Innovatív képfeldolgozási eljárások kutatása, tomográfiai mérési eljárások fejlesztése

Burkus, Ervin ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4381-6555, Kecskés, István ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9688-8125, Odry, Ákos ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9554-9586, Tadity, Vladimir ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8796-6822 and Odry, Péter ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2395-5259 (2021) Innovatív képfeldolgozási eljárások kutatása, tomográfiai mérési eljárások fejlesztése. In: Anyagtudományi terek. Dunakavics könyvek (ISSN: 2064-3837), 1 (19). DUE Press, Dunaújváros, pp. 228-253. ISBN 978-615-6142-15-3

Text 2021-Anyagtudomanyi-terek-I.pdf - Published Version Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives. Download (28MB)

Abstract

A képfeldolgozás folyamán a képi információ kinyerésére és megbízható értelmezési eljárás kifejlesztésére koncentráltunk. Ehhez először a fazifikált 2D Gábor-szűrőt és annak tulajdonságait kutattuk. A szűrő hatékonyságát a rendszámtáblafelismerési algoritmus tesztelésével bizonyítottuk. A kutatást a cirkuláris Gábor szűrő paramétereinek fazifikálásával folytattuk. A kutatás célja az volt, hogy lehessen detektálni körhöz hasonló, deformált alakzatokat a képben. A kutatás eredményeit alkalmazni lehet tomográfiás képi eredmények értelmezésére, valamint mikroorganizumusok detektálására a mikrobiológiai képekben. A kutatási eredményeket a robotlátás fejlesztésében is alkalmaztuk, itt a fő feladatunk az volt, hogy detektáljuk az akadályokat a falon. Detektálni kellett továbbá a hasznos falfelületet mélységi kamerák, jelfeldolgozás, képfeldolgozás és fuzzy logika alkalmazásával. A mechatronikai/robot rendszerek irányítása zárt körben valósul meg, ahol a szabályozó és állapotbecslő algoritmusok performanciái határozzák meg a megvalósítható dinamikus viselkedést. Egyrészt kifejlesztésre került egy újszerű fuzzy irányítási struktúra, mely a hibajel mellett, a beavatkozójel előállításakor, a pillanatnyi fogyasztást is kiértékeli. A szabályozó az alapjelkövetés mellett az áramtranzienseket és az oszcillációkat is limitálja, így mechatronikai rendszerek irányításában előnyösen használható. Másrészt, kifejlesztésre került egy újszerű adaptív állapotbecslő struktúra, mely a rendszer pillanatnyi dinamikus viselkedésének mérésére új mérési módszereket alkalmaz, és ezen mérőszámok függvényében változtatja a szűrőparamétereket. Az adaptív stratégiának köszönhetően robusztus állapotbecslés biztosítható a felsőbb irányítások számára. A hatlábú roboton végzett mérések alapján különféle kutatásokat végeztünk, melyek során a bizonytalanságokat és a robusztusságot kutattuk. Ezáltal pontosabb és jobb becsléseket tudunk végezni és hatékonyabban tudunk optimális szabályzást fejleszteni a mechatronikai eszközök számára. Különféle változókat és szenzorokat vizsgáltunk, továbbá az IMU-szenzor jeleiből Kálmán-szűrővel kiszámítottuk a robot szögmozgásokat és annak hibáját is elemeztük. Kutatásunk végén az általunk fejlesztett újszerű optimalizálási eljárás felhasználásával alapokat biztosítottunk arra, hogy hexapod-robotunk új generációját, a Szabad(ka) III robotot meg tudjuk tervezni. Az optimalizálás meghatározta a csatlakozási helyzeteket, valamint a test és a láb szegmenseinek méreteit. Az optimizálás eredményeként jelentősen csökkent a szenzorokat érintő rotációs mozgás és nőtt a robot által, egy feltöltéssel megtehető távolság. Az optimalizálás elvégzésének feltétele volt a robot paraméterezhető, részletes és validált modellje volt. A fizikai megvalósítás terén eddig legyártásra került a robot legösszetettebb része, a differenciális csuklót tartalmazó moduláris láb egység. During the image processing, we focused on the extraction of image information and the development of a reliable interpretation method, for which we first researched the fuzzified 2D Gabor filter and its properties. The efficiency of the filter was tested via license plate recognition algorithm. The research was continued by fuzzifing the parameters of the circular Gabor filter, where the aim of the research was to be able to detect circular-like, deformed shapes in the image. The results of the research can be used to interpret tomographic imaging results as well as to detect microorganisms in microbiological images. The third part of the research is related to robotic vision. The task of this research was to detect obstacles on the wall and to detect the useful wall surface using depth cameras, signal processing, image processing and fuzzy logic. The control of mechatronic/robot systems is realized in closed loop, where the performances of controller and state estimator algorithms determine the feasible dynamic behavior of the system. On one hand, a novel fuzzy control structure was developed, which provides the control action based on both the error signal and instantaneous power consumption. This control solution ensures good reference tracking performance along with limited current transients and oscillations, thereby providing superior performance in the control of mechatronic systems. On the other hand, a novel adaptive state estimator structure was developed. This algorithm employs novel measurement methods for the characterization of the instantaneous system dynamics. Moreover, the algorithm varies its parameters adaptively based on the aforementioned measures. This adaptive approach provides robust performance in closed loop systems. We performed and completed various researches based on the measurements on the hexapod robot, from which publications were created. Basically, we researched uncertainties and robustness. This allows us to make more accurate and better estimates and more efficiently develop optimal control algorithms for the mechatronic device. Various variables and sensors were examined, and the robot angular movements were calculated from the IMU sensor signals using Kalman filter, and its error was also analyzed. At the end of our research, using the novel optimization procedure we developed, we provided the basis for designing a new generation of our hexapod robot, Szabad(ka) III. The optimization determined the connection positions and the dimensions of the body and the legs segments. The optimization significantly reduced the rotational motion affecting the sensors and increased the distance the robot could travel on a single charge. To perform the optimization, it was necessary to build the detailed and validated model of the robot which can be parameterized. In terms of physical implementation, the most complex part of the robot, the modular leg assembly with a differential joint, has already been fabricated.

Item Type:	Book Section
Uncontrolled Keywords:	Képi információ kinyerése; értelmezési eljárás kifejlesztése; alakfelismerő szoftverek; mechatronikai/ robot rendszerek; Kálmán-szűrő; moduláris láb egység Extraction of image information; development of an interpretation procedure; shape recognition software; mechatronic/robotic systems; Kalman-filter; modular leg assembly
Divisions:	Informatika Intézet
Depositing User:	Gergely Beregi
Date Deposited:	24 Jun 2025 09:27
Last Modified:	24 Jun 2025 09:27
URI:	https://publication.repo.uniduna.hu/id/eprint/1177
MTMT:	32043149

Actions (login required)

View Item