Специализированные модели управления (СМУ) систем технического зрения
Исходные данные для проектирования
Необходимо построить СМУ, которое определяет положение движущегося объекта в поле зрения робота на каждом кадре изображения. Изображение, полученное с датчика, преобразуется в цифровую форму и представляется в виде матрицы размерностью М х N точек (M = N = 128). Каждая точка представляет собой яркость, которая закодирована 8 разрядами.
Размеры объекта m х n точек (m = n = 16). Положение объекта определяется путём нахождения координат точки, в которой принимает минимальное значение корреляционная функция R исходного и эталонного изображения. Минимум функции R ищется на каждом кадре в поле U размерностью r х p (r = p = 5). Корреляционная функция для точки с координатами l, k в поле U вычисляется по формуле:
,
где 
¾ точки исходного изображения; 
¾ точки изображения эталона.
Начальное положение центра области U:
Хцн = М/2; Уцн = N/2.
Частота смены кадров ¾ 50 Гц.
Координаты объекта должны быть определены за время существования одного кадра.
Этап системного проектирования
На этом этапе необходимо разработать общий алгоритм функционирования системы технического зрения и её структурную схему.
Исходя из задания на проектирование системы технического зрения (СТЗ) должна выполнять следующие функции:
n преобразование аналогового сигнала, поступающего с датчика (Д) в цифровую форму;
n запоминание цифровых значений яркости точек в памяти;
n чтение цифровых значений яркостей точек в памяти;
n чтение цифровых значений яркостей точек исходного и эталонного изображений и вычисление функций корреляции;
n нахождение минимального значения функции корреляции в области U и выдача новых координат области V.
Преобразование аналогового сигнала и запись полученного цифрового значения должен осуществлять блок аналого-цифрового преобразователя (АЦП).
Для запоминания полученных цифровых значений яркостей точек необходимо оперативное запоминающее устройство изображения (ОЗУИ). Объём его определяется максимальными размерами представления изображения, то есть (M х N) 8 разрядных ячеек.
Требуемый объём ОЗУИ равен 16 Кбайт.
Для хранения эталона необходимо иметь постоянное ЗУ объёмом m х n байт (ПЗУ), т.е. 256 байта.
Чтение данных из ОЗУИ и ПЗУ, вычисление функций корреляции, нахождение минимального значения R и определение новых координат области U должно производиться вычислительным устройством (ВУ).
Для хранения новых координат необходимы два регистра РХ и РY. Запуск и останов ВУ производиться с пульта управления (ПУ). На рис. показана общая структура СТЗ.
Блок АЦП синхронно с частотой дискретизации осуществляет запись информации в ОЗУИ. По окончании записи одного кадра он выдаёт сигнал конца записи EW. ВУ опрашивает сигнал EW и, получив его, переходит на следующем кадре к вычислению функций корреляции и нахождению их минимума. Затем ВУ записывает в регистры PX и PY значения найденных координат и переходит к опросу сигнала EW.
Рисунок 1 ¾ Общая структура СТЗ
Таким образом, доступ к ОЗУИ имеют поочерёдно блок АЦП (по записи) и ВУ (по чтению).