服务机器人应用开发（中级） 课件 项目3 让机器人辨别颜色

让机器人辨别颜色项目3CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03知识链接04项目准备05任务实施06任务评价07任务拓展08项目小结09项目导入01服务机器人Walker的视觉导航机器人是如何看世界的呢？41项目导入CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03知识链接04项目准备05任务实施06任务评价07任务拓展08项目小结09项目任务02识别绿色小球勾勒小球轮廓识别绿色小球72项目任务CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03知识链接04项目准备05任务实施06任务评价07任务拓展08项目小结09学习目标03知识目标职业素养目标技能目标1理解人眼分辨颜色的原理、可见光谱、三原色学说等基础知识；2理解机器识别颜色的原理；3了解颜色传感器的工作原理；4理解摄像头识别颜色的原理；5熟悉常见颜色的HSV范围；6了解OpenCV轮廓集的结构。知识目标：知识目标、技能目标、职业素养目标10学习目标31能对图像色彩空间进行转换；2能对图像进行二值化；3能对图像进行数学形态学的操作；4能编程寻找图像轮廓；5能编程绘制图像轮廓。技能目标：1培养学生严谨、细致、规范的职业素质；2培养学生团队协作及表达沟通能力；3培养学生跟踪新技术及创新设计能力;4培养技术标准意识、操作规范意识、服务质量意识等。职业素养目标：CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03知识链接04项目准备05任务实施06任务评价07任务拓展08项目小结09知识链接04人眼分辨颜色的原理认识色彩空间机器识别颜色的原理认识颜色传感器认识OpenCV开源视觉库机器人识别颜色方案设计来源：可见光谱中的电磁辐射对人眼视锥细胞的刺激。人眼分辨颜色的原理三原色理论：自然界的各种颜色可近似由红绿蓝三色组合而成。视杆细胞：感受光线亮暗，不识别颜色。视锥细胞：能感应颜色。人类个体对颜色的区分具有一定的主观性。13知识链接4电子系统同时产生红绿蓝三原色子像素，由人脑视觉系统产生感知色彩。机器识别颜色的原理因为HSV空间对颜色比较敏感，所以实际使用时先将颜色由RGB空间转至HSV空间。144知识链接色彩空间按照基本结构分为两大类：基色色彩空间、色亮分离色彩空间。认识色彩空间RGB色彩空间：RGB各分为256级，可组合出一千六百多万种不同的颜色。Gray色彩空间：只有一个通道，每像素占8位。Gray=0.299*R+0.587*G+0.114*BHSV色彩空间：包含色相、饱和度和明度等三要素，这样来描述色彩更加自然直观。154知识链接利用色敏元器件将光信号转换为电流信号，紧接着进行微小电流信号预处理，再进行A/D转换，然后将数字信号交予单片机或微机处理，最后输出特定的RGB值，通过比色卡对比，输出颜色值。认识颜色传感器主要分为CCD图像传感器和CMOS图像传感器。164知识链接工作过程分类组成结构：上：增光镜片；中：色块网格；下：感应线路。CCD图像传感器分色方式：RGB原色分色法：CMYG补色分色法：174知识链接原理：利用半导体的光电效应。组成结构：放大器与AD转换电路。与CCD的对比：结构复杂；分辨率略逊；有良率优势；噪声多。CMOS图像传感器184知识链接地位：计算机视觉应用开发的首选软件库。发展历程：1999年启动研发，英特尔俄罗斯研发中心专家是首批研发人员。主要模块：参见右图。环境配置：安装32位版本，具体步骤参见教材。认识OpenCV开源视觉库194知识链接机器人识别颜色方案设计204知识链接第一阶段：在个人PC端Windows系统下调试好程序。第二阶段：移植到机器人终端树莓派系统中。CONTENT目录项目导入01项目任务02知识链接04项目准备05学习目标03任务评价07任务拓展08项目小结09任务实施06项目准备05硬件条件软件条件23项目准备5硬件条件24项目准备5软件条件CONTENT目录项目导入01项目任务02知识链接04任务实施06学习目标03任务评价07任务拓展08项目小结09项目准备05任务实施06在PC端编写调试图像颜色识别程序在机器人端移植调试图像颜色识别程序搭建PC端调试环境原则：PC端软件环境尽量保持与智能人形机器人的一致。安装Python：下载Python3.9.6；安装配置：参见教材，注意要把Python添加到环境变量中；验证Python版本：安装OpenCV：下载安装OpenCV；验证OpenCV的版本号，查看是否是4.5.3.56。27任务实施6286任务实施编写PC端颜色识别程序（二）编写PC端颜色识别程序（一）编写PC端颜色识别程序296任务实施编写PC端颜色识别程序（三）编写PC端颜色识别程序306任务实施编写PC端颜色识别程序（四）编写PC端颜色识别程序Python版本：使用Python3版本。摄像头：位于面部中央。316任务实施机器人端程序移植调试326任务实施移植调试机器人端颜色识别程序（一）移植调试机器人端颜色识别程序（二）移植调试机器人端颜色识别程序336任务实施移植调试机器人端颜色识别程序（三）移植调试机器人端颜色识别程序（四）移植调试机器人端颜色识别程序CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03任务评价07项目准备05任务实施06知识链接04任务拓展08项目小结09任务评价07自我评价教师评价小组评价36任务评价7自我评价小组评价与教师评价37任务评价7CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03任务拓展08项目准备05任务实施06任务评价07知识链接04项目小结09任务拓展08使用机器人对多个颜色物体进行识别，且按面积由小