwellwertermittlung: Beispiel mittlerer Grauwert Optimaler Wert: keine Fehlerpixel viele korrekt erkannte Stellen November 01, Seite 6

7 Differenzbild (2) Gesamtdifferenzbild: - Summe der normierten Feature Differenzen - dividiert durch Gesamtschwellwert Summe / Gesamtschwellwert Pixelfilter November 01, Seite 7

8 Referenzbild (1) Ziel: Bild der Zelle ohne Roboter Demontage nicht möglich Referenzbild rechnerisch erstellen Ermittlung der unbewegten Roboterzelle häufigste Bildinformationen - Pixelweise Sortierung der Helligkeiten - Median Wert für das Referenzbild Median November 01, Seite 8

9 Referenzbild (2) Versuch: - Arm waagerecht; Rotation um Gelenk 1-9 verschiedene Positionen Roboter in unterschiedlichen Positionen Teile des Arms im Referenzbild Ergebnis nicht befriedigend Referenzbild November 01, Seite 9

10 Referenzbild (3) Kriterium zur Wahl optimaler Roboterpositionen: - Arm bedeckt in keinem Bild gleiche Bereiche - mindestens drei Positionen (Algorithmus) Bewegung des Roboters parallel zur Bildebene - abhängig von Kameraposition und Ausrichtung Roboter in unterschiedlichen Positionen Referenzbild November 01, Seite 10

11 Roboterfarbe Problem: Unterscheidung Roboter-Raum schwierig Erkennung problematisch Farbe ändern: - Roboter mit schwarzem Stoff einhüllen - Farbfilter für gelbes Spektrum vor Kameras (hier blaue Folie verwendet) bessere Robotererkennung gelber Roboter schwarzer Roboter blaue Folie vor Kamera November 01, Seite 11

12 Zusammenfassung / Ausblick Erkennung - Erkennung liefert gut Ergebnisse - Immer noch Fehlerpixel inner- und außerhalb des Roboterbereichs Ausblick - Einsatz eines echten Gelbfilters - Differenzbilder nicht als Binärbild - weitere Features testen - diffusere Beleuchtung zur Schattenverminderung November 01, Seite 12