English
امروزه از سیستم های بینایی ماشین و پردازش تصویر در همه صنایع استفاده می شود. با این سیستم ها می توانیم عیوب محصولات را تشخیص دهیم، ابعاد قطعات را اندازه بگیریم و یا موقعیت اجسام را تشخیص دهیم تا ربات آنها را بردارد. یکی از کاربردهای پردازش تصویر شمارش است. در این مقاله می خواهیم با استفاده از پردازش تصویر اعداد روی تاس را شمارش نماییم.
شمارش با پردازش تصویر
شمارش می تواند به منظورهای مختلفی انجام شود؛ مثلا می توانیم تعداد محصولات درون یک جعبه را بشماریم تا مطمئن شویم تعداد آنها درست باشد. به عنوان نمونه در شکل زیر یک پنیر را نشان می دهد که باید تعداد مشخصی از آن درون بسته بندی قرار بگیرد. ما با پردازش تصویر ناقص بودن محصول را تشخیص می دهیم و آن را از محصولات دیگر جدا می کنیم.
علاوه بر آن با شمارش می توانیم محصولات روی خط را بشماریم تا تعداد محصول تولیدی را مشخص کنیم.
پیدا کردن عدد روی تاس با پردازش تصویر
ما به کمک پردازش تصویر می توانیم عدد روی تاس را تشخیص دهیم. برای این کار در ابتدا نیاز داریم که با دوربین تصویر تاس را بگیریم. همچنین برای اینکه نور تصویر ما یکنواخت باشد بایستی با استفاده از روش های نورپردازی ، نور یکنواختی روی تاس ها ایجاد کنیم. بعد از دریافت تصویر و انتقال آنها به کامپیوتر با استفاده از پردازش تصویر اعداد روی تاس را شناسایی می کنیم.
تصویربرداری با دوربین صنعتی
برای تصویربرداری از تاس از یک دوربین صنعتی Basler استفاده شده است. البته این کار با یک دوربین معمولی مانند دوربین webcam هم قابل انجام است؛ هر چند کیفیت تصویر دوربین های صنعتی بالاتر است و علاوه بر آن در یک دوربین صنعتی می توانیم تنظیمات مختلفی انجام دهیم تا کیفیت تصویر بهتر شود، مثلا می توانیم نور تصویر را تنظیم کنیم.
سرعت عکس برداری دوربینی که استفاده کرده ایم 55 عدد در ثانیه است؛ یعنی می تواند 55 عکس در ثانیه بگیرد. بنابراین وقتی تاس در حال حرکت است (مثل وقتی آن را پرتاب می کنیم) این دوربین می تواند تصویر را به گونه ای بگیرد که تار نباشد و بتوانیم آن را با استفاده از پردازش تصویر شناسایی کنیم.
نورپردازی
در بینایی ماشین برای ایجاد نور یکنواخت روی محصولات از منابع نور مختلفی استفاده می شود. در اینجا برای اینکه نور یک دست روی تاس ها ایجاد کنیم از دو لایت خطی استفاده می کنیم. این دو لایت که بدون نویز هستند، نور روی تصویر را یکدست می کنند.
کامپیوتر
در اینجا دوربین با استفاده از کابل usb3 تصاویر را پشت سر هم به کامپیوتر انتقال می دهد. نرم افزار Halcon می تواند روی انوع رایانه ها اجرا گردد. هر چه قدرت پردازنده بیشتر باشد سرعت اجرای کدها هم بیشتر می شود. در اینجا ما از یک لپتاپ استفاده کرده ایم.
برنامه نویسی جهت شمردن اعداد
برای برنامه نویسی از نرم افزار Halcon استفاده کرده ایم که می تواند تصاویر را با سرعت بالا پردازش نماید. در این برنامه با استفاده از الگوریتم Object Detection تاس ها و اعداد روی آنها را پیدا می کنیم. در دوره آموزشی بینایی ماشین با نرم افزار Halcon نحوه نوشتن این برنامه قدم به قدم تشریح شده است.
نصب تجهیزات
در سیستم های پردازش تصویر صنعتی تجهیزات به صورت ثابت نصب می شوند تا فاصله دوربین و جسم ثابت بماند و نور روی جسم تغییری نکند. ما برای نصب تجهیزات از پروفیل های آلومینیوم استفاده کرده ایم. بدین ترتیب، فاصله دوربین تا تاس تغییری نمی کند و نور ثابت می ماند.
دوربین به گونه ای نصب شده است که از بالا عدد روی تاس ها را می بیند. همچنین پیچ فوکوس روی لنز را به گونه ای تنظیم کرده ایم که وضوح تصویر روی تاس ها حداکثر باشد.
نتایج پیاده سازی تشخیص تاس با پردازش تصویر
برای شمردن اعداد با تاس کافی است که برنامه ای که نوشته ایم را اجرا کنیم و تاس ها را در زیر دوربین بریزیم. نتایج نشان می دهد که برنامه می تواند عدد تاس ها را حتی زمانی که در حال حرکت هستند شمارش نماید.
تاس بازی با پردازش تصویر
در نهایت برنامه را به گونه ای تنظیم کردیم که بتواند برنده را بین دو نفر که تاس را زیر دوربین پرتاب می کنند تشخیص دهد. همانطور که در شکل زیر می بینید نفر برنده با یک دایره سبز مشخص شده است.
