Visão Artificial Para a Indústria - LAR - UA
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1. Visao Artificial Para a Ind stria Manual do Utilizador Luis Fonseca Carvalho de Matos luis matosQua pt Julho de 2007 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda ndice de conte dos T ApresenlaCa O penbaiaar Saias add os EEEE EEEE dia EESE 1 Conceito de FUNCIONAM ENO siero a a a ad a aa aa 1 2 A interface principal 000eseeeesessseesssssroesssssssoesse correa erre ren 3 2 1 rea de Ferramentas cssssssssssssscssceeeeeeeeecteaetaaa care eeeeaeRa RE re RL Asa EEE EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE EAEE EEE EEEE EEEE EEE EEEEEEEEEEEE EEE 3 2 Area funcional issagiasasss apo aLo Missas dE as aa AE 4 PAM REA a jane co la gi 8 Ee AUMENTE E REI A 4 PRO Zona DEMO BDONaCIDOS iai E TEA S EEE T ETE 5 Puta La E EE E A T E A E A EEN A E E E E A TA E E 7 3 Seleccionar a Origem da IMAaAgemM eeooessoseesesreessreessreeesrreessse ee 8 4 Testar uma Opera o s saessssesessesosseseesssresseresserosseseessseeseseese 9 5 Criar uma nova Tarefa reter erre eee r aee aer nen a sorssssssseeeees 12 6 Interface de Comunica es ciiiererererarera erre rerereneran o 15 Manta bao Ez O Epa a E a a E P gina V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda 1 Apresenta o A aplica o denominad2. Figura 5 3 Janela com a Opera o e Resultado Finais De notar que a Opera o Marcar Pontos Memorizados adiciona uma pequena cruz na imagem para assinalar sobre o centro do fus vel azul Mansa dos a a a a E E A ES P gina 14 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda 6 Interface de Comunica es A interface de comunica es onde s o definidas e configuradas as comunica es Temos duas janelas distintas e a Janela que lista as comunica es dispon veis e a Janela que lista as comunica es configuradas Na primeira janela podemos seleccionar o elemento de comunica o E Adicionar Comunica o x Adicionar Comunica o Grupos Drivers No Grupo Propriedades E Caminho Para o Ficheiro lFile as Digital Input Input AURA 2File as Digital Inputs V rios group B 3File as Digital Output PLC 4File as Digital Outputs V ri 5File as Digital Input e Outp 6File as Digital Inputs e Out 4 o Descri o Considerar um ficheiro como input digital js Adicionar X Fechar Figura 6 1 Janela de Configur o de nova comunica o desejado e configur lo por forma a adicionarmos o mesmo lista de comunica es configuradas Da lista de elementos dispon veis poderemos seleccionar um deles esquerda surgir o campos de op es Estes cam
3. 00 0 00 X Fechar wy Aplicar Seleccionada a Opera o Filtro de Cor Figura 4 2 Janela de Selec o de Opera es Todas as Opera es est o agrupadas e apresentadas segundo esse grupo Quando seleccionada uma opera o poss vel vera descri o de cada op o A opera o Filtro de Cor vis vel na imagem apenas aceita op es do tipo Decimal Ap s seleccionar o bot o Aplicar a opera o encontra se seleccionada Passamos agora zona de opera es Com esta opera o poss vel isolar uma determinada cor Como a imagem cont m v rios elementos de cores diferentes tentar se a isolar o de cor azul Para que tal aconte a deve se definir nas op es da opera o e Hue Max 0 26 e Satura o M nima 0 10 e Value M nimo 0 78 Mana dO ZA O ea O E E EE P gina 11 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda Vapi Vis o Artificial para a Ind stria Ficheiro Op es Imagem Ferramentas Ajuda E E fal A amp Cm Guardar Imagem Repor Imagem Original Actualizar Imagem Verificar C mara Calibrar a C mara Sair Imagem Captada Imagem de Trabalho Resultado Tarefa Opera o Sequ ncia de Opera es Filtro de Cor 0 10 j ue ta t gt m gt Tarefa Principal id Mostrar Executar Opera o Saturation Max valu
4. a VAPI Vis o artificial para a Industria e tem como objectivo ser utilizada para implementa o de algoritmos e sequ ncias de fun es a n vel industrial e acad mico e Implementa algoritmos de vis o artificial e Pode obter imagens de ficheiros e c maras e Permite comunica es com outros equipamentos e ou outro software atrav s do seu m dulo de Comunica es 1 Conceito de Funcionamento O VAPI tem como conceito geral gerir a execu o Opera es e Tarefas Uma Opera o designa um procedimento elementar Estes podem ser entre outros e Processamento de imagem binariza o eros o filtro de cores e Procedimentos v rios contagens compara es execu o de tarefas Uma tarefa designa um conjunto de opera es a serem executadas Um exemplo seria a detec o do centro de um c rculo vermelho na figura 1 1 Figura 1 1 Imagem com 3 c rculos coloridos Ap s a aplica o de um filtro de cor para mostrar apenas a cor vermelha obtemos a figura 1 2 Manua baar Ulz aaO a a E E E EEE P gina 1 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda Figura 1 2 Imagem com 3 c rculos coloridos Efectuando uma binariza o Figura 1 3 Imagem com 3 c rculos coloridos Procede se agora determina o do centro geom trico dos pixeis brancos e assinala se esse ponto na imagem original d
5. d Mostrar Executar Opera o Filtro de Cor F 0 31 O Binarizar l e 0 32 O Erode Ea 033 O Dilate 6 0 3 4 oO Centro Geometrico 2 Figura 2 1 Ajanela Principal A interface principal apresenta se como a jun o de 2 reas principais A rea de Ferramentas e a rea funcional 2 1 rea de Ferramentas Ficheiro Op es Imagem Ferramentas Ajuda E A amp Es 4 O Guardar Imagem Repor Imagem Original Actualizar Imagem verificar C mara Calibrar a C mara Sair Figura 2 2 A rea de Ferramentas A rea de Ferramentas engloba a barra de menu e a barra de ferramentas Ambas d o acesso a funcionalidades acess rias Na barra de ferramentas podemos encontrar e Guardar Imagem Guarda a imagem de trabalho para ficheiro e Repor a Imagem rep e a imagem captada na detrabalho e na de resultado e Actualizar a imagem da c mara Captura uma nova imagem Mandado TIA dO sra nes a AS E P gina 3 VAPI Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda e Verificar C mara Activa a captura de v deo na c mara por forma a que possa ser verificada a sua posi o e focagem e Calibrar a c mara Abre a janela de calibra o e Sair Fecha a aplica o No menu podemos ainda e seleccionar a origem da c mara e Aceder lista de hardware configurado e Aceder aos registos da aplica o e Obt
6. d O O WD Figura 1 4 Imagem com 3 c rculos coloridos O que foi acabado de fazer foi executar v rias opera es de modo sequencial para atingir um fim executar uma tarefa assinalar o centro do c rculo vermelho Assim uma tarefa composta por v rias opera es Tarefa Detectar Centro do C rculo Vermelho 1 Filtro de Cor 2 Binariza o 3 Determinar Centro Geom trico 4 Assinalar a Sua Posi o Por m uma tarefa tamb m pode ser um conjunto de tarefas Tarefa Detectar Centros de C rculos 1 Detectar C rculo Vermelho 2 Detectar C rculo Verde 3 Detectar C rculo Azul O n mero e o tipo de opera es varia consoante as disponibilizadas na vers o do programa Manua kdo UENZ O ta SS E E P gina 2 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda 2 A interface principal Vapi Vis o Artificial para a Ind stria x Ficheiro Op es Imagem Ferramentas Ajuda z A amp Cs T Guardar Imagem Repor Imagem Original Actualizar Imagem Verificar C mara Calibrar a C mara Sair Imagem Captada Imagem de Trabalho Resultado Erro ao Carregar Imagem Erro ao Carregar Imagem Erro ao Carregar Imagem Tarefa Sequ ncia de Opera es Opera o DetectarFusiveis x J mo ta t gt j m DD DetectarFusiveis 0 1 fusivel_azul 0 3 fusivel_rosa 8 i
7. e Min value Max Luis Matos 2007 Figura 4 3 Janela Principal com a Opera o Filtro de Cor seleccionada e Parametrizada Encontra se assinalado o Bot o Testar Opera o Esta opera o disp e de um conjunto de op es que permitem a visualiza o imediata dos resultados Caso tal n o acontecesse como por exemplo na opera o GrayScale que n o possu qualquer op o teria que se clickar no bot o Testar Opera o 5 Criar uma nova Tarefa Para criar uma tarefa de seleccionar o bot o adicionar tarefa Figura 5 1 Ac es para a Tarefa com o bot o de Criar Tarefa assinalado Surgir uma Caixa de Di logo onde se deve inserir Mania eos le aE C O p E E E E E AT P gina 12 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda e O nome da tarefa O nome ter que ser nico e Um Coment rio opcional mas recomendado Criar Tarefa Nome da Tarefa Fusivel Azul i Coment rio i Detectar e assinalar o fusivel Azul da imager saves jpg X Cancelar sle Criar Figura 5 2 Caixa de Di logo par criar uma nova tarefa Ap s ter criado a Tarefa pode se adicionar a opera o filtro de cor Para tal basta seleccionar o Bot o Adicionar Opera o tarefa na Zona de Opera es N o esquecer de activar a op o utilizar imagem origina
8. er informa o acerca da aplica o 2 2 rea funcional A rea funcional subdivide se em 3 zonas e Imagens e Opera es e Tarefas 2 3 Zona de Imagens Imagem Captada Imagem de Trabalho Resultado ELLO 90 CILLG IL LUS GUI Erro ao Carregar Imagem Erro ao Carregar Imagem Figura 5 Zona de Imagens Na zona de Imagens existem 3 imagens e Imagem Captada A imagem captada da fonte de imagem seleccionada e Imagem de Trabalho a imagem sobre a qual se aplicam as opera es ou as tarefas e Resultado O resultado da aplica o de uma opera o ou tarefa Este Mania Ee Os Ei Ea a E spa ca Sp E P gina 4 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda resultado tempor rio 2 4 Zona de Opera es Opera o Aaa Seleccionar Pd E Opera o Utilizar a Imagem Original da c mara Tipo de Flip Op es 0 para m Opera o Ac es e bl v Paraas Opera es Figura n Zona de Opera es A zona das opera es onde se selecciona e parametrizam as opera es Existem 2 modos de selec o de opera o e Digitar o nome da opera o n caixa de texto e Abrir a janela de selec o de opera o ver sec o 4 A parametriza o da opera o faz se preenchendo as op es que surgem depois de seleccionada a opera o As op es podem ser de v rios ti
9. ifica que a tarefa com esta Tag a chamada na opera o n 10 da tarefa principal A Tarefa com a Tag 0 10 3 um sub tarefa executada como opera o na posi o 3 da tarefa 0 10 Assim 0 10 3 4 a opera o n 4 da tarefa 0 10 3 Esta a forma de identificar cada tarefa e cada opera o por forma a que as hierarquias fossem percept veis Caso a tarefa tenha sub tarefas estas podem ser manipuladas como se se tratassem das tarefas principais Estas sub tarefas s o tarefas que j existem carregadas em mem ria e est o relacionadas dinamicamente com a tarefa principal Qualquer altera o efectuada na sub tarefa v lida para a tarefa em mem ria principal 5 Seleccionar a Origem da Imagem Definir a Origem da Imagem Definir Origem Imagem de Teste Ficheiro C mara Remota Ip Caminho para o ficheiro homejgass Desktop Projecto vapiftrunkfi d Procurar EB Nova Instancia S Testar Origem y Utilizar defini es Figura 3 1 Selec o de origem de imagem Quando a aplica o iniciada questiona sobre a origem de imagem a utilizar Esta janela tamb m pode ser acedida pelo menu gt imagem gt origem Podemos ter 3 origens ou fontes para a imagem e Ficheiro que pode ser do tipo jpg png gif bmp ou tiff Mandado TZ O ira e E P gina 8 VAPI Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o I
10. l para que a opera o utilize sempre a imagem captada no ir cio Ficamos ent o com uma tarefa com uma opera o Tarefa Sequ ncia de Opera es a e s 4 DD Fusivel Azul igl Mostrar Executar Opera o 0 0 Filtro de Cor Figura 5 3 Tarefa com uma Opera o Filtro de Cor Pode se ent o adicionar pela seguinte ordem e Binariza o com n vel 128 e Erode para eliminar pontos isolados ou pequenos objectos falsos e Dilate repetido 8 vezes est nas op es e Centro Geom trico em que calculado o centro geom trico da rea a branco e guadado esse valor MIS GO bz O E E E P gina 13 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda e Marcar Pontos Memorizados Agora basta seleccionar play na Zona de Tarefas para verificar o resultado Vapi Vis o Artificial para a Ind stria Ficheiro Op es Imagem Ferramentas Ajuda f A amp Rr Guardar Imagem Repor Imagem Original Actualizar Imagem Verificar C mara Calibrar a C mara Sair Imagem Captada Imagem de Trabalho Tarefa Sequ ncia de Opera es Fusivel Azul pa Centro Geometrico o Fusivel Azul Opera o id Mostrar Executar Opera o E Filtro de Cor Binarizar Erode Dilate a a E EK S K K Centro Geometrico E 8 Marcar Pontos Memorizados le gt e Ly Luis Matos 2007
11. ndustrial Lda e C mara local Uma c mara conectada porta USB ou FIREWIRE do computador que est a executar a aplica o O ndice significa o n mero da c mara caso estejam mais que uma c mara conectada ao computador Os ndices de c mara iniciam se no 0 e v o at ao n mero de c maras ligadas 1 e C mara remota c mara ip ligada em rede necess rio preencher o endere o IP e o endere o onde poss vel descarregar a imagem Ap s a selec o do t po de fonte podemos testar a Origem Se a fonte for um ficheiro o teste decorre de forma r pida caso contr rio pode demorar algum tempo Ap s definida a origem e testada podemos adoptar as defini es para a aplica o em execu o Utilizar Defini es ou ent o executar uma nova aplica o com as novas defini es Nova inst ncia 4 Testar uma Opera o Seleccionou se o ficheiro imagens imagens fusiveis save5 pg como fonte de imagem tendo a janela de selec o da origem da imagem se apresentado como mostrado na figura4 1 Foi seleccionada a op o Utilizar Defini es apresentando se a janela principal desta forma Manta baar Ulz aaO Sra o E E E EEE P gina 9 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda as Vapi Vis o Artificial para a Ind stria mE Ficheiro Op es Imagem Ferramentas Ajuda z amp es Gua
12. oss vel e Criar ou Eliminar tarefas e Carregar uma tarefa de um ficheiro e Guardar uma tarefa para ficheiro e Alterar as propriedades de uma tarefa nome coment rios e Executar a tarefa e Parar uma tarefa em execu o e Executar uma tarefa passo a passo Pode tamb m seleccionar uma tarefa das previamente carregadas em mem ria Cada Tarefa pode ser composta de v rias opera es Isso demonstrado na imagem acima existe uma tarefa principal Detectar Fus veis a mais esquerda e existem v rias sub tarefas fusivel azul fusivel rosa Cada opera o inscrita na tabela que lista as opera es da tarefa tem uma identifica o constitu da pela Tag nome ingl s para etiqueta A Tag cont m identifica o da Tarefa e o n mero da opera o na tarefa Uma Tag 0 1 significa que a opera o n mero 1 da tarefa principal que Mania baara E sin pena ca Sp P gina 7 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda 4 possu sempre a Tag 0 O ponto indica opera o na tarefa Uma opera o com a identifica o 0 10 3 4 significa que uma opera o cuja tarefa a que pertence uma sub sub tarefa da tarefa principal Isto cada separa a identifica o de uma tarefa A Tag 0 est sempre presente significando a tarefa principal 0 10 sign
13. pos e Inteiros onde se colocam n meros inteiros e Decimais Onde se Colocam N meros decimais e Caracteres e Listas de op o e Verdadeiro Falso Na barra de ferramentas da zona de opera es n s podemos incluir os icones e Adicionar uma opera o a uma tarefa e Remover uma opera o de uma tarefa Mania Ee aE Ea a E sine ca Sp E E P gina 5 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda e Inserir uma tarefa no ponto seleccionado e Aplicar as altera es efectuadas a uma opera o inserida numa tarefa e Testar a opera o sobre a imagem de trabalho e Guardar a imagem de Resultado como a nova imagem de trabalho Manta baar Ulz aaO Sra o E E E EEE P gina 6 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda 2 5 Zona de Tarefas Tarefa Sequ ncia de Opera es Listar e l Seleccionar Ac es para as Tarefas u a gt m DD DetectarFusiveis 0 1 fusivel azul 0 3 fusivel rosa e id Mostrar Executar Opera o Tarefas Tarefa Principal e Subtarefas Filtro de Cor E Binarizar Opera es na Tarefa Erode E 0 3 2 0 3 3 Dilate ENS Ea E E Centro Geometrico e f gt on Figura n Zona de Tarefas Nesta zona p
14. pos devem preencher por forma a configurar o elemento Na imagem percept vel a selec o de Ficheiro Como input digital Este elemento de comunica o ou IO do tipo input e requer que indicamos o caminho para o ficheiro que queremos ler como input digital Deve se preencher o campo e seleccionar Adicionar Ap s este passo passamos janela de Comunica es configuradas Mana dO ZA O ea O E E EE P gina 15 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda E Tabela de Comunica es x Tabela de Comunica es sf Adicionar Comunica es Configuradas Propriedades Remover id Tipo Nome Caminho Para o Ficheiro 0 Input Ficheiro Como Input Digital ficheiro txt la Gravar Figura 6 2 Janela de Comunica es Configurdas Nesta janela pode se j verificar o novo elemento de comunica o configurado com o nome do ficheiro Este elemento tem a identifica o 0 Esta identifica o global para o sistema Ao longo da aplica o sempre que utilizar o endere o de comunica o 0 a este elemento que se refere Podemos eliminar este elemento seleccionando remover Mana dO ZA O ea O E E EE P gina 16
15. rdar Imagem Repor Imagem Original Actualizar Imagem Verificar C mara Calibrar a C mara Sair Imagem Captada Imagem de Trabalho Resultado Tarefa Sequ ncia de Opera es O 4 mo 6a a gt m e Tarefa Principal Opera o id Mostrar Executar Opera o e ejja L Whe bite bo Luis Matos 2007 Figura 4 1 Janela Principal Ap s selec o da imagem save5 jpg Assinalado a rosa o bot o para abrir a janela de selec o de opera es Encontram se as imagens carregadas em mem ria prontas a serem trabalhadas O pr ximo passo abrir Janela de Selec o de Opera o para seleccionar uma opera o Mansa dos ZON o a E E E P gina 10 V AP I Vis o Artificial Para a Industria Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade de Aveiro Atena Automa o Industrial Lda E Janela de Selec o de Opera o x Grupos Opera es do Grupo Seleccionado Todas Todas Todas Nome Descri o Dilate Grupol Executar Tarefa Grupo2 Filtro de Cor Detectar Objecto Informa o Informa o Ir Para condicional aa Timer Terminar Execucao Imagem Imagem O D Dr VY Descri o vV Op es Decimais Pos Nome Descri o Min Max Por Defeito O Hue Min Hue Min 0 00 1 00 0 00 1 Hue Max 0 00 1 00 1 00 2 Saturation Min 0 00 1 00 0 00 3 Saturation Max 0 00 1 00 1 00 4 Value Min 0 00 1
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