Boden-Luft-Abwehr - Versionsgeschichte

Adam Fankhauser am 24. Juni 2016 um 20:43 Uhr

2016-06-24T20:43:27Z

Adam Fankhauser am 24. Juni 2016 um 19:42 Uhr

2016-06-24T19:42:14Z

← Nächstältere Version		Version vom 24. Juni 2016, 21:42 Uhr
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	== Einleitung ==		== Einleitung ==

	Dieses Projekt wurde im Kurs [[DSB SoSe2016\|Digitale Signal und Bildverarbeitung]] im Sommersemester 2016 als Bestandeil der Übungen durchgeführt und ist in diesem Artikel dokumentiert		Dieses Projekt wurde im Kurs [[DSB SoSe2016\|Digitale Signal und Bildverarbeitung]] im Sommersemester 2016 als Bestandeil der Übungen durchgeführt und ist in diesem Artikel dokumentiert. Ebenso wurde zur Präsentation ein [https://www.youtube.com/watch?v=s5FSHQblAaE Video] erstellt.

	== Aufgabenstellung ==		== Aufgabenstellung ==
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	== Vorbereitung ==		== Vorbereitung ==

	Grundlage der Steuerung war die Vorarbeit der Gruppe, die den Rocket Launcher mechanisch aufgebaut hat. Diese hat ~~ihr~~ Arbeit ausreichend dukumentiert und ein Simulink-Modell hinterlassen, welches die Steuerung über die Tasten des EV3-Moduls ermöglicht.		Grundlage der Steuerung war die Vorarbeit der Gruppe, die den Rocket Launcher mechanisch aufgebaut hat. Diese hat ihre Arbeit ausreichend dukumentiert und ein Simulink-Modell hinterlassen, welches die Steuerung über die Tasten des EV3-Moduls ermöglicht.
	Mit Hinblick auf die Erweiterung des Programms um die Steuerung und Regelung des Rocket Launchers sollte das Simulink Modell nicht weiter genutzt werden, sondern die Funktionen in Matlab Code umgesetzt werden.		Mit Hinblick auf die Erweiterung des Programms um die Steuerung und Regelung des Rocket Launchers sollte das Simulink Modell nicht weiter genutzt werden, sondern die Funktionen in Matlab Code umgesetzt werden.

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	== Durchführung ==		== Durchführung ==

	Die Durchführung wurde in mehrere Abschnitte unterteilt. Zuerst wurde mit Beispielbildern die Bildverarbeitung ~~bearbeitet~~, dann wurde die Webcam in Matlab eingebunden, danach ~~wurde~~ die Lego Motoren des Raketenwerfers über Matlab angesteuert und eine Regelung entworfen, welche den Raketenwerfer auf das erkannte Objekt ausrichtet um zuletzt eine Schussfunktion zu implementieren.		Die Durchführung wurde in mehrere Abschnitte unterteilt. Zuerst wurde mit Beispielbildern die Bildverarbeitung entwickelt, dann wurde die Webcam in Matlab eingebunden, danach wurden die Lego Motoren des Raketenwerfers über Matlab angesteuert und eine Regelung entworfen, welche den Raketenwerfer auf das erkannte Objekt ausrichtet um zuletzt eine Schussfunktion zu implementieren.

	=== Bildverarbeitung ===		=== Bildverarbeitung ===
	[[Datei:Rgb HISTO.jpg\|300px\|thumb\|right\|Abbildung 2: RGB-Bild mit Histogramm]]		[[Datei:Rgb HISTO.jpg\|300px\|thumb\|right\|Abbildung 2: RGB-Bild mit Histogramm]]
	Um ein rotes Objekt zu erkennen wurde der Ansatz gewählt, nur die rote Matrix aus dem Bild zu nehmen, und dort anhand eines Schwellwertes zu entscheiden, welche Pixel zum Objekt gehören. Leider hat der RGB Farbraum keine befriedigenden Ergebnisse erbracht. ~~auf~~ Abbildung 2 ist deutlich zu ~~Erkennen~~, wie sich das rote Objekt vom blauen Hintergrund abhebt, doch im ~~der Matrix~~ mit den Rotwerten und im Histogramm ist zu erkennen, dass die Farbe ~~rot~~ nicht besonders aus den anderen Farben heraussticht.		Um ein rotes Objekt zu erkennen wurde der Ansatz gewählt, nur die rote Matrix aus dem RGB Bild der Webcam zu nehmen, und dort anhand eines Schwellwertes zu entscheiden, welche Pixel zum Objekt gehören. Leider hat der RGB Farbraum keine befriedigenden Ergebnisse erbracht. Auf Abbildung 2 ist deutlich zu erkennen, wie sich im Original das rote Objekt vom blauen Hintergrund abhebt, doch im Grauwertbild mit den Rotwerten und im Histogramm ist zu erkennen, dass die Farbe Rot nicht besonders aus den anderen Farben heraussticht.

	[[Datei:Ycbcr HISTO.jpg\|300px\|thumb\|right\|Abbildung 3: YCBCR-Bild mit Histogramm]]		[[Datei:Ycbcr HISTO.jpg\|300px\|thumb\|right\|Abbildung 3: YCBCR-Bild mit Histogramm]]
	Daher wurde das Bild in einen anderen Farbraum transformiert. Angeboten hat sich hier der YCBCR Farbraum, da in diesem die Farbe ~~rot~~ deutlicher herauszufiltern ist. Hier ist sowohl im Teil CR (Chroma Rot) des Farbraums als auch im Histogramm zu sehen, dass die Farbe Rot deutlich hervorsticht (Abbildung 3). So konnte ein klarer Schwellwert vom Farbwert 160 festgelegt werden. Voraussetzung für die Funktionalität mit diesem Schwellwert ist natürlich, dass die zu erkennende Farbe rötlich ist, wie auf dem Beispielbild und auch die Beleuchtungsverhältnisse stimmen, mehr dazu im Abschnitt Webcam.		Daher wurde das Bild in einen anderen Farbraum transformiert. Angeboten hat sich hier der YCBCR Farbraum, da in diesem die Farbe Rot deutlicher herauszufiltern ist. Hier ist sowohl im Teil CR (Chroma Rot) des Farbraums als auch im Histogramm zu sehen, dass die Farbe Rot deutlich hervorsticht (Abbildung 3). So konnte ein klarer Schwellwert vom Farbwert 160 festgelegt werden. Voraussetzung für die Funktionalität mit diesem Schwellwert ist natürlich, dass die zu erkennende Farbe rötlich ist, ähnlich wie auf dem Beispielbild, und auch die Beleuchtungsverhältnisse stimmen, mehr dazu im Abschnitt Webcam.

	[[Datei:Raketerwerfer Webcambild.jpg\|250px\|thumb\|right\|Abbildung 4: Bild mit extrahiertem Objekt]]		[[Datei:Raketerwerfer Webcambild.jpg\|250px\|thumb\|right\|Abbildung 4: Bild mit extrahiertem Objekt]]
	Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das ~~Größte~~ Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).		Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).

	Als letzten Schritt der Bildverarbeitung musste die Position des extrahierten Objektes im Gesamtbild bestimmt werden. Hierzu wurde eine Funktion ~~geschrieben~~, die das bearbeitete Bild mit dem extrahierten Objekt übergeben bekommt. Die Funktion berechnet nun den geometrischen Schwerpunkt des Objektes. Ausserdem berechnet die Funktion weitere Merkmale wie Umfang und Fläche des Objektes, die später als Kriterien zum Abschuss der Raketen genutzt werden können.		Als letzten Schritt der Bildverarbeitung musste die Position des extrahierten Objektes im Gesamtbild bestimmt werden. Hierzu wurde eine Funktion implementiert, die das bearbeitete Bild mit dem extrahierten Objekt übergeben bekommt. Die Funktion berechnet nun den geometrischen Schwerpunkt des Objektes. Ausserdem berechnet die Funktion weitere Merkmale, wie Umfang und Fläche des Objektes, die später als Kriterien zum Abschuss der Raketen genutzt werden können.

	=== Webcam ===		=== Webcam ===

	Die Webcam wurde in Matlab mithilfe des Support Package eingebunden und getestet. Hierbei wurde festgestellt, dass die Grundeinstellungen der Webcam mit automatischem Weißabgleich etc. ausreichend für die Anwendung bei unterschiedlichen und wechselnden Lichtverhältnissen sind. Daher wurden hier keine weiteren Einstellungen vorgenommen. Des Weiteren wurde festgestellt, dass der Algorithmus der Bildverarbeitung anfällig für dunkle Lichtsituationen ist. Bei zu geringer Beleuchtung sticht die Farbe Rot nicht mehr ausreichend hervor und wird unzureichend erkannt. Auszugleichen ist dies mit der Anpassung des Schwellwertes, ab welchem Wert ein Objekt als "rot genug" erkannt wird. Ein Herabsetzen des Schwellwertes hat aber zur Folge, dass zu viele Objekte als ~~Rot~~ erkannt werden. Daher wurde ~~Entschieden~~, den Schwellwert an eine ausreichende Beleuchtungssituation anzupassen und diese vorauszusetzen.		Die Webcam wurde in Matlab mithilfe des Support Package eingebunden und getestet. Hierbei wurde festgestellt, dass die Grundeinstellungen der Webcam mit automatischem Weißabgleich etc. ausreichend für die Anwendung bei unterschiedlichen und wechselnden Lichtverhältnissen sind. Daher wurden hier keine weiteren Einstellungen vorgenommen. Des Weiteren wurde festgestellt, dass der Algorithmus der Bildverarbeitung anfällig für dunkle Lichtsituationen ist. Bei zu geringer Beleuchtung sticht die Farbe Rot nicht mehr ausreichend hervor und wird unzureichend erkannt. Auszugleichen ist dies mit der Anpassung des Schwellwertes, ab welchem Wert ein Objekt als "rot genug" erkannt wird. Ein Herabsetzen des Schwellwertes hat aber zur Folge, dass zu viele Objekte als "rot" erkannt werden. Daher wurde entschieden, den Schwellwert an eine ausreichende Beleuchtungssituation anzupassen und diese vorauszusetzen.

	=== Regelung ===		=== Regelung ===

	Um den Raketenwerfer nun auf den Schwerpunkt des erkannten Objektes auszurichten wurde entschieden, dass die Webcam oberhalb des Raktenwerfers anzubringen sei, ~~dass~~ diese alle Bewegungen mitfährt und ständig in Schussrichtung ausgerichtet ist. Provisorisch wurde diese Fixierung durch Klebeband vorgenommen.		Um den Raketenwerfer nun auf den Schwerpunkt des erkannten Objektes auszurichten, wurde entschieden, dass die Webcam oberhalb des Raktenwerfers anzubringen sei, sodass diese alle Bewegungen mitfährt und ständig in Schussrichtung ausgerichtet ist. Provisorisch wurde diese Fixierung durch Klebeband vorgenommen.
	Mit dieser Kameraposition konnte nun die Ansteuerung der Motoren über einen einfach P-Regler vorgenommen werden. Der Sollwert für die Ausrichtung ist natürlich der Bildmittelpunkt, der Istwert der Ausrichtung ist der Schwerpunkt des erkannten Objektes. Die resultierenden Regelabweichungen in horizontale und ~~Vertikale~~ wurde den Motoren als Geschwindigkeit übergeben. So konnte der Raketenwerfer sich bei laufendem Programm auf den Mittelpunkt des Objektes ausrichten.		Mit dieser Kameraposition konnte nun die Ansteuerung der Motoren über einen einfach P-Regler vorgenommen werden. Der Sollwert für die Ausrichtung ist natürlich der Bildmittelpunkt, der Istwert der Ausrichtung ist der Schwerpunkt des erkannten Objektes. Die resultierenden Regelabweichungen in horizontale und vertikale Richtung, multiplizeirt mit dem Kp-Wert wurde den Motoren als Geschwindigkeit übergeben. So konnte der Raketenwerfer sich bei laufendem Programm auf den Mittelpunkt des Objektes ausrichten.

	=== Schussfunktion ===		=== Schussfunktion ===

	Als letztes wurde nun noch eine Schussfunktion implementiert. Durch die Vorarbeit der letzten Gruppe ist es möglich, die Schussfunktion über einen Motorausgang des EV3-Moduls anzusteuern. Die Kriterien für den Abschuss der Raketen waren zum einen ob ein Abschuss gewünscht ist. Dies wurde umgesetzt über eine Abfrage der "Down" Taste des EV3-Moduls. Bei einmaligem ~~Rücken~~ der Taste ist der Raketenwerfer in Schussbereitschaft versetzt, bei nochmaligem ~~Drücken~~ der Taste wird die Schussbereitschaft zurückgesetzt. Ist der Raketenverfer in Schussbereitschaft versetzt, sind weitere Voraussetzungen für einen Abschuss zum einen die Größe des erkannten Objektes und die momentane Regelabweichung zum ~~Schwerpunkts~~. Dies bewirkt, dass ein Abschuss nur ausgelöst wird, wenn das Objekt groß genug zum Treffen, bzw. nah genug am Raketenwerfer ist und dieser auch auf das Objekt ausgerichtet ist.		Als letztes wurde nun noch eine Schussfunktion implementiert. Durch die Vorarbeit der letzten Gruppe ist es möglich, die Schussfunktion über einen Motorausgang des EV3-Moduls anzusteuern. Die Kriterien für den Abschuss der Raketen waren zum einen, ob ein Abschuss gewünscht ist. Dies wurde umgesetzt über eine Abfrage der "Down" Taste des EV3-Moduls. Bei einmaligem Drücken der Taste ist der Raketenwerfer in Schussbereitschaft versetzt, bei nochmaligem drücken der Taste wird die Schussbereitschaft zurückgesetzt. Ist der Raketenverfer in Schussbereitschaft versetzt, sind weitere Voraussetzungen für einen Abschuss zum einen die Größe des erkannten Objektes und die momentane Regelabweichung zum dessen Schwerpunkt. Dies bewirkt, dass ein Abschuss nur dann ausgelöst wird, wenn das Objekt groß genug zum Treffen, bzw. nah genug am Raketenwerfer ist und dieser auch auf das Objekt ausgerichtet ist.

	== Quellcode ==		== Quellcode ==
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	<br />		<br />

	== ~~Ergebnisse~~ und Ausblick ==		== Ergebnis und Ausblick ==

	Das Ergbnis dieses Projektes ist ein funktionierender Raketenwerfer, der die "Boden-Luft-Abwehr" beherrscht. Er ist in der Lage, sich ein in seinem Sichtfeld befindliches, rotes Objekt auszuwählen, sich auf dieses auszurichten und auf Wunsch (Tastendruck) all seine Munition drauf abzufeuern.		Das Ergbnis dieses Projektes ist ein funktionierender Raketenwerfer, der die "Boden-Luft-Abwehr" beherrscht. Er ist in der Lage, sich ein in seinem Sichtfeld befindliches, rotes Objekt auszuwählen, sich auf dieses auszurichten und auf Wunsch (Tastendruck) all seine Munition drauf abzufeuern.
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	Natürlich gibt es noch eine ganze Menge Dinge, die zu optimieren sind:		Natürlich gibt es noch eine ganze Menge Dinge, die zu optimieren sind:

	Zum ~~einen~~ ist durch die Bildverarbeitung das Matlab Programm recht langsam, was bewirkt, dass der Raketenwerfer immer ein wenig hinter einem sich bewegenden Objekt "hinterher hinkt". Um sich schnell bewegende Objekte sicher treffen zu können müsste die Durchlaufzeit der Algotithmen optimiert werden.		Zum Einen ist durch die Bildverarbeitung das Matlab Programm recht langsam, was bewirkt, dass der Raketenwerfer immer ein wenig hinter einem sich bewegenden Objekt "hinterher hinkt". Um sich schnell bewegende Objekte sicher treffen zu können müsste die Durchlaufzeit der Algotithmen optimiert werden.

	Ausserdem wäre es geraten, den P-Regler durch einen PI- oder einen PID-Regler zu ersetzen, da der P-Regler bekanntermaßen eine bleibende Regelabweichung hat und es für die Zielvorrichtung nicht immer möglich ist, sich exakt auf den Schwerpunkt des Objektes auszurichten.		Ausserdem wäre es geraten, den P-Regler durch einen PI- oder einen PID-Regler zu ersetzen, da der P-Regler bekanntermaßen eine bleibende Regelabweichung hat und es für die Zielvorrichtung nicht immer möglich ist, sich exakt auf den Schwerpunkt des Objektes auszurichten.
	Andererseits könnte die Regelung der Motoren auch über ~~Einstellung der~~ Motorposition geschehen. Hierdurch könnte eine genauere Ausrichtung erreicht werden.		Andererseits könnte die Regelung der Motoren auch über die Motorposition geschehen. Hierdurch könnte eine genauere Ausrichtung erreicht werden.

	Um den die Hardware des Raketenwerfers zu schützen sollte ebenfalls ein Überdrehungsschutz implementiert werden. So kann verhindert werden, dass die Motorverabelung und die USB-Kabel zum PC nicht verdreht werden und Schaden anrichten können.		Um den die Hardware des Raketenwerfers zu schützen sollte ebenfalls ein Überdrehungsschutz implementiert werden. So kann verhindert werden, dass die Motorverabelung und die USB-Kabel zum PC nicht verdreht werden und Schaden anrichten können.
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	http://de.mathworks.com/help/supportpkg/legomindstormsev3io/index.html?s_cid=doc_ftr		http://de.mathworks.com/help/supportpkg/legomindstormsev3io/index.html?s_cid=doc_ftr

			https://www.youtube.com/watch?v=s5FSHQblAaE

Adam Fankhauser am 23. Juni 2016 um 21:52 Uhr

2016-06-23T21:52:12Z

← Nächstältere Version		Version vom 23. Juni 2016, 23:52 Uhr
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			[[Datei:Raketenwerfer mit Webcam.jpg\|350px\|thumb\|right\|Abbildung 3: Raketenwerfer mit Webcam]]
	'''Autor:''' [[Benutzer:Adam_Fankhauser\|Adam Fankhauser]]		'''Autor:''' [[Benutzer:Adam_Fankhauser\|Adam Fankhauser]]

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	=== Bildverarbeitung ===		=== Bildverarbeitung ===
			[[Datei:Rgb HISTO.jpg\|300px\|thumb\|right\|Abbildung 2: RGB-Bild mit Histogramm]]
	Um ein rotes Objekt zu erkennen wurde der Ansatz gewählt, nur die rote Matrix aus dem Bild zu nehmen, und dort anhand eines Schwellwertes zu entscheiden, welche Pixel zum Objekt gehören. Leider hat der RGB Farbraum keine befriedigenden Ergebnisse erbracht. auf Abbildung 2 ist deutlich zu Erkennen, wie sich das rote Objekt vom blauen Hintergrund abhebt, doch im der Matrix mit den Rotwerten und im Histogramm ist zu erkennen, dass die Farbe rot nicht besonders aus den anderen Farben heraussticht.		Um ein rotes Objekt zu erkennen wurde der Ansatz gewählt, nur die rote Matrix aus dem Bild zu nehmen, und dort anhand eines Schwellwertes zu entscheiden, welche Pixel zum Objekt gehören. Leider hat der RGB Farbraum keine befriedigenden Ergebnisse erbracht. auf Abbildung 2 ist deutlich zu Erkennen, wie sich das rote Objekt vom blauen Hintergrund abhebt, doch im der Matrix mit den Rotwerten und im Histogramm ist zu erkennen, dass die Farbe rot nicht besonders aus den anderen Farben heraussticht.

			[[Datei:Ycbcr HISTO.jpg\|300px\|thumb\|right\|Abbildung 3: YCBCR-Bild mit Histogramm]]
	Daher wurde das Bild in einen anderen Farbraum transformiert. Angeboten hat sich hier der YCBCR Farbraum, da in diesem die Farbe rot deutlicher herauszufiltern ist. Hier ist sowohl im Teil CR (Chroma Rot) des Farbraums als auch im Histogramm zu sehen, dass die Farbe Rot deutlich hervorsticht (Abbildung 3). So konnte ein klarer Schwellwert vom Farbwert 160 festgelegt werden. Voraussetzung für die Funktionalität mit diesem Schwellwert ist natürlich, dass die zu erkennende Farbe rötlich ist, wie auf dem Beispielbild und auch die Beleuchtungsverhältnisse stimmen, mehr dazu im Abschnitt Webcam.		Daher wurde das Bild in einen anderen Farbraum transformiert. Angeboten hat sich hier der YCBCR Farbraum, da in diesem die Farbe rot deutlicher herauszufiltern ist. Hier ist sowohl im Teil CR (Chroma Rot) des Farbraums als auch im Histogramm zu sehen, dass die Farbe Rot deutlich hervorsticht (Abbildung 3). So konnte ein klarer Schwellwert vom Farbwert 160 festgelegt werden. Voraussetzung für die Funktionalität mit diesem Schwellwert ist natürlich, dass die zu erkennende Farbe rötlich ist, wie auf dem Beispielbild und auch die Beleuchtungsverhältnisse stimmen, mehr dazu im Abschnitt Webcam.

			[[Datei:Raketerwerfer Webcambild.jpg\|250px\|thumb\|right\|Abbildung 4: Bild mit extrahiertem Objekt]]
	Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das Größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).		Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das Größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).

Adam Fankhauser am 23. Juni 2016 um 21:40 Uhr

2016-06-23T21:40:24Z

Änderungen zeigen

Adam Fankhauser am 23. Juni 2016 um 21:38 Uhr

2016-06-23T21:38:55Z

← Nächstältere Version		Version vom 23. Juni 2016, 23:38 Uhr
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	== Quellcode ==		== Quellcode ==

	== Ergebnisse ==		== Ergebnisse und Ausblick ==

	Das Ergbnis dieses Projektes ist ein funktionierender Raketenwerfer, der die "Boden-Luft-Abwehr" beherrscht. Er ist in der Lage, sich ein in seinem Sichtfeld befindliches, rotes Objekt auszuwählen, sich auf dieses auszurichten und auf Wunsch (Tastendruck) all seine Munition drauf abzufeuern.		Das Ergbnis dieses Projektes ist ein funktionierender Raketenwerfer, der die "Boden-Luft-Abwehr" beherrscht. Er ist in der Lage, sich ein in seinem Sichtfeld befindliches, rotes Objekt auszuwählen, sich auf dieses auszurichten und auf Wunsch (Tastendruck) all seine Munition drauf abzufeuern.
Zeile 62:		Zeile 62:

	Um den die Hardware des Raketenwerfers zu schützen sollte ebenfalls ein Überdrehungsschutz implementiert werden. So kann verhindert werden, dass die Motorverabelung und die USB-Kabel zum PC nicht verdreht werden und Schaden anrichten können.		Um den die Hardware des Raketenwerfers zu schützen sollte ebenfalls ein Überdrehungsschutz implementiert werden. So kann verhindert werden, dass die Motorverabelung und die USB-Kabel zum PC nicht verdreht werden und Schaden anrichten können.

	~~== Ausblick ==~~

	== Siehe auch ==		== Siehe auch ==
Zeile 75:		Zeile 73:
	http://de.mathworks.com/help/supportpkg/legomindstormsev3io/index.html?s_cid=doc_ftr		http://de.mathworks.com/help/supportpkg/legomindstormsev3io/index.html?s_cid=doc_ftr

	~~https://svn.hshl.de/svn/GET_Fachpraktikum_MTR/trunk/Projekte/33_Rocket_Launcher/~~

	<references />		<references />

Adam Fankhauser am 23. Juni 2016 um 21:30 Uhr

2016-06-23T21:30:17Z

← Nächstältere Version		Version vom 23. Juni 2016, 23:30 Uhr
Zeile 22:		Zeile 22:
	== Durchführung ==		== Durchführung ==

	Die Durchführung wurde in mehrere Abschnitte unterteilt. Zuerst wurde mit Beispielbildern die Bildverarbeitung bearbeitet, dann wurde die Webcam in Matlab eingebunden, danach wurde die Lego Motoren des Raketenwerfers über Matlab angesteuert und eine Regelung entworfen, ~~welches~~ den Raketenwerfer auf das ~~erkannt~~ Objekt ausrichtet ~~und~~ zuletzt ~~wurden alle Programmteile zusammengeführt~~.		Die Durchführung wurde in mehrere Abschnitte unterteilt. Zuerst wurde mit Beispielbildern die Bildverarbeitung bearbeitet, dann wurde die Webcam in Matlab eingebunden, danach wurde die Lego Motoren des Raketenwerfers über Matlab angesteuert und eine Regelung entworfen, welche den Raketenwerfer auf das erkannte Objekt ausrichtet um zuletzt eine Schussfunktion zu implementieren.

	=== Bildverarbeitung ===		=== Bildverarbeitung ===
Zeile 41:		Zeile 41:

	Um den Raketenwerfer nun auf den Schwerpunkt des erkannten Objektes auszurichten wurde entschieden, dass die Webcam oberhalb des Raktenwerfers anzubringen sei, dass diese alle Bewegungen mitfährt und ständig in Schussrichtung ausgerichtet ist. Provisorisch wurde diese Fixierung durch Klebeband vorgenommen.		Um den Raketenwerfer nun auf den Schwerpunkt des erkannten Objektes auszurichten wurde entschieden, dass die Webcam oberhalb des Raktenwerfers anzubringen sei, dass diese alle Bewegungen mitfährt und ständig in Schussrichtung ausgerichtet ist. Provisorisch wurde diese Fixierung durch Klebeband vorgenommen.
			Mit dieser Kameraposition konnte nun die Ansteuerung der Motoren über einen einfach P-Regler vorgenommen werden. Der Sollwert für die Ausrichtung ist natürlich der Bildmittelpunkt, der Istwert der Ausrichtung ist der Schwerpunkt des erkannten Objektes. Die resultierenden Regelabweichungen in horizontale und Vertikale wurde den Motoren als Geschwindigkeit übergeben. So konnte der Raketenwerfer sich bei laufendem Programm auf den Mittelpunkt des Objektes ausrichten.

			=== Schussfunktion ===

			Als letztes wurde nun noch eine Schussfunktion implementiert. Durch die Vorarbeit der letzten Gruppe ist es möglich, die Schussfunktion über einen Motorausgang des EV3-Moduls anzusteuern. Die Kriterien für den Abschuss der Raketen waren zum einen ob ein Abschuss gewünscht ist. Dies wurde umgesetzt über eine Abfrage der "Down" Taste des EV3-Moduls. Bei einmaligem Rücken der Taste ist der Raketenwerfer in Schussbereitschaft versetzt, bei nochmaligem Drücken der Taste wird die Schussbereitschaft zurückgesetzt. Ist der Raketenverfer in Schussbereitschaft versetzt, sind weitere Voraussetzungen für einen Abschuss zum einen die Größe des erkannten Objektes und die momentane Regelabweichung zum Schwerpunkts. Dies bewirkt, dass ein Abschuss nur ausgelöst wird, wenn das Objekt groß genug zum Treffen, bzw. nah genug am Raketenwerfer ist und dieser auch auf das Objekt ausgerichtet ist.

			== Quellcode ==

	== Ergebnisse ==		== Ergebnisse ==

			Das Ergbnis dieses Projektes ist ein funktionierender Raketenwerfer, der die "Boden-Luft-Abwehr" beherrscht. Er ist in der Lage, sich ein in seinem Sichtfeld befindliches, rotes Objekt auszuwählen, sich auf dieses auszurichten und auf Wunsch (Tastendruck) all seine Munition drauf abzufeuern.


			Natürlich gibt es noch eine ganze Menge Dinge, die zu optimieren sind:

			Zum einen ist durch die Bildverarbeitung das Matlab Programm recht langsam, was bewirkt, dass der Raketenwerfer immer ein wenig hinter einem sich bewegenden Objekt "hinterher hinkt". Um sich schnell bewegende Objekte sicher treffen zu können müsste die Durchlaufzeit der Algotithmen optimiert werden.

			Ausserdem wäre es geraten, den P-Regler durch einen PI- oder einen PID-Regler zu ersetzen, da der P-Regler bekanntermaßen eine bleibende Regelabweichung hat und es für die Zielvorrichtung nicht immer möglich ist, sich exakt auf den Schwerpunkt des Objektes auszurichten.
			Andererseits könnte die Regelung der Motoren auch über Einstellung der Motorposition geschehen. Hierdurch könnte eine genauere Ausrichtung erreicht werden.

			Um den die Hardware des Raketenwerfers zu schützen sollte ebenfalls ein Überdrehungsschutz implementiert werden. So kann verhindert werden, dass die Motorverabelung und die USB-Kabel zum PC nicht verdreht werden und Schaden anrichten können.

	== Ausblick ==		== Ausblick ==

Adam Fankhauser am 23. Juni 2016 um 21:05 Uhr

2016-06-23T21:05:44Z

← Nächstältere Version		Version vom 23. Juni 2016, 23:05 Uhr
Zeile 28:		Zeile 28:
	Um ein rotes Objekt zu erkennen wurde der Ansatz gewählt, nur die rote Matrix aus dem Bild zu nehmen, und dort anhand eines Schwellwertes zu entscheiden, welche Pixel zum Objekt gehören. Leider hat der RGB Farbraum keine befriedigenden Ergebnisse erbracht. auf Abbildung 2 ist deutlich zu Erkennen, wie sich das rote Objekt vom blauen Hintergrund abhebt, doch im der Matrix mit den Rotwerten und im Histogramm ist zu erkennen, dass die Farbe rot nicht besonders aus den anderen Farben heraussticht.		Um ein rotes Objekt zu erkennen wurde der Ansatz gewählt, nur die rote Matrix aus dem Bild zu nehmen, und dort anhand eines Schwellwertes zu entscheiden, welche Pixel zum Objekt gehören. Leider hat der RGB Farbraum keine befriedigenden Ergebnisse erbracht. auf Abbildung 2 ist deutlich zu Erkennen, wie sich das rote Objekt vom blauen Hintergrund abhebt, doch im der Matrix mit den Rotwerten und im Histogramm ist zu erkennen, dass die Farbe rot nicht besonders aus den anderen Farben heraussticht.

	Daher wurde das Bild in einen anderen Farbraum transformiert. Angeboten hat sich hier der YCBCR Farbraum, da in diesem die Farbe rot deutlicher herauszufiltern ist. Hier ist sowohl im Teil CR (Chroma Rot) des Farbraums als auch im Histogramm zu sehen, dass die Farbe Rot deutlich hervorsticht (Abbildung 3). So konnte ein klarer Schwellwert vom Farbwert 160 festgelegt werden. Voraussetzung für die Funktionalität mit diesem Schwellwert ist natürlich, dass die Farbe ~~rot ähnlih~~ ist, wie auf dem Beispielbild und auch die Beleuchtungsverhältnisse stimmen, mehr dazu im Abschnitt Webcam.		Daher wurde das Bild in einen anderen Farbraum transformiert. Angeboten hat sich hier der YCBCR Farbraum, da in diesem die Farbe rot deutlicher herauszufiltern ist. Hier ist sowohl im Teil CR (Chroma Rot) des Farbraums als auch im Histogramm zu sehen, dass die Farbe Rot deutlich hervorsticht (Abbildung 3). So konnte ein klarer Schwellwert vom Farbwert 160 festgelegt werden. Voraussetzung für die Funktionalität mit diesem Schwellwert ist natürlich, dass die zu erkennende Farbe rötlich ist, wie auf dem Beispielbild und auch die Beleuchtungsverhältnisse stimmen, mehr dazu im Abschnitt Webcam.

	Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das Größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).		Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das Größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).

	Als letzten Schritt der Bildverarbeitung musste die Position des extrahierten Objektes im Gesamtbild		Als letzten Schritt der Bildverarbeitung musste die Position des extrahierten Objektes im Gesamtbild bestimmt werden. Hierzu wurde eine Funktion geschrieben, die das bearbeitete Bild mit dem extrahierten Objekt übergeben bekommt. Die Funktion berechnet nun den geometrischen Schwerpunkt des Objektes. Ausserdem berechnet die Funktion weitere Merkmale wie Umfang und Fläche des Objektes, die später als Kriterien zum Abschuss der Raketen genutzt werden können.

			=== Webcam ===

			Die Webcam wurde in Matlab mithilfe des Support Package eingebunden und getestet. Hierbei wurde festgestellt, dass die Grundeinstellungen der Webcam mit automatischem Weißabgleich etc. ausreichend für die Anwendung bei unterschiedlichen und wechselnden Lichtverhältnissen sind. Daher wurden hier keine weiteren Einstellungen vorgenommen. Des Weiteren wurde festgestellt, dass der Algorithmus der Bildverarbeitung anfällig für dunkle Lichtsituationen ist. Bei zu geringer Beleuchtung sticht die Farbe Rot nicht mehr ausreichend hervor und wird unzureichend erkannt. Auszugleichen ist dies mit der Anpassung des Schwellwertes, ab welchem Wert ein Objekt als "rot genug" erkannt wird. Ein Herabsetzen des Schwellwertes hat aber zur Folge, dass zu viele Objekte als Rot erkannt werden. Daher wurde Entschieden, den Schwellwert an eine ausreichende Beleuchtungssituation anzupassen und diese vorauszusetzen.

			=== Regelung ===

			Um den Raketenwerfer nun auf den Schwerpunkt des erkannten Objektes auszurichten wurde entschieden, dass die Webcam oberhalb des Raktenwerfers anzubringen sei, dass diese alle Bewegungen mitfährt und ständig in Schussrichtung ausgerichtet ist. Provisorisch wurde diese Fixierung durch Klebeband vorgenommen.

	== Ergebnisse ==		== Ergebnisse ==

			== Ausblick ==

	== Siehe auch ==		== Siehe auch ==

	~~hier SVN Link~~		https://svn.hshl.de/svn/GET_Fachpraktikum_MTR/trunk/Projekte/33_Rocket_Launcher/

	== Weblinks ==		== Weblinks ==

			http://de.mathworks.com/help/supportpkg/usbwebcams/index.html?s_cid=doc_ftr

			http://de.mathworks.com/help/supportpkg/legomindstormsev3io/index.html?s_cid=doc_ftr

			https://svn.hshl.de/svn/GET_Fachpraktikum_MTR/trunk/Projekte/33_Rocket_Launcher/

	<references />		<references />

Adam Fankhauser am 23. Juni 2016 um 20:46 Uhr

2016-06-23T20:46:38Z

← Nächstältere Version		Version vom 23. Juni 2016, 22:46 Uhr
Zeile 31:		Zeile 31:

	Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das Größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).		Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das Größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).

			Als letzten Schritt der Bildverarbeitung musste die Position des extrahierten Objektes im Gesamtbild

	== Ergebnisse ==		== Ergebnisse ==

Adam Fankhauser am 23. Juni 2016 um 20:15 Uhr

2016-06-23T20:15:03Z

← Nächstältere Version		Version vom 23. Juni 2016, 22:15 Uhr
Zeile 21:		Zeile 21:

	== Durchführung ==		== Durchführung ==

			Die Durchführung wurde in mehrere Abschnitte unterteilt. Zuerst wurde mit Beispielbildern die Bildverarbeitung bearbeitet, dann wurde die Webcam in Matlab eingebunden, danach wurde die Lego Motoren des Raketenwerfers über Matlab angesteuert und eine Regelung entworfen, welches den Raketenwerfer auf das erkannt Objekt ausrichtet und zuletzt wurden alle Programmteile zusammengeführt.

			=== Bildverarbeitung ===

			Um ein rotes Objekt zu erkennen wurde der Ansatz gewählt, nur die rote Matrix aus dem Bild zu nehmen, und dort anhand eines Schwellwertes zu entscheiden, welche Pixel zum Objekt gehören. Leider hat der RGB Farbraum keine befriedigenden Ergebnisse erbracht. auf Abbildung 2 ist deutlich zu Erkennen, wie sich das rote Objekt vom blauen Hintergrund abhebt, doch im der Matrix mit den Rotwerten und im Histogramm ist zu erkennen, dass die Farbe rot nicht besonders aus den anderen Farben heraussticht.

			Daher wurde das Bild in einen anderen Farbraum transformiert. Angeboten hat sich hier der YCBCR Farbraum, da in diesem die Farbe rot deutlicher herauszufiltern ist. Hier ist sowohl im Teil CR (Chroma Rot) des Farbraums als auch im Histogramm zu sehen, dass die Farbe Rot deutlich hervorsticht (Abbildung 3). So konnte ein klarer Schwellwert vom Farbwert 160 festgelegt werden. Voraussetzung für die Funktionalität mit diesem Schwellwert ist natürlich, dass die Farbe rot ähnlih ist, wie auf dem Beispielbild und auch die Beleuchtungsverhältnisse stimmen, mehr dazu im Abschnitt Webcam.

			Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das Größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).

	== Ergebnisse ==		== Ergebnisse ==

Adam Fankhauser am 23. Juni 2016 um 09:27 Uhr

2016-06-23T09:27:39Z

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	== Einleitung ==		== Einleitung ==

	Dieses Projekt wurde im Kurs [[DSB SoSe2016\|Digitale Signal und Bildverarbeitung]] im Sommersemester als Bestandeil der Übungen durchgeführt und ist in diesem Artikel dokumentiert		Dieses Projekt wurde im Kurs [[DSB SoSe2016\|Digitale Signal und Bildverarbeitung]] im Sommersemester 2016 als Bestandeil der Übungen durchgeführt und ist in diesem Artikel dokumentiert

	== Aufgabenstellung ==		== Aufgabenstellung ==
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	Die Steuerung sollte über Matlab erfolgen.		Die Steuerung sollte über Matlab erfolgen.

	== ~~Umsetzung~~ ==		== Vorbereitung ==

	Grundlage der Steuerung war die Vorarbeit der Gruppe, die den Rocket Launcher mechanisch aufgebaut hat. Diese hat ihr Arbeit ausreichend dukumentiert und ein Simulink-Modell hinterlassen, welches die Steuerung über die Tasten des EV3-Moduls ermöglicht.		Grundlage der Steuerung war die Vorarbeit der Gruppe, die den Rocket Launcher mechanisch aufgebaut hat. Diese hat ihr Arbeit ausreichend dukumentiert und ein Simulink-Modell hinterlassen, welches die Steuerung über die Tasten des EV3-Moduls ermöglicht.
	Mit Hinblick auf die Erweiterung des Programms um die Steuerung und Regelung des Rocket Launchers sollte das Simulink Modell nicht weiter genutzt werden, sondern die Funktionen in Matlab Code umgesetzt werden.		Mit Hinblick auf die Erweiterung des Programms um die Steuerung und Regelung des Rocket Launchers sollte das Simulink Modell nicht weiter genutzt werden, sondern die Funktionen in Matlab Code umgesetzt werden.

	Für die Einbindung der Webcam und des Lego EV3-Moduls wurde Matlab mit den Support Packages [http://de.mathworks.com/help/supportpkg/usbwebcams/index.html?s_cid=doc_ftr\| USB Webcams] und [http://de.mathworks.com/help/supportpkg/legomindstormsev3io/~~functionlist~~.html\| LEGO MINDSTORMS]ausgerüstet.		Für die Einbindung der Webcam und des Lego EV3-Moduls wurde Matlab mit den Support Packages [http://de.mathworks.com/help/supportpkg/usbwebcams/index.html?s_cid=doc_ftr USB Webcams] und [http://de.mathworks.com/help/supportpkg/legomindstormsev3io/index.html?s_cid=doc_ftr LEGO MINDSTORMS] ausgerüstet.

			== Durchführung ==

			== Ergebnisse ==

			== Siehe auch ==

			hier SVN Link

			== Weblinks ==


			<references />

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	== Vorbereitung ==		== Vorbereitung ==

	Grundlage der Steuerung war die Vorarbeit der Gruppe, die den Rocket Launcher mechanisch aufgebaut hat. Diese hat ihre Arbeit ausreichend ~~dukumentiert~~ und ein Simulink-Modell hinterlassen, welches die Steuerung über die Tasten des EV3-Moduls ermöglicht.		Grundlage der Steuerung war die Vorarbeit der Gruppe, die den Rocket Launcher mechanisch aufgebaut hat. Diese hat ihre Arbeit ausreichend dokumentiert und ein Simulink-Modell hinterlassen, welches die Steuerung über die Tasten des EV3-Moduls ermöglicht.
	Mit Hinblick auf die Erweiterung des Programms um die Steuerung und Regelung des Rocket Launchers sollte das Simulink Modell nicht weiter genutzt werden, sondern die Funktionen in Matlab Code umgesetzt werden.		Mit Hinblick auf die Erweiterung des Programms um die Steuerung und Regelung des Rocket Launchers sollte das Simulink Modell nicht weiter genutzt werden, sondern die Funktionen in Matlab Code umgesetzt werden.

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	[[Datei:Ycbcr HISTO.jpg\|300px\|thumb\|right\|Abbildung 3: YCBCR-Bild mit Histogramm]]		[[Datei:Ycbcr HISTO.jpg\|300px\|thumb\|right\|Abbildung 3: YCBCR-Bild mit Histogramm]]
	Daher wurde das Bild in einen anderen Farbraum transformiert. Angeboten hat sich hier der YCBCR Farbraum, da in diesem die Farbe Rot deutlicher herauszufiltern ist. Hier ist sowohl im Teil CR (Chroma Rot) des Farbraums als auch im Histogramm zu sehen, dass die Farbe Rot deutlich hervorsticht (Abbildung 3). So konnte ein klarer Schwellwert vom Farbwert 160 festgelegt werden. Voraussetzung für die Funktionalität mit diesem Schwellwert ist natürlich, dass die zu erkennende Farbe rötlich ist, ähnlich wie auf dem Beispielbild~~, und auch~~ die Beleuchtungsverhältnisse ~~stimmen, mehr dazu~~ im Abschnitt Webcam.		Daher wurde das Bild in einen anderen Farbraum transformiert. Angeboten hat sich hier der YCBCR Farbraum, da in diesem die Farbe Rot deutlicher herauszufiltern ist. Hier ist sowohl im Teil CR (Chroma Rot) des Farbraums als auch im Histogramm zu sehen, dass die Farbe Rot deutlich hervorsticht (Abbildung 3). So konnte ein klarer Schwellwert vom Farbwert 160 festgelegt werden. Voraussetzung für die Funktionalität mit diesem Schwellwert ist natürlich, dass die zu erkennende Farbe rötlich ist, ähnlich wie auf dem Beispielbild. Außerdem stimmen die Beleuchtungsverhältnisse. Mehr hierzu im Abschnitt Webcam.

	[[Datei:Raketerwerfer Webcambild.jpg\|250px\|thumb\|right\|Abbildung 4: Bild mit extrahiertem Objekt]]		[[Datei:Raketerwerfer Webcambild.jpg\|250px\|thumb\|right\|Abbildung 4: Bild mit extrahiertem Objekt]]
	Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).		Da in einem Bild mehrere Objekte rot sein können, muss natürlich festgelegt werden, welches Objekt herauszufiltern ist. Hierzu wurde das größte Objekt im Bild gesucht und extrahiert (Abbildung 4).

	Als letzten Schritt der Bildverarbeitung musste die Position des extrahierten Objektes im Gesamtbild bestimmt werden. Hierzu wurde eine Funktion implementiert, die das bearbeitete Bild mit dem extrahierten Objekt übergeben bekommt. Die Funktion berechnet nun den geometrischen Schwerpunkt des Objektes. ~~Ausserdem~~ berechnet die Funktion weitere Merkmale, wie Umfang und Fläche des Objektes, die später als Kriterien zum Abschuss der Raketen genutzt werden können.		Als letzten Schritt der Bildverarbeitung musste die Position des extrahierten Objektes im Gesamtbild bestimmt werden. Hierzu wurde eine Funktion implementiert, die das bearbeitete Bild mit dem extrahierten Objekt übergeben bekommt. Die Funktion berechnet nun den geometrischen Schwerpunkt des Objektes. Außerdem berechnet die Funktion weitere Merkmale, wie Umfang und Fläche des Objektes, die später als Kriterien zum Abschuss der Raketen genutzt werden können.

	=== Webcam ===		=== Webcam ===

	Die Webcam wurde in Matlab mithilfe des Support Package eingebunden und getestet. Hierbei wurde festgestellt, dass die Grundeinstellungen der Webcam mit automatischem Weißabgleich etc. ausreichend für die Anwendung bei unterschiedlichen und wechselnden Lichtverhältnissen sind. Daher wurden hier keine weiteren Einstellungen vorgenommen. Des Weiteren wurde festgestellt, dass der Algorithmus der Bildverarbeitung anfällig für dunkle Lichtsituationen ist. Bei zu geringer Beleuchtung sticht die Farbe Rot nicht mehr ausreichend hervor und wird unzureichend erkannt. Auszugleichen ist dies mit der Anpassung des Schwellwertes, ab welchem ~~Wert~~ ein Objekt als "rot genug" erkannt wird. Ein Herabsetzen des Schwellwertes hat aber zur Folge, dass zu viele Objekte als "rot" erkannt werden. Daher wurde entschieden, den Schwellwert an eine ausreichende Beleuchtungssituation anzupassen und diese vorauszusetzen.		Die Webcam wurde in Matlab mithilfe des Support Package eingebunden und getestet. Hierbei wurde festgestellt, dass die Grundeinstellungen der Webcam mit automatischem Weißabgleich etc. ausreichend für die Anwendung bei unterschiedlichen und wechselnden Lichtverhältnissen sind. Daher wurden hier keine weiteren Einstellungen vorgenommen. Des Weiteren wurde festgestellt, dass der Algorithmus der Bildverarbeitung anfällig für dunkle Lichtsituationen ist. Bei zu geringer Beleuchtung sticht die Farbe Rot nicht mehr ausreichend hervor und wird unzureichend erkannt. Auszugleichen ist dies mit der Anpassung des Schwellwertes, ab welchem ein Objekt als "rot genug" erkannt wird. Ein Herabsetzen des Schwellwertes hat aber zur Folge, dass zu viele Objekte als "rot" erkannt werden. Daher wurde entschieden, den Schwellwert an eine ausreichende Beleuchtungssituation anzupassen und diese vorauszusetzen.

	=== Regelung ===		=== Regelung ===
			e
	Um den Raketenwerfer nun auf den Schwerpunkt des erkannten Objektes auszurichten, wurde entschieden, dass die Webcam oberhalb des ~~Raktenwerfers~~ anzubringen sei, sodass diese alle Bewegungen mitfährt und ständig in Schussrichtung ausgerichtet ist. Provisorisch wurde diese Fixierung durch Klebeband vorgenommen.		Um den Raketenwerfer nun auf den Schwerpunkt des erkannten Objektes auszurichten, wurde entschieden, dass die Webcam oberhalb des Raketenwerfers anzubringen sei, sodass diese alle Bewegungen mitfährt und ständig in Schussrichtung ausgerichtet ist. Provisorisch wurde diese Fixierung durch Klebeband vorgenommen.
	Mit dieser Kameraposition konnte nun die Ansteuerung der Motoren über einen einfach P-Regler vorgenommen werden. Der Sollwert für die Ausrichtung ist ~~natürlich~~ der Bildmittelpunkt, der Istwert der Ausrichtung ist der Schwerpunkt des erkannten Objektes. Die resultierenden Regelabweichungen in horizontale und vertikale Richtung, ~~multiplizeirt~~ mit dem Kp-Wert wurde den Motoren als Geschwindigkeit übergeben. So konnte der Raketenwerfer ~~sich~~ bei laufendem Programm auf den Mittelpunkt des Objektes ausrichten.		Mit dieser Kameraposition konnte nun die Ansteuerung der Motoren über einen einfach P-Regler vorgenommen werden. Der Sollwert für die Ausrichtung ist der Bildmittelpunkt, der Istwert der Ausrichtung ist der Schwerpunkt des erkannten Objektes. Die resultierenden Regelabweichungen in horizontale und vertikale Richtung, multipliziert mit dem Kp-Wert wurde den Motoren als Geschwindigkeit übergeben. So konnte sich der Raketenwerfer bei laufendem Programm auf den Mittelpunkt des Objektes ausrichten.

	=== Schussfunktion ===		=== Schussfunktion ===

	Als ~~letztes~~ wurde nun noch eine Schussfunktion implementiert. Durch die Vorarbeit der letzten Gruppe ist es möglich, die Schussfunktion über einen Motorausgang des EV3-Moduls anzusteuern. Die Kriterien für den Abschuss der Raketen waren zum einen, ob ein Abschuss gewünscht ist. Dies wurde umgesetzt über eine Abfrage der "Down" Taste des EV3-Moduls. Bei einmaligem Drücken der Taste ist der Raketenwerfer in Schussbereitschaft versetzt, bei nochmaligem ~~drücken~~ der Taste wird die Schussbereitschaft zurückgesetzt. Ist der ~~Raketenverfer~~ in Schussbereitschaft versetzt, sind weitere Voraussetzungen für einen Abschuss ~~zum einen~~ die Größe des erkannten Objektes und die momentane Regelabweichung ~~zum dessen~~ Schwerpunkt. Dies bewirkt, dass ein Abschuss nur dann ausgelöst wird, wenn das Objekt groß genug zum Treffen, bzw. nah genug am Raketenwerfer ist und dieser auch auf das Objekt ausgerichtet ist.		Als Letztes wurde nun noch eine Schussfunktion implementiert. Durch die Vorarbeit der letzten Gruppe ist es möglich, die Schussfunktion über einen Motorausgang des EV3-Moduls anzusteuern. Die Kriterien für den Abschuss der Raketen waren zum einen, ob ein Abschuss gewünscht ist. Dies wurde umgesetzt über eine Abfrage der "Down" Taste des EV3-Moduls. Bei einmaligem Drücken der Taste ist der Raketenwerfer in Schussbereitschaft versetzt, bei nochmaligem Drücken der Taste wird die Schussbereitschaft zurückgesetzt. Ist der Raketenwerfer in Schussbereitschaft versetzt, sind weitere Voraussetzungen für einen Abschuss die Größe des erkannten Objektes und die momentane Regelabweichung zu seinem Schwerpunkt. Dies bewirkt, dass ein Abschuss nur dann ausgelöst wird, wenn das Objekt groß genug zum Treffen, bzw. nah genug am Raketenwerfer ist und dieser auch auf das Objekt ausgerichtet ist.

	== Quellcode ==		== Quellcode ==
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	== Ergebnis und Ausblick ==		== Ergebnis und Ausblick ==

	Das ~~Ergbnis~~ dieses Projektes ist ein funktionierender Raketenwerfer, der die "Boden-Luft-Abwehr" beherrscht. Er ist in der Lage, sich ein in seinem Sichtfeld befindliches, rotes Objekt auszuwählen, sich auf dieses auszurichten und auf Wunsch (Tastendruck) all seine Munition drauf abzufeuern.		Das Ergebnis dieses Projektes ist ein funktionierender Raketenwerfer, der die "Boden-Luft-Abwehr" beherrscht. Er ist in der Lage, sich ein in seinem Sichtfeld befindliches, rotes Objekt auszuwählen, sich auf dieses auszurichten und auf Wunsch (Tastendruck) all seine Munition drauf abzufeuern.


	Natürlich gibt es noch eine ganze Menge Dinge, die zu optimieren sind:		Natürlich gibt es noch eine ganze Menge Dinge, die zu optimieren sind:

	Zum ~~Einen~~ ist durch die Bildverarbeitung das Matlab Programm recht langsam, was bewirkt, dass der Raketenwerfer immer ein wenig hinter einem sich bewegenden Objekt "hinterher hinkt". Um sich schnell bewegende Objekte sicher treffen zu können müsste die Durchlaufzeit der ~~Algotithmen~~ optimiert werden.		Zum einen ist durch die Bildverarbeitung das Matlab Programm recht langsam, was bewirkt, dass der Raketenwerfer immer ein wenig hinter einem sich bewegenden Objekt "hinterher hinkt". Um sich schnell bewegende Objekte sicher treffen zu können, müsste die Durchlaufzeit der Algorithmen optimiert werden.

	~~Ausserdem~~ wäre es geraten, den P-Regler durch einen PI- oder einen PID-Regler zu ersetzen, da der P-Regler bekanntermaßen eine bleibende Regelabweichung hat und es für die Zielvorrichtung nicht immer möglich ist, sich exakt auf den Schwerpunkt des Objektes auszurichten.		Außerdem wäre es geraten, den P-Regler durch einen PI- oder einen PID-Regler zu ersetzen, da der P-Regler bekanntermaßen eine bleibende Regelabweichung hat und es für die Zielvorrichtung nicht immer möglich ist, sich exakt auf den Schwerpunkt des Objektes auszurichten.
	Andererseits könnte die Regelung der Motoren auch über die Motorposition geschehen. Hierdurch könnte eine genauere Ausrichtung erreicht werden.		Andererseits könnte die Regelung der Motoren auch über die Motorposition geschehen. Hierdurch könnte eine genauere Ausrichtung erreicht werden.

	Um ~~den~~ die Hardware des Raketenwerfers zu schützen sollte ebenfalls ein Überdrehungsschutz implementiert werden. So kann verhindert werden, dass die ~~Motorverabelung~~ und die USB-Kabel zum PC nicht verdreht werden und Schaden anrichten können.		Um die Hardware des Raketenwerfers zu schützen, sollte ebenfalls ein Überdrehungsschutz implementiert werden. So kann verhindert werden, dass die Motorverkabelung und die USB-Kabel zum PC nicht verdreht werden und Schaden anrichten können.

	== Siehe auch ==		== Siehe auch ==