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Piccinini D.
"Perfezionamento del sottosistema stereo e valutazione delle prestazioni nell'ambito del progetto VIDET"
 
Type Master Thesis
Author(s) Piccinini D.
Title Perfezionamento del sottosistema stereo e valutazione delle prestazioni nell'ambito del progetto VIDET
Editor Università degli Studi di Bologna - Facoltà di Ingegneria - DEIS
Keywords Sistemi Ausilio Videolesi, Dispositivi Haptic, Visione Artificiale, Visione Stereo, Filtraggio Temporale
Abstract
L'idea di base del progetto VIDET

Lo scopo del progetto VIDET (VIsual DEcoder by Touch) è quello di realizzare un dispositivo di aiuto per soggetti videolesi, che consenta di esplorare l'ambiente circostante utilizzando il senso del tatto; in particolare il dispositivo deve consentire l'esplorazione di regioni relativamente lontane dal soggetto, cioè di quelle regioni che non sono a portata di mano.
L'apparato è costituito da un sistema di visione stereo che fornisce una ricostruzione virtuale della scena inquadrata, e da un'interfaccia robotica basata sul ritorno di forza che permette di esplorare la superficie virtuale, fornendo una sensazione di contatto con gli oggetti.
Analizziamo più in dettaglio il dispositivo. All'altezza delle spalle sono posizionate due telecamere che acquisiscono una coppia di immagini stereo dell'ambiente che si trova di fronte all'utente. Elaborando queste immagini, che riprendono la stessa scena da due punti di vista differenti, il sottosistema stereo ricava una mappa di profondità. Queste informazioni vengono poi opportunamente scalate, mappate nello spazio di lavoro e interpolate mediante triangolazione di Delaunay, ottenendo una superficie tridimensionale simile a un bassorilievo (rappresentazione virtuale della realtà inquadrata). La superficie virtuale può essere esplorata dall?utente per mezzo dell'interfaccia robotica a fili e ritorno di forza, denominata WireMan (Wire-Manipulator).
Si tratta di uno zaino da cui escono tre fili attuati da tre mini-motori, che convergono in un ditale in cui deve essere infilato il dito dell'utente. Il dispositivo consente all'utente di muovere liberamente il dito, finché questo non viene in collisione con la superficie virtuale; in tal caso i motori generano una forza che impedisce all'utente di sprofondare il dito nella superficie virtuale, ma che consente di scorrere la superficie al fine di esplorarne la conformazione; è inoltre possibile sollevare il dito dalla superficie e muoversi per esplorare un'altra direzione. In questo modo viene simulata l'interazione con gli oggetti della scena inquadrata.
Il progetto VIDET è nato nel 1996 e il suo sviluppo ha coinvolto il Dipartimento di Elettronica Informatica e Sistemistica (D.E.I.S.) per quanto riguarda la realizzazione del software e degli algoritmi di acquisizione-elaborazione delle immagini e di controllo dei motori, il Dipartimento di Matematica (D.M.) per la ricostruzione della superficie virtuale, ed il Dipartimento di Meccanica (D.I.E.M.) per la progettazione e la realizzazione del sistema robotico.

Obiettivi

La configurazione attuale del VIDET, come verrà descritto in dettaglio nel Capitolo 1, non corrisponde ancora a quella sopra descritta. In questi tre anni il Sistema di Visione Stereo e il Dispositivo Robotico hanno avuto uno sviluppo indipendente, anche se orientato a una futura integrazione. Solo con la recente progettazione e implementazione del protocollo di comunicazione i due sottosistemi possono interagire l'uno con l'altro, ed è quindi possibile esplorare mediante il dispositivo robotico le mappe di profondità elaborate e trasmesse real-time dal sistema di visione stereo. E' giunto quindi il momento di effettuare una serie di prove per valutare i risultati fin qui ottenuti, cioè per verificare il tipo di percezione che si riesce ad avere interagendo con la ricostruzione virtuale della scena acquisita.
Il primo obiettivo è quindi quello di organizzare ed eseguire la sperimentazione, che coinvolgerà un numero significativo di volontari e che avrà due scopi principali. Il primo, come detto, è quello di testare le prestazioni del prototipo mediante prove che dovranno mettere in luce la qualità di ricostruzione della scena virtuale da parte del sistema di visione e la fedeltà della simulazione del contatto fornita dal dispositivo robotico. Il secondo scopo della sperimentazione è quello di raccogliere informazioni che consentano di evidenziare i principali difetti del prototipo, indicando così la strada da seguire per perfezionare il sistema.
Il secondo obiettivo è quello di perfezionare il software VSP Server, cioè il programma che si occupa di acquisire le immagini, elaborarle e trasmettere la mappa di profondità al dispositivo robotico. Tale perfezionamento sarà soprattutto guidato dalle indicazioni raccolte durante la sperimentazione.

Notes
Relatore:
Chiar.mo Prof. Ing. Luigi Di Stefano
Correlatori:
Chiar.mo Prof. Ing. Giovanni Neri
Ing. Stefano Mattoccia
Document 949e.Document.zip (5296376 bytes)
Year 2000


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