Rice plant numbers and density are key factors for yield and quality of rice grains. Precise and properly estimated rice plant numbers and density can assure high yield from rice fields. The main objective of this study was to automatically detect and count rice plants using images of usual field condition from an unmanned aerial vehicle (UAV). We proposed an automatic image processing method based on morphological operation and boundaries of the connected component to count rice plant numbers after transplanting. We converted RGB images to binary images and applied adaptive median filter to remove distortion and noises. Then we applied a morphological operation to the binary image and draw boundaries to the connected component to count rice plants using those images. The result reveals the algorithm can conduct a performance of 89% by the F-measure, corresponding to a Precision of 87% and a Recall of 91%. The best fit image gives a performance of 93% by the F-measure, corresponding to a Precision of 91% and a Recall of 96%. Comparison between the numbers of rice plants detected and counted by the naked eye and the numbers of rice plants found by the proposed method provided viable and acceptable results. The $R^2$ value was approximately 0.893.
Visual servoing is the fusion of results from many elemental areas including high-speed image processing, kinematics, dynamics, control theory, and real-time computing. It has much in common with research into active vision and structure from motion, but is quite different from the often described use of vision in hierarchical task-level robot control systems. We present a new approach to visual feedback control using image-based visual servoing with the stereo vision in this paper. In order to control the position and orientation of a robot with respect to an object, a new technique is proposed using a binocular stereo vision. The stereo vision enables us to calculate an exact image Jacobian not only at around a desired location but also at the other locations. The suggested technique can guide a robot manipulator to the desired location without giving such priori knowledge as the relative distance to the desired location or the model of an object even if the initial positioning error is large. This paper describes a model of stereo vision and how to generate feedback commands. The performance of the proposed visual servoing system is illustrated by the simulation and experimental results and compared with the case of conventional method for dual-arm robot made in Samsung Electronics Co., Ltd.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제4권4호
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pp.341-346
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2002
When a construction company builds a high structure. many piles should be driven into the ground by a hammer whose weight is 7,000 kg in order to make the ground under the structure safe and strong. So. it is essential to determine whether a pile is penetrated into the ground enough to support the weight of the structure since ground characteristics at different locations are different each other. This paper proposes a visual measurement system for pile rebound and penetration movement including vibration using a high-speed line-scan camera and a specially designed mark to recognize two-dimensional motion parameters of the mark using only a line-scan camera. A mark stacking white and black right-angled triangles is used for the measurement, and movement information for vertical distance, horizontal distance and rotational angle is determined simultaneously. Especially- by adopting a line-scan CCD camera whose line rate is 20 ㎑. the measurement performance of dynamic characteristics of the pile at impact instant is improved dramatically.
Wu, N.Eva;Guo, Yan;Huang, Kun;Ruschmann, Matthew C.;Fowler, Mark L.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제6권3호
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pp.351-363
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2008
This paper is concerned with tasking and guidance of networked airborne sensors to achieve fault-tolerant sensing. The sensors are coordinated to locate hostile transmitters by intercepting and processing their signals. Faults occur when some sensor-carrying vehicles engaged in target location missions are lost. Faults effectively change the network architecture and therefore degrade the network performance. The first objective of the paper is to optimally allocate a finite number of sensors to targets to maximize the network life and availability. To that end allocation policies are solved from relevant Markov decision problems. The sensors allocated to a target must continue to adjust their trajectories until the estimate of the target location reaches a prescribed accuracy. The second objective of the paper is to establish a criterion for vehicle guidance for which fault-tolerant sensing is achieved by incorporating the knowledge of vehicle loss probability, and by allowing network reconfiguration in the event of loss of vehicles. Superior sensing performance in terms of location accuracy is demonstrated under the established criterion.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권5호
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pp.637-644
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2006
Biomedical image is often complex. An applied image analysis system should deal with the images which are of quite low quality and are challenging to segment. This paper presents a framework for color cell image segmentation by learning and classification online. It is a robust two-stage scheme using kernel method and watershed transform. In first stage, a two-class SVM is employed to discriminate the pixels of object from background; where the SVM is trained on the data which has been analyzed using the mean shift procedure. A real-time training strategy is also developed for SVM. In second stage, as the post-processing, local watershed transform is used to separate clustering cells. Comparison with the SSF (Scale space filter) and classical watershed-based algorithm (those are often employed for cell image segmentation) is given. Experimental results demonstrate that the new method is more accurate and robust than compared methods.
컴퓨터 시각 기술은 다양한 농작업 생력화에 있어 핵심적인 역할을 해왔다. 비록 컴퓨터 시각 기술이 광범위한 분야에 성공적으로 적용되고 있다고는 하지만 인간의 시각을 통한 인지 능력에 비하면 현재의 컴퓨터 시각 기술은 여전히 매우 미흡한 수준에 있다고 하겠다. 특히, 작업환경이 비구조적이고 가변적인 농작업 환경 하에서의 작업의 생력화는 이러한 기술적 문제를 극복하는 것이 작업의 성패를 좌우하게 된다. 본 논문에서는 원격작업 개념을 도입하여 작업자와 작업기계간의 호환적인 인터페이스를 구축하고 컴퓨터와 인간의 혼합형 의사결정 시스템을 구현하여 기존의 컴퓨터 시각 기술이 갖는 인지 처리 능력의 한계를 극복하는 시스템을 제안하였다. 시설재배에 요구되는 전정, 관수, 방제, 제초, 수확, 운반 등과 같은 다양한 작업들은 작업 대상체에 대한 인식을 바탕으로 수행된다. 특히 가변적인 자연 조명 환경 하에서 수박과 줄기 그리고 잎이 혼재되어 있는 재배현장의 영상으로부터 수박을 추출하여 그 위치 좌표를 산출하는 작업은 기술적으로 매우 어려운 작업이며 수박이 잎과 줄기로 덮혀 있는 경우 더욱 어려워진다. 제안한 개념을 구현하기 위하여 무선으로 수신되는 재배 현장의 수박 영상으로부터 수박을 인식하도록 하였다. 개발한 시스템은 작업자(농민), 컴퓨터 그리고 자동화 작업설비가 상대적으로 수월성을 갖는 기능을 중심으로 역할을 분담하도록 구축하였다 개발 시스템은 크게 무선원격 모니터링 및 작업제어 모듈, 무선원격 영상 획득 및 데이터 송수신 모듈, 작업자와 컴퓨터간의 인터페이스 모듈로 구성하였다 작업자는 RF 송수신 모듈을 통하여 무선으로 획득되어 터치 스크린에 보여지는 영상을 통하여 작업 지시를 하게 되고 이 작업 지시로부터 컴퓨터는 국부 영상처리 시퀀스를 통하여 수박을 추출하고 위치를 산출하게 된다. 개발한 인터페이스 시스템은 가변적이고 복잡한 작업 환경하에서 작업 대상체의 정보를 실시간으로 성공적으로 추출하였다. 제안한 원격작업 인터페이스 시스템은 다양한 생물생산 작업의 생력화를 촉진하는 중심적 역할을 할 것으로 기대된다.
We need a lot of manpower and we can cut down a labor cost by applying industrial robots the footwear bonding automation process. In this study, we suggest how to program off-line robot path along a shoe's outsole shape in the footwear bonding process by 5-axis microscribe system like robot arms. This microscribe system development consists 5-axis microscribe mechanics, signal processing circuit, and PC with software. It is the system for making database of a shoe's outsole through the movement of a microscribe with many joints. To do this, first read 5-encoders' pulse values while a robot arm points a shoe's outsole shape from the initial status. Then, calculate a relative shoe's outsole by Denavit-Hatenberg's (D-H) direct Kinematics of known length of links and coordinate values. Next, calculate the encoders' pulse values of the robot arm's rotation and transmitting the angle pulse values to the PC through a circuit. Finally, it is able to display a shoe's outsole at real-time by computing the Denvavit-Hantenberg's (D-H) direct kinematics in the PC. With the coordinate values calculated above, we can draw a bonding gauge-line on the upper. Also, we can make off-line robot path programming compute a shoe's bonding area on the upper. These results will be effectively applied for programming a robot path on off-line and automatically.
A versatile micro-robotic platform for micro/nano scale assembly has been demanded in a variety of application areas such as micro-biology and nanotechnology. In the near future, a flexible and compact platform could be effectively used in a scanning electron microscope chamber. We are developing a platform that consists of miniature mobile robots and a compact positioning stage with multi degree-of-freedom. This paper presents the design and the implementation of a low-cost and compact multi degree of freedom position sensor that is capable of measuring absolute translational and rotational displacement. The proposed sensor is implemented by using a CMOS type image sensor and a target with specific hole patterns. Experimental design based on statistics was applied to finding optimal design of the target. Efficient algorithms for image processing and absolute position decoding are discussed. Simple calibration to eliminate the influence of inaccuracy of the fabricated target on the measuring performance also presented. The developed sensor was characterized by using a laser interferometer. It can be concluded that the sensor system has submicron resolution and accuracy of ${\pm}4{\mu}m$ over full travel range. The proposed vision-based sensor is cost-effective and used as a compact feedback device for implementation of a micro robotic platform.
본 논문에서는 사용자의 동작을 측정하고 물리적인 변화를 사용자에게 느끼게 하여 실제 스노우보드를 즐기는 것 같은 스노우보드 시뮬레이터를 개발하였다. 스노우보드는 사용자의 무게중심에 따라 속도와 방향이 결정된다. 개발된 시뮬레이터는 스노우보드 플레이트에 4개의 스프링을 장착하여 사용자의 무게 중심의 변화에 따라 기울기를 변화시켜 스노우보드의 기울기 변화를 직접 느낄 수 있게 하였다. 사용자의 무게중심의 변화에 따른 기울기는 3축 가속도센서를 사용하여 측정하였다. 스노우보드의 회전에 따라 발생하는 슬로프의 마찰을 BLDC 모터를 사용하여 사용자가 느낄 수 있도록 하였고, 스노우보드의 회전은 홀센서를 사용하여 측정하였다. 시뮬레이터의 빠른 데이터 처리를 위해 두 개의 MCU를 사용하여 가속도 센서와 모터를 별도로 사용하여 측정된 데이터를 PC로 전송하였다. 개발된 시뮬레이터는 슬로프의 경사 및 마찰을 직접 경험할 수 있으며, 측정된 데이터와 HMD를 착용하여 보다 현실감이 있는 스노우보드를 즐길 수 있도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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