Christoph Doerner: /* Matlab code */

2014-01-24T15:40:26Z

Matlab code

Christoph Doerner: Die Seite wurde neu angelegt: „= Matlab code = %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % % Lego NXT Laser3DScanner % In Dieser Progra…“

2014-01-24T15:37:18Z

Die Seite wurde neu angelegt: „= Matlab code = %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % % Lego NXT Laser3DScanner % In Dieser Progra…“

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= Matlab code =

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%
% Lego NXT Laser3DScanner
% In Dieser Programmierung soll ein NXT angesteuert werden der
% ein Objekt dreht & eine Webcam, die das Objektaufnimmt um es
% am Computer als 3D Figur anzeigt.
%
% * Authoren: Christoph Dörner & Michael Deitel
% * Date: 01/12/2013 - 12/01/2014
% * Hochschule Hamm-Lippstadt, www.hshl.de
% * basierend auf RWTH - Mindstorms NXT Toolbox:
% * http://www.mindstorms.rwth-aachen.de
% * MATLAB Image Acquisition Toolbox:
% * www.mathworks.com/products/imaq/?
%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%--------------------------Beginn Programm------------------------

%Hauptprogramm:
% 1. Sicherstellung der Installation der RWTH-Mindstorm NXT Toolbox
% 2. Schließen aller bestehender Handle (falls diese existieren)
% 3. NXT Verbindung herstellen
% 4. Globale Bekanntmachung des NXT Handle
% 5. Körper Rotieren lassen, Kamera aktivieren und Film aufnehmen
% 6. Kamerawinkel wird gesetzt
% 7. Farbe des Lasers wird gesetzt
% 8. Kalibrirungsbild wird zum ausgleichen der Kameraposition genommen,
% falls diese schief zum Objekt steht
% 9. Den Motormittelpunkt auswählen
%10. Den Bildbereich des Objektes auswählen
%11. Bilder werden nach und nach in einer for-Schleife verarbeitet
%12. Dazu wird jedes in ein Binärbild von der Laserfarbe konvertiert
% und die Position der Laserlinie analysiert
%13. Nach der Schleife werden die Werte verechnet und in der
% 3D-Grafik angezeigt

%----------------Anfang des Scanvorgangs---------------------------

% Sicherstellung, dass die RWTH - Mindstorms NXT Toolbox installiert ist
if verLessThan('RWTHMindstormsNXT', '2.00');
error(strcat('This program requires the RWTH - Mindstorms NXT Toolbox ' ...
,'version 2.00 or greater. Go to http://www.mindstorms.rwth-aachen.de' ...
,' and follow the installation instructions!'));
end

% Schliessen alle bestehender Handle, falls diese existieren
COM_CloseNXT all

% Vorbereitung des Arbeitsplatzes indem sicherheitshalber alle
% Variablen gelöscht und alle Fenster geschlossen werden
close all
clear all

% Öffnen der NXT Bluetooth Verbindung anhand der Initialisierungsdatei
'bluetooth.ini'
handle = COM_OpenNXT('bluetooth.ini');

% Globale bekanntmachung des NXT Handle, damit alle nachfolgenden
% Funktionen auf dieses Handle zugreifen können.
COM_SetDefaultNXT(handle);

% Motoreinstellung (Grad der Umdrehung & Geschwindigkeit)
Fahrgeschwindigkeit = -10; % Prozent
UmdrehungenInDeg = 360; % Grad

Objekt = NXTMotor(MOTOR_A); % Motor A wird angesteuert
Objekt.SpeedRegulation = false; % Kein Sync Mode
Objekt.Power = Fahrgeschwindigkeit; % Fahrgeschwindigkeit in Prozent
Objekt.TachoLimit = UmdrehungenInDeg; % Umdrehungen in Deg
Objekt.ActionAtTachoLimit = 'Brake'; % Nicht auslaufen

% Initialisierung des Motors
Objekt.Stop('off');

% Öffnen der WebCam
vid = videoinput('winvideo',1,'YUY2_640x480');

% Bildrate festlegen
framerate = 30;

% Aufnahmezeit und Anzahl der Bilder festlegen
set(vid,'FrameGrabInterval',1);
capturetime = 5.5;
interval = get(vid,'FrameGrabInterval');
numframes = floor(capturetime * framerate / interval)
set(vid,'FramesPerTrigger',numframes);
set(vid,'LoggingMode','disk');
avi = avifile('Objekt','fps',framerate);
set(vid,'DiskLogger',avi);
start(vid);
pause(1.2);

% Hier wird die Fahrt gestartet
Objekt.SendToNXT();

% Warte bis die Aufnahme beendet ist und dann fortfahren
wait(vid,Inf);
avi = get(vid,'DiskLogger');
avi = close(avi);

pause(5);

%------------------Ende des Scanvorgangs------------------------
%--------------Auswerten der .avi Videodatei in 3D---------------

% Parameter

% Videodatei die analysiert werden soll
filename = 'Objekt.avi';

% Festlegung des Kamerawinkels (pi/4 (45°) wobei pi=180°)
camAngle = pi/9;

% Festlegung der Laserfarbe zum Orientieren Rot=1 Gruen=2 Blau=3
laserInd = 1;

% Kalibrierungsframe
calFrame = 1;

% Den Scanfilm aufrufen und den Laser herausfiltern
m = aviread(filename, calFrame);
calImg = m.cdata(:,:,laserInd);

%Kalibrierungsbild anzeigen
figure(1);
imshow(calImg);
xlabel({'Calibrate rotation of image.','Draw line from top to bottom that should be verticle.', 'Left click to start. Right click to end.'});
[rotX, rotY] = getline(1);
rotAngle = 180/pi*atan2(rotY(2)-rotY(1),rotX(2)-rotX(1))-90;

% Bild rotieren
figure(1);clf;
calImg = imrotate(calImg, rotAngle);
imshow(calImg);

% Zentrierung bestimmen
xlabel('Click mouse for center line');
set(gcf, 'Pointer', 'fullcrosshair');
[x,y]=ginput(1);
line([x, x], [1,size(calImg,2)]);

% Zu interessierende Region lokalisieren
xlabel('Draw rectangle over region of interest');
rect = getrect;
if rect(1)>x
xoffset = rect(1)-x;
else
xoffset = (rect(1)+rect(3))-x;
end;
rectangle('Position', rect, 'EdgeColor', [1,0,0]);
set(gcf, 'Pointer', 'arrow');

% Unschärfefilter erstellen um das Bild zu glätten
% bevor der Laser gefunden wird
h = ones(5,1)/5;

% Schwelle einstellen zum finden der Laserlinie
threshold = 0.1;

% Laserlinie finden
nfo = aviinfo(filename);
Nframes = 1;
frameTab = 1:Nframes:nfo.NumFrames;
for k=1:length(frameTab)
disp(sprintf('Analyzing frame #%d', frameTab(k)));
% Form vom Scanfilm erkennen
m = aviread(filename,frameTab(k));

% Alles rausfiltern außer die Laserlinie & rotieren des Bildes
img = imrotate(m.cdata(:,:,laserInd), rotAngle);

% Bild auf die uns interessierende Region schneiden
imgCrop = imcrop(img, rect);

% Bild filtern & von uint8 nach double convertieren, da wir
% eine große zahl an Bildern haben und die Funktionen mit double
% arbeiten
imgFilt = filter2(h,im2double(imgCrop));

% für jede Zeile maximale Bildintensität finden & dessen x-Position
[mx(k,:), rtmp(k,:)] = max(imgFilt');

% Sollten in der Laserlinie Löcher sein werden diese ausgefüllt
if (length(find(mx(k,:)>threshold))>=2)
r(k,:)=interp1(find(mx(k,:)>threshold),...
rtmp(k,find(mx(k,:)>threshold)),1:size(rtmp,2));
else
r(k,:)=zeros(1,size(rtmp,2));
end;

% Bild Zeichnen und Laserlinie berechnen
figure(2);clf;
imshow(imgFilt);
hold on;
plot(r(k,:),1:size(r,2),'r');
end;

% X-Position der Laserlinie und des Bildes zum realen Radius
% konvertieren
if xoffset>0
R = (r+xoffset)./sin(camAngle);
else
R = (rect(3)-r-xoffset)./sin(camAngle);
end;
theta = linspace(0,2*pi,length(frameTab))';

% Konvertieren zu den Oberflächenkoordinaten
X = R.*repmat(cos(theta),1,size(imgFilt,1));
Y = R.*repmat(sin(theta),1,size(imgFilt,1));
Z = -repmat(1:size(imgFilt,1),length(theta),1);

% Resultat (Scan) anzeigen
figure(22);
S = surf(X,Y,Z,R);
set(S, 'LineStyle', 'none');
axis square;

Software des NXT 3D Laser Scanners - Versionsgeschichte

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