Porque se utilizam câmaras, vantagens, problemas e soluções?
A ideia de utilização de câmaras no robô advém da necessidade de detectar objectos com cor forte num fundo distinto – bolas de golfe brancas num fundo verde (relvado). Esta opção verificou-se fiável, obtendo-se um resultado de detecção de bolas que permite a correcta recolha das mesmas.
Ao utilizar a visão por computador podem-se implementar diferentes soluções não limitadas apenas à detecção de bolas de golfe, como é exemplo a detecção de objectos no campo de treinos – normalmente o campo driving range tem ao longo do seu comprimento barreiras indicadores da distância à zona de batimentos, pelo que estas podem ser um possível problema na deslocação da plataforma. Definindo-se uma cor padrão para essas barreiras e usando um sistema visão local é possível detectar e definir as barreiras como sendo obstáculos, permitindo uma correcta e atempada correcção de rota de recolha das bolas.
Uma das desvantagens da utilização de visão local no robô é a necessidade de se efectuar uma primeira procura ao longo de todo o campo de modo a obter informação das zonas de maior concentração de bolas onde é prioritária a recolha das mesmas. Com a implementação de um sistema de localização de bolas com auxílio de micro dispositivos inseridos no interior de cada bola no processo de criação das mesmas e adaptação dos dados a sistemas de posicionamento GPS, este problema poderia ser eliminado obtendo-se assim uma maior taxa de recolha de bolas por unidade de tempo e uma correcta detecção das bolas de golfe. Esta solução tem a principal vantagem da detecção de bolas mesmo sem ser em campos de treinos de golfe, podendo ser inseridos microchips em todo o tipo de bolas de golfe permitindo uma melhor procura das bolas no decorrer de um jogo normal de golfe. Como inconveniente principal existe a dificuldade de incluir o microchip nas bolas de golfe, com a garantia que este funcione correctamente durante o tempo de vida útil da bola e o elevado custo de produção necessário para uma fase de protótipo.
A necessidade de uma unidade de processamento extra é um incentivo para o uso de outros sistemas de correcta detecção de bolas de golfe. Caso se consigam obter modos de detecção de bolas golfe de fácil implementação e sem a utilização de câmaras localmente, a comunicação de todo o sistema reduz-se apenas à actualização de sensores no pcRemoto. Permitindo a diminuição, de toda a estrutura de protecção das unidades de processamento, para dimensões limitadas apenas pelo tamanho do hardware de controlo de motores, pela unidade de processamento contínuo e pelo dispositivo de comunicação sem fios.
Utilização de várias câmaras
A utilização de visão computacional, com aquisição proveniente de várias câmaras posicionadas localmente no robô apresenta um nível de complexidade de processamento elevado. É necessário impor uma sincronia entre todas as imagens adquiridas bem como tempos de processamento diminutos entre rotinas de processamento de imagem.
Para efectuar um processamento multi câmara será necessário um computador com elevada velocidade de processamento que permita o funcionamento em paralelo de várias rotinas de processamento de imagem que imponham o sincronismo entre câmaras e permitam o calculo correcto da direcção a transmitir à unidade de processamento contínuo.
Detecção de bolas por contornos e características padrão de círculos
A opção de uma metodologia de processamento de imagem baseada na detecção de contornos dos objectos seguida de comparação de cor do ponto central e aceitação do objecto quando este respeita valores de raio, área e perímetro, apresenta resultados satisfatórios. No entanto, existe ainda o problema da não detecção de bolas cujos contornos estão agrupados entre si. Quando se verificam bolas encostadas, implicando um contorno com maior área, perímetro e maior raio do círculo envolvente, o sistema não tem apresenta qualquer método de correcção do problema, desprezando o contorno. Este pode vir a ser um possível problema, se ao longo do tempo se verificar que existe uma tendência das bolas de golfe caírem em posições do campo que as façam deslizar de modo a juntarem-se. Actualmente não se verificaram muitos casos deste tipo mas, uma possível solução para dotar o sistema de um modo de resolução, pode passar por uma procura de contornos seguido de aplicação de algoritmos de acumulação de valores que
permitam a detecção de círculos respeitando a equação geral de circunferência – transformada de Hough para detecção de círculos.
A transformada de Hough aplica a equação geral da circunferência (eq. 2), percorrendo todos os pontos detectados pelo filtro de realce de contornos, seguindo-se uma acumulação dos valores padrão da equação da circunferência – raio e centro (xi,yi),
para os diferentes pontos (x,y) da imagem.
O uso de diferentes esquemas representativos de cor. Porquê RGB e porque não HSV?
Segundo a pesquisa bibliográfica efectuada, é comum utilizar câmaras que adquirem imagem no formato standard RGBA, seguindo-se a conversão da imagem para espaços de cor alternativos, como é o caso do espaço de cor HSV. Com esta conversão é normal conseguir uma diminuição de taxa de ruído da imagem, bem como melhor detecção de cores.
No presente trabalho optou-se por efectuar um processamento de imagem directamente do formato RGB. Isto porque não existe a necessidade de detecção de cores específicas, apenas se necessita de realçar contornos com tempos de processamento adequados à velocidade máxima do robô.
Limite de distância máxima para monitorização de sensores.
Através do teste e medidas de tempos de transmissão de dados descritos em 4.6, verificou-se a necessidade de ampliação do sinal a transmitir para permitir uma melhor monitorização dos sensores e imagem. Este problema deve-se à necessidade de diminuir ao máximo o número de dispositivos dispostos no exterior do invólucro de protecção das unidades de processamento – o transmissor de sinal sem fios está disposto no seu interior para que não haja o risco de danificá-lo.
O teste de inclusão de pontos retransmissores de sinal ao longo do campo de treinos de golfe ou a utilização protecção para as unidades de processamento baseada em material não metálico são soluções que necessitam de serem testadas para que se possa concluir se existe ou não a necessidade de retirar o transmissor sem fios do interior do invólucro de protecção.