Hyperloop: TRIANGOLAZIONE LASER, SISTEMI DI VISIONE. A. Pozzebon 1 Giugno 2018

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1 Hyperloop: TRIANGOLAZIONE LASER, SISTEMI DI VISIONE A. Pozzebon 1 Giugno 2018

2 SOMMARIO LA TRIANGOLAZIONE LASER IL LASER ALGORITMI DI ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI TELECAMERE AD ALTA VELOCITÀ HYPERLOOP: LE EVOLUZIONI DELLA TECNOLOGIA

3 LA TRIANGOLAZIONE LASER

4 LA TRIANGOLAZIONE LASER

5 LA TRIANGOLAZIONE LASER

6 GENERAZIONE LINEA LASER OTTICA LASER DIODO LASER LENTE COLLIMATRICE LENTE GENERATRICE DI LINEA INTENSITÀ LINEA LASER FLAT TOP

7 GENERAZIONE LINEA LASER ANALISI FASCIO LASER

8 ALGORITMI DI ESTRAZIONE SPOT VIENE ESEGUITA LA SCANSIONE DI UNA RIGA O COLONNA DEL SENSORE PER DETERMINARE LA POSIZIONE DELLO SPOT LASER

9 ALGORITMI DI ESTRAZIONE SPOT TRIGGER SEMPLICE SOGLIA DI TRIGGER FISSA (IMPOSTABILE DA PARAMETRO) POSSIBILITÀ DI IMPOSTARE SOGLIE MULTIPLE RICERCA DEI FRONTI DI SALITA (FS) E DI DISCESA (FD) POSIZIONE DELLO SPOT LASER: PUNTO MEDIO FS + FD PM = 2 SELEZIONE PRIMO/ULTIMO SPOT

10 ALGORITMI DI ESTRAZIONE SPOT COG SOGLIA DI TRIGGER FISSA (IMPOSTABILE DA PARAMETRO) RICERCA DEI FRONTI DI SALITA (FS) E DI DISCESA (FD) INDIVIDUAZIONE PUNTO MEDIO FINESTRA DI CALCOLO DEL COG CENTRATA ATTORNO A PM POSIZIONE DELLO SPOT = MEDIA PESATA DEI PIXEL ALL INTERNO DELLA FINESTRA CoG = σ k+w i=k i (y i y min ൯ σk+w i=k ൯ (y i y min = k + σ w i=0 i (y i y min ൯ σw i=0 ൯ (y i y min

11 ALGORITMI DI ESTRAZIONE SPOT SPOT MULTIPLI

12 ALGORITMI DI FILTRAGGIO MATRICIALE Filtri Passa Basso per attenuare il rumore dovuto allo speckle del laser Migliora la precisione dell estrazione dello spot laser Filtri CONVOLUTIVI: ogni pixel dell immagine originale viene sostituito con la convoluzione di una finestra di pixel nel suo intorno con una maschera di coefficienti - Media mobile - Disco EFFETTO SMOOTHING - Gaussiano Filtro MEDIANO: si considera una finestra nell intorno di un pixel; i pixel dentro la finestra vengono riordinati in ordine crescente e viene scelto il pixel mediano

13 ALGORITMI DI FILTRAGGIO MATRICIALE - FILTRO MEDIA MOBILE immagine originale 3X3 5X5 7X7

14 ALGORITMI DI FILTRAGGIO MATRICIALE FILTRO MEDIANO 2 originale 3X3 5X5 7X7

15 TELECAMERE HIGHSPEED E HARDWARE DI ACQUISIZIONE High speed, high resolution CMOS sensor, 12Mpixels, profile speed up to 330fps (full frame), up to 30,000fps (with area of interest definition) Maya frame grabber (PCIe x4 Gen 2) and Maya Expansion allows to easily implement a high speed synchronous profile system with up to 16 Arya Camera in a standard architecture PC Advanced profile algorithms, multi-threshold and center of gravity (CoG) of the first, last, maximum or wider spot, max pixel

16 TELECAMERE HIGHSPEED- PRESTAZIONI Gpixel/s V/lux*s DATA RATE RESPONSIVITY ,8 4,6 0,04 0,1 0,5 0,6 1 0,6 1,5 1,6 0,6 MV13-REV2 SPECTRA DRAGSTER ARYA AM5X3

17 COMPUTATIONAL REQUIREMENTS Velocità relativa veicolo 300km/hr Camera sampling speed, (frame rate) Hz Hz Number of camera points per profiles up to points Longitudinal resolution of profiling ~27mm ~1mm Number of laser position calculations up to Gigabyte processed per camera ~16GB

18 HYPERLOOP: SVILUPPO DEEP LEARNING Localization and features detection GPU Anomaly detection and segmentation Classification

19 HYPERLOOP: LA SFIDA Requisiti: Triangolazione laser ad alta frequenza Elaborazione dei difetti superficiali Ricerca anomalie Requisito di Real-Time Alta velocità di trasporto Obiettivi: Analisi della geometria del tubo + assetto e traiettoria Difetti sulle pareti di scorrimento Controllo features e dispositivi installati Gestione allarmi e stop traffico

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