3D-интерпретация и техническое зрение

Введение

Использование мобильных роботов (МР) в последнее время получило широкое применение, особенно востребованными МР стали в решениях задач, в которых невозможно использовать человеческий ресурс. Исследователи с Польши, Германии работают над МР, которые позволяют проводить разведку в шахтах при возникновении чрезвычайных ситуаций (ЧС).
Вследствие чего, возникает задача адекватности представления окружающего пространства МР. Для решения такой задачи используются системы технического зрения (СТЗ). Существующие СТЗ позволяют передавать оператору 2D изображения, что вызывает неполное погружение в окружающую среду и добавляет элементы управления, контроля над внешними параметрами окружающей среды (наличие вредных примесей, расстояние до преграды) и управления МР с помощью пульта управления (движением МР, поворотом камерой, и.т.д.)[1].
Все это усложняет управление МР и снижает эффективность принятий решений за счет рассеивания внимания оператора, визуального распознавания образов, особенно мелких деталей, которые могут быть незаметны на общем фоне и нести в себе ключевые моменты в решении поставленных задач.


1. Проблема 3D-интерпретации

Для современного этапа развития теории распознавания образов актуально расширение круга рассматриваемых задач распознавания на пространственные изображения, в то время как ранее внимание исследователей было сосредоточено на решении задач анализа и распознавания 2D изображений. Зрительные анализаторы человека способны воспринимать больше информации в секунду, нежели слуховые. Поэтому увеличивается количество зрительной информации и средств подачи зрительных данных в различных областях человеческой деятельности.
Одной из главных задач развития технического зрения является получение более качественных методов обработки информации, получаемой в виде изображения, на основании которых даже в условиях шума и искажений можно получать в системах класса «искусственный интеллект» верные решения.
В настоящее время преимущества анализа и распознавания 3D объектов у человека перед любой технической системой очевидно. Зрительное восприятие человека начинается не с выделения каких-либо деталей, как у машины, а наоборот, его исходной точкой является целостность образа (гельштат психология).
Прежде всего проблема адекватного анализа и восприятия образа может быть связана с самой простой и очевидной причиной – в зрительную систему поступают неверные данные из-за неправильно построенного изображения

. Это может быть связано с нарушениями в формировании и развитии органов (у людей) или неисправностями в оборудовании распознающей техники. Для человека данная проблема имеет важное и первостепенное значение, т.к. влияет не только на возможность распознавания образов, но и на само развитие человека, его внутренних и социальных качеств [2]. Так, при нарушении зрения происходит снижение зрительного восприятия у слабовидящих и слепых детей, что проявляется в трудности наблюдения и анализа окружающих предметов. Многие признаки предметов визуального характера (величина, цвет, форма) не воспринимаются такими детьми, что резко обедняет их чувственный опыт, затрудняет ориентировку в пространстве и, как следствие, тормозит развитие наглядно-образного мышления.
Применительно к техническому зрению данная проблема решается правильной настройкой программного обеспечения, синхронизацией поступающих данных от аппаратных устройств, а также устранением причины поломки того или иного оборудования. Помимо неправильного построения видимого изображения, трудности в решении проблемы распознавания образов могут быть вызваны неправильной обработкой поступающего изображения, его коррекции
В техническом зрении неточная интерпретация 3D изображений обусловлена несовершенством используемых алгоритмов. Эффективность технического зрения при интерпретации 3D изображения значительно уступает возможностям человека, что объясняется не слабой мощностью вычислительных средств, а недостаточно развитыми теоретическими методами.
Техника неспособна мыслить «свободно» и отойти от заложенного алгоритма. Кроме того, на неправильную обработку изображений даже при наличии мощного искусственного интеллекта может оказать низкая разрешительная способность сканирующих лазеров и видеокамер роботов.
Изображения плохого качества имеют сильные помехи, не прорисовывают тонкие контуры линий, мелкие предметы воспринимаются как окружающий фон.
2. Техническое зрение: решаемые задачи, используемые технологии

Практический опыт на сегодняшний день показывает, что более половины всех задач визуального контроля на производстве решается быстро и надежно при помощи смарт камер