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4-03-2014

VISIONE ARTIFICIALE

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A cura di Giovanna Sansoni (giovanna.sansoni@unibs.it)

Visione artificiale... a colori? Possono le telecamere a colori migliorare i risultati nelle applicazioni di Visione?

ABSTRACT The section on Artificial Vision is intended to be a “forum” for Tutto_Misure readers who wish to explore the world of components, systems, solutions for industrial vision and their applications (automation, robotics, food&beverage, quality control, biomedical). Write to Giovanna Sansoni and stimulate discussion on your favorite topics. RIASSUNTO La rubrica sulla visione artificiale vuole essere un “forum” per tutti i lettori della rivista Tutto_Misure interessati a componenti, sistemi, soluzioni per la visione artificiale in tutti i settori applicativi (automazione, robotica, agroalimentare, controllo di qualità, biomedicale). Scrivete alla Prof. Sansoni e sottoponetele argomenti e stimoli. La visione si è evoluta per diventare uno strumento veloce e affidabile per molte applicazioni, quali, ad esempio, quelle di controllo di qualità, sorveglianza del traffico, inseguimento di oggetti, ecc. In molti casi un sistema di visione può effettuare molti compiti più rapidamente e accuratamente dell’operatore umano, a costi inferiori. Tuttavia, può una telecamera vedere a colori? E l’introdurre il colore nell’equazione aiuta a migliorare la qualità dei risultati? In passato il colore non è stato utilizzato in modo significativo a causa dei costi dell’hardware necessario alla sua acquisizione ed elaborazione. Tuttavia, con il progredire della tecnologia, il potere di calcolo è aumentato, mentre sono diminuiti i costi: il colore è stato quindi introdotto nei sistemi di visione e il suo utilizzo si è talmente diffuso che, a oggi, è frequente riscontrare l’opinione che il colore sia più “avanzato” del bianco e nero e che quindi debba essere migliore. In questa rubrica cercherò di dare alcuni elementi per valutare, situazione per situazione, quale sia la scelta più appropriata.

COME I SISTEMI DI VISIONE VEDONO A COLORI

Un sistema di visione non può effettivamente vedere a colori. I dispositivi presenti sul mercato utilizzano modelli matematici per approssimare il meccanismo di rilevamento del colore dell’essere umano. Il concetto di colore è una questione di percezione. Gli occhi umani sono dotati di costanza di colore, a differenza della telecamere. La costanza di colore è la capacità di percepire lo stesso colore indipendentemente dalla sorgente luminosa. Il sistema di visione umano si è evoluto in modo affidabile per estrarre informazioni sulle “proprietà materiali” degli oggetti in presenza di grandi variazioni d’illuminazione e al variare della direzione di osservazione. Ad esempio, ci consente di determinare il colore della frutta in modo attendibile e indipendentemente dall’illuminazione, in modo da poter discernere il frutto maturo da quello acerbo e da quello guasto. Questi meccanismi di scomposizione dalle variazioni d’illuminazione non sono presenti nei sistemi artificiali. A parziale compensazione, le telecamere a colori sono dotate di

un meccanismo di correzione del colore che utilizza coefficienti di colore pre-tarati per operare in presenza di diverse sorgenti luminose (LED, alogena, a incandescenza, ecc.) e di temperature di colore differenti. Con l’appropriata correzione di colore le telecamere sono in grado di fornire in uscita valori di segnale che rendono i colori molto simili a quelli percepiti nella vita reale. La correzione del colore può anche essere tarata in campo per mezzo di un apposito chart di taratura, comunemente noto come chart di taratura di Gretag-Macbeth. Il suo utilizzo garantisce una misura precisa del segnale prodotto dalla telecamera in presenza di una sorgente luminosa specifica. Il sistema di visione umano è intrinsecamente relativo, ha bassa risoluzione (un fatto utilizzato per trasmettere colore in televisione con pochissima larghezza di banda) ed è soggettivo. Invece, la visione del colore nei sistemi artificiali non è influenzata dai colori “del vicinato”, può avere alta risoluzione, non varia significativamente da sistema a sistema, e quindi presenta ovvi vantaggi in applicazioni automatiche di riconoscimento del colore. QUANDO UTILIZZARE COLORI

Il colore deve essere utilizzato in tutte le applicazioni di visione? Non necessariamente. Questo perché ci sono alcuni compiti che le telecamere monocromatiche sono in grado di svolgere meglio rispetto a quelle a colori. Ad esempio, in applicazioni in cui i difetti da rilevare sono crepe o graffi, l’uso del colore non è assolutamente necessario perché l’obiettivo è quello d’individuare una differenza

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