Arquitetura de hardware dedicada para o cálculo da distância frontal baseado em segmentação por cores usando visão estéreo aplicada em robótica móvel

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Portela, Thales da Cruz
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Monografias da UnB
Texto Completo: http://bdm.unb.br/handle/10483/9537
Resumo: Monografia (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Curso de Engenharia Eletrônica, 2014.
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spelling Portela, Thales da CruzMuñoz Arboleda, Daniel MauricioPORTELA, Thales da Cruz. Arquitetura de hardware dedicada para o cálculo da distância frontal baseado em segmentação por cores usando visão estéreo aplicada em robótica móvel. 2014. 83 f., il. Monografia (Bacharelado em Engenharia Eletrônica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2014.http://bdm.unb.br/handle/10483/9537Monografia (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Curso de Engenharia Eletrônica, 2014.O presente trabalho apresenta uma proposta de arquitetura de hardware dedicada para o cálculo da distância frontal a um objeto de interesse através do uso de um sistema de visão estéreo de duas câmeras. Adicionalmente, o sistema desenvolvido foi acoplado a uma plataforma robótica móvel a fim de detectar e seguir o objeto a uma distância constante. O sistema de visão estéreo proposto foi desenvolvido com base em uma arquitetura de hardware dedicada de segmentação por cores desenvolvida previamente, a qual identifica um objeto colorido em uma tonalidade específica e calcula o centro geométrico do mesmo. A arquitetura de segmentação por cores foi modificada agregando a funcionalidade de se escolher a cor do objeto de interesse pelo usuário. A arquitetura de segmentação por cores foi implementada no kit de desenvolvimento DE2 provido do FPGA Cyclone II EP2C35 da Altera e faz uso de um kit de câmera digital de 5 Megapixel TRDB_D5M e de um display LCD touch screen TRDB_LTM, ambos da Terasisc Technologies. A arquitetura de cálculo da distância frontal, por sua vez, usa dois módulos da câmera digital especificada acima e foi desenvolvido no kit de desenvolvimento DE2-70; uma versão modificada da plataforma DE2, porém com um FPGA Cyclone II EP2C70 e mais memória; e foi integrada posteriormente ao robô Pioneer 3-AT da Adept MobileRobots. O sistema modificado de segmentação por cores foi validado para o grupo das seis cores primárias e secundárias “puras”, observou-se que a cor vermelha apresentou melhor resultado e, portanto, foi utilizada no sistema integrado à plataforma robótica móvel. Os testes da arquitetura de cálculo da distância frontal foram realizados para as distâncias de 1m; 1, 5m; 2m; 2, 5m e 3m que chegaram a apresentar erros relativos da ordem de 1% e até menores. Os testes do sistema integrado à plataforma conseguiram controlar o movimento do robô de forma adequada e alcançaram os melhores resultados para a distância de 1m.Submitted by Ruthlea Nascimento (ruthlea.nascimento@gmail.com) on 2015-01-30T16:02:21Z No. of bitstreams: 1 2014_ThalesdaCruzPortela.pdf: 3167824 bytes, checksum: f4dcd1b717959dafd26a41745759058a (MD5)Approved for entry into archive by Ruthlea Nascimento(ruthlea.nascimento@gmail.com) on 2015-01-30T16:37:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_ThalesdaCruzPortela.pdf: 3167824 bytes, checksum: f4dcd1b717959dafd26a41745759058a (MD5)Made available in DSpace on 2015-01-30T16:37:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_ThalesdaCruzPortela.pdf: 3167824 bytes, checksum: f4dcd1b717959dafd26a41745759058a (MD5)This work proposes a hardware architecture for computing the distance between an object of interest and a stereo vision system composed of two cameras. In addition, this system was attached to a mobile robotic platform in order to track an object at a predefined distance. Such stereo vision system was based on a previous implementation of a color segmentation hardware architecture capable of identifying a specific colored object and compute its geometric center. The color segmentation module was then modified in order to add a function of choosing the object’s color to be pursued through an additional input provided by the user. The color segmentation architecture was implemented using the Altera DE2 development kit which contains an Altera Cyclone II EP2C35, a TRDB_D5M 5 Mega pixel digital camera development kit and an LCD Touch Panel Module (LTM) board, provided by Terasic Technologies. In other hand, the architecture for computing the front distance is going to use two TRDB_D5M 5 Mega pixel digital camera development kit and was implemented using an Altera DE2-70 board, which is a modified version of DE2 but featuring an Altera Cyclone II EP2C70 and additional memory instead, and then was integrated to a Pioneer 3-AT robot provided by Adept MobileRobots. The modified color segmentation system was validated for a 6 colors group composed of the primary and secondary colors. Experiments have demonstrated that red color achieved best segmentation results and, therefore, it was used in the integration with the mobile robotic platform. Tests on front distance module were done for 1m, 1.5m, 2m, 2.5 and 3m lengths and presented relative errors close and below 1%. Final system applied to the mobile robotic platform was able to control robot’s motion satisfactorily and achieved best results for 1m length.Visão por computadorVisão robóticaSistema de visão estéreoAlgoritmos de visão computacionalHardware - arquiteturaArquitetura de hardware dedicada para o cálculo da distância frontal baseado em segmentação por cores usando visão estéreo aplicada em robótica móvelinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis2015-01-30T16:37:48Z2015-01-30T16:37:48Z2015-01-30T16:37:48Z2014-11-27info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Monografias da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2014_ThalesdaCruzPortela.pdf2014_ThalesdaCruzPortela.pdfapplication/pdf3167824http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/9537/1/2014_ThalesdaCruzPortela.pdff4dcd1b717959dafd26a41745759058aMD51CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain43http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/9537/2/license_url321f3992dd3875151d8801b773ab32edMD52license_textlicense_textapplication/octet-stream0http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/9537/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/octet-stream19874http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/9537/4/license_rdf38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485MD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1859http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/9537/5/license.txtde5be320af1293491aacdca144a9de42MD5510483/95372020-01-22 12:39:04.207oai:bdm.unb.br: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Biblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.unb.br/PUBhttp://bdm.unb.br/oai/requestbdm@bce.unb.br||patricia@bce.unb.bropendoar:115712020-01-22T14:39:04Biblioteca Digital de Monografias da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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