Комп'ютерний зір

Спеціальність: Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка
Код дисципліни: 6.175.05.E.144
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Інформаційно-вимірювальних технологій
Лектор: Ришковський Олександр Павлович
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Викладання дисципліни має на меті дати студентам, які вивчають інформаційно-вимірювальну техніку, необхідні знання у інженерній діяльності з проектування різноманітних вимірювальних, в т.ч. роботизованих систем і комплексів. Викладання цієї дисципліни ставить за мету вивчення студентами сучасних пристроїв т.з. компютерного (машинного) зору, основ оптики, формування зображення, основ і фізичних явищ, що лежать в основі оптичних сенсорів, методів і засобів визначення (вимірювання) 2-D і 3-D об"єктів для автоматизованих систем керування технологічними процесами і забезпечені якості виробництва, їх застосування для розв”язку конкретних вимірювальних завдань практичними прикладами застосування у вимірювальних системах технологічних процесів на виробництві, а також теоретичними і практичними навичками необхідними для вибору, використання і аналізу їх застосування.
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей: загальні компетентності: базовими знаннями фундаментальних розділів математики та фізики в обсязі, необхідному для володіння математичним апаратом у галузі знань "Автоматизація та приладобудування", здатністю використову¬вати математичні методи та фізичні ефекти в обраному фахові; базовими знаннями в галузі інформатики й сучасних інформаційних технологій; базовими знаннями з хімії в обсязі, необхідному у галузі знань "Автоматизація та приладобудування"; основними методами забезпечення соціальної, природної та техногенної безпеки; здатністю виконувати збір, аналіз та систематизацію науково-технічної інформації; вільним спілкуванням іноземною мовою у професійній галузі; здатністю застосовувати теорію електричних та магнітних кіл при проектуванні сенсорів. фахові компетентності: володіти базовими знаннями про фізичні явища, які лежать в основі роботи різноманітних оптичних сенсорів; сучасний стан розробки і виробництва оптичних сенсорів; новітні досягнення в цій області; різновиди сенсорів, області та особливості застосування оптичних сенсорів, в т.ч. 2-D і 3-D камер ; здатністю виконувати розрахунково-графічні роботи з проектування інформаційних сенсорних систем; - здатністю обгрунтовано застосовувати відповідні сенсори для розв"язку поставлених конкретних задач в автоматизації технологічних процесів на виробництві, здатністю розробляти функціональні схеми сенсорних систем; - здатністю працювати з програмним забезпеченням Vision Assistant фірми IFM Electronic; - здатністю аналізувати основні структурні компоненти оптичнх сенсорів; здатністю розробляти (створювати) експериментальні макети оптичних сенсорних систем і проводити їх дослідження із застосуванням сучасних інформаційних технологій; здатністю розробляти методики проведення експериментів і проводити експерименти на діючих макетах.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання: - основні поняття з вимірювальної техніки і метрології; - знання фізичних явищ, які лежать в основі роботи оптичних сенсорів; - класифікацію і основні параметри оптичних сенсорів; - основні структурні компоненти сенсорів; - вміння обгрунтовано застосовувати відповідні сенсори для розв"язку поставлених конкретних задач вимірювальних систем; - вміння працювати з програмним забезпеченням Vision Assistant фірми IFM Electronic. РН1 Знати принципи дії та фізичні явища, які лежать в основі роботи різноманітних оптичних сенсорів; класифікацію сенсорів за різними ознаками; основні принципи використання сенсорів різних типів у вимірювальних простроях і системах РП2 Вміти самостійно аналізувати умови і завдання, що стоять перед виробничим процесом, вибирати оптимальні оптичні сенсори з точки зору забезпечення точності і якості технологічного процесу, залежно від поставлених завдань. РП3 Вміти виконувати розрахунково-графічні роботи з проектування інформаційних вимірювальних систем з використанням різних видів сенсорів. РП5 Знати принципи розроблення методик проведення експериментів і проводити експерименти на діючих макетах і зразках сенсорів, обробляти результати з застосуванням сучасних інформаційних технологій і технічних засобів;
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Основи метрології та вимірювальної техніки Цифрові електронні вузли засобів вимірювальної техніки
Короткий зміст навчальної програми: Підготовка студентів до інженерної діяльності з розробки вимірювальних систем; завдання - вивчення основних принципів побудови сенсорів, вивчення фізичних явищ, які лежать в основі функціонування різноманітних оптичних сенсорів, вивчення принципів і основ їх використання, практичних прикладів застосування у вимірювальних системах, а також формування теоретичних і практичних навичок необхідних для вибору, використання і аналізу їх застосування, вміння роботи з програмним забезпеченням Vision Assistant фірми IFM Electronic, вироблення здатності і готовності: вести патентні дослідження в галузі професійної діяльності; виконувати розрахунково-графічні роботи з проектування інформаційних, електронних і мікропроцесорних модулів сенсорних систем.
Опис: Тема. Вступна лекція. Основні завдання курсу "Компютерний зір". Фізичні величини, види та методи вимірювань. Класифікація оптичних сенсорів. Основні фізичні явища що використовуються при побудові оптичних сенсорів. Основи оптики і формування зображення. Тема. Фоторезистивні сенсори, фотодіоди, фототранзистори - особливості, конструктивне виконання, застосування. Перетворювачі з зарядовим зв"язком - особливості, конструктивне виконання, застосування. КМОП оптичні сенсори зображення. ToF сенсори. Тема. Сенсори PMD=PhotoMischDetektor (Photonic Mixer Device) Тема. Сенсор розпізнавання об"єктів O2D220 Тема. Сенсор технічного зору O2V102 Тема. Сенсор технічного зору O3D302 Тема. Програмне забезпечення Vision Assistant фірми IFM Electronic: особливості, принципи роботи з сучасними сенсорами. Тема. Заключна лекція. Перспективи розвитку сенсорів.
Методи та критерії оцінювання: поточний контроль знань студентів під час проведення занять; курсова робота проведення семестрового екзамену/заліку
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (ПК) 25-балів Семестровий залік (письмова частина ) 20-балів Семестровий залік (усна частина ) 30-балів Лабораторні заняття 25-балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Засоби та методи вимірювань неелектричних величин / За ред. проф. Є.Поліщука,- Львів: "Бескид-Біт", 2008. 2. Датчики: Справочное пособие / Под общ. ред. В.М. Шарапова, Е.С. Полищука. Москва: Техносфера, 2012. 624 с 3. Schaumburg H. Sensoren,- B.G.Teubner, Stuttgart, 1992/ 4. Hoffmann J. Taschenbuch der Messtechnik, Fachbuchverlag, Leipzig, 2000. 5. Grundbegriffe der Sensorik. Lehrgangs Handbuch. 2001. 6. Sensorik fur Datentechniker. Eine praxisorientierte Einfuhrung. Jurgen Platte, 2015. 7. Системы компьютерного зрения. Потапов А.С. ,Учеб. пос. – СПб: Уни-тет ИТМО, 2016.-161 с. 8. Introduction to Mechatronics and Measurement Systems.- David G. Alciatore, McGraw-Hill Education, 2 Penn Plaza, New York, NY 10121. Copyright © 2019, 609 s. 9. 2D/3D - Kamerasysteme fur Fahrerassistenz- und Sicherheitsfunktionen. Michael Paintner, Volker Hauser, ifm electronic gmbh. 2008 10. PMD Profiler OPD100_ru. ifm electronic gmbh 11. Radiometrische Kalibrierung von Distanzmesskameras. TU Wien, 2013 Література до лабораторних занять 1. http://ifm.com
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).