Wydział Elektryczny - Teleinformatyka (S2)
specjalność: Sieci teleinformatyczne i systemy mobilne
Sylabus przedmiotu Techniki wizyjne w robotyce:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Teleinformatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Techniki wizyjne w robotyce | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Przetwarzania Sygnałów i Inżynierii Multimedialnej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Krzysztof Okarma <Krzysztof.Okarma@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Piotr Lech <Piotr.Lech@zut.edu.pl>, Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Znajomość podstawowych zagadnień związanych z przetwarzaniem i analizą obrazów oraz sygnałów |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z metodami opisu obrazów stosowanymi w zagadnieniach automatycznej klasyfikacji obrazów |
| C-2 | Zapoznanie studentów z zaawansowanymi metodami przetwarzania i analizy obrazów stosowanymi w robotyce |
| C-3 | Zapoznanie studentów z algorytmami sterowania wizyjnego robotów mobilnych. |
| C-4 | Zapoznanie studentów z technikami symulacyjnymi sterowania wizyjnego robotami mobilnymi. |
| C-5 | Zapoznanie studentów z metodami sprzętowego i programowego łączenia systemów wizyjnych ze sterownikami robotów przemysłowych. |
| C-6 | Zapoznanie studentów z podstawowymi problemami metod projektowania i symulacji stanowisk zrobotyzowanych z wykorzystaniem systemów wizyjnych i technik rzeczywistości rozszerzonej. |
| C-7 | Zapoznanie studentów z metodami tworzenia oprogramowania, obsługującego rzeczywiste urządzenia przemysłowe. |
| C-8 | Zapoznanie studentów z praktycznymi problemami wyznaczania współrzędnych w przestrzeni roboczej manipulatora. |
| C-9 | Wykształcenie u studentów umiejętności bezpiecznej weryfikacji działania oprogramowania sterującego. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Roboty, sensory, symulatory i środowiska programowania stosowane w implementacji algorytmów sterowania robotami. | 2 |
| T-L-2 | Wybrane zagadnienia kalibracji toru wizyjnego i kamery. | 4 |
| T-L-3 | Problematyka stosowania obrazów binarnych w robotyce. Pomiary. Analiza źródeł błędów. | 4 |
| T-L-4 | Wstępne przetwarzanie obrazów. Analiza jakości obrazów. | 2 |
| T-L-5 | Implementacja algorytmu sterowania robotem mobilnym podążającym za linią. | 2 |
| T-L-6 | Sterowanie technikami wizyjnymi robota w środowisku zamkniętym, znaczniki naturalne. | 4 |
| T-L-7 | Sterowanie technikami wizyjnymi robota w środowisku zewnętrznym otwartym, problem samolokalizacji. | 4 |
| T-L-8 | Omówienie struktury programu użytkownika z podziałem na część wizyjną i część komunikacji z manipulatorem przemysłowym. Programowa obsługa komunikacji z robotem w odrębnym wątku. | 2 |
| T-L-9 | Połączenie algorytmu obróbki obrazu z komendami sterującymi robota. Wyznaczanie współrzędnych kartezjańskich. | 2 |
| T-L-10 | Weryfikacja działania programu użytkownika. Testy eksperymentalne. | 2 |
| T-L-11 | Zaliczenie zajęć laboratoryjnych | 2 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Złożone operacje morfologiczne, analiza obrazów konturowych i binarnych w robotyce | 2 |
| T-W-2 | Metody ekstrakcji i redukcji cech w obrazach cyfrowych | 2 |
| T-W-3 | Analiza kształtu i tekstur. Deskryptory obrazu i cech. | 2 |
| T-W-4 | Deskryptory stosowane dla celów klasyfikacji (HOG, SURF, SIFT) | 2 |
| T-W-5 | Metody określania podobieństwa obrazów i systemy CBIR (Content Based Image Retrieval). | 2 |
| T-W-6 | Metody usuwania tła i detekcji ruchu w sekwencjach wideo | 2 |
| T-W-7 | Aspekty percepcji oraz jakości obrazów w telerobotyce | 2 |
| T-W-8 | Zakłócenia transmisyjne i zniekształcenia obrazu - wpływ na działanie systemu wizyjnego | 2 |
| T-W-9 | Symulatory robotów mobilnych | 1 |
| T-W-10 | Wizyjne technologie mapowania terenu | 1 |
| T-W-11 | Lokalizacja i samolokalizacja robotów mobilnych | 2 |
| T-W-12 | Sprzężenie wizyjne w robotyce mobilnej | 1 |
| T-W-13 | Wybrane algorytmy sterowania robotów mobilnych | 3 |
| T-W-14 | Metody sprzęgania systemu wizyjnego z architekturą sterowania robota przemysłowego | 4 |
| T-W-15 | Podstawy rzeczywistości rozszerzonej i jej wykorzystanie w procesie projektowania i symulacji stanowisk zrobotyzowanych | 2 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-L-2 | przygotowanie do zajęć laboratoryjnych i zaliczenia | 8 |
| A-L-3 | dokończenie ćwiczeń laboratoryjnych (zadania domowe) | 8 |
| 46 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | samodzielne studiowanie literatury | 15 |
| A-W-3 | przygotowanie do egzaminu | 9 |
| A-W-4 | Egzamin | 1 |
| 55 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | podająca - wykład informacyjny |
| M-2 | praktyczna - pokaz |
| M-3 | praktyczna - ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: egzamin pisemny |
| S-2 | Ocena podsumowująca: na podstawie oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TI_2A_C01_W01 Posiada wiedzę z zakresu zaawansowanych technik analizy obrazów stosowanych w robotyce oraz symulacji komputerowych robotów mobilnych sterowanych technikami wizyjnymi. | TI_2A_W02 | — | — | C-3, C-1, C-4, C-5, C-6, C-7, C-8, C-9, C-2 | T-W-2, T-W-5, T-W-6, T-W-1, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-3, T-W-4 | M-1 | S-1 |
| TI_2A_C01_W02 Zna podstawowe algorytmy sterowania wizyjnego robotów mobilnych oraz manipulatorów | TI_2A_W02, TI_2A_W03 | — | — | C-3, C-1, C-4, C-5, C-6, C-7, C-8, C-9, C-2 | T-W-11, T-W-12, T-W-13, T-W-14, T-W-15 | M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TI_2A_C01_U01 Potrafi zastosować wybrane techniki analizy obrazów w problemach z zakresu robotyki | TI_2A_U03, TI_2A_U10 | — | — | C-1, C-5, C-6, C-7, C-8, C-2 | T-L-2, T-L-11, T-L-1, T-L-4, T-L-3 | M-2, M-3 | S-2 |
| TI_2A_C01_U02 Potrafi zaimplementować wybrane metody wizyjnego sterowania robotami mobilnymi | TI_2A_U02 | — | — | C-3, C-1, C-4, C-9, C-2 | T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-11 | M-2, M-3 | S-2 |
| TI_2A_C01_U03 Potrafi integrować techniki wizyjne oraz komunikacyjne na potrzeby robotyki | TI_2A_U01, TI_2A_U10 | — | — | C-1, C-5, C-6, C-7, C-8, C-9 | T-L-8, T-L-9, T-L-11, T-L-10 | M-2, M-3 | S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TI_2A_C01_W01 Posiada wiedzę z zakresu zaawansowanych technik analizy obrazów stosowanych w robotyce oraz symulacji komputerowych robotów mobilnych sterowanych technikami wizyjnymi. | 2,0 | Nie spełnia wymogów uzyskania oceny dostatecznej uzyskując poniżej 50% punktacji z pytań egzaminacyjnych z zakresu zaawansowanych technik analizy obrazów stosowanych w robotyce oraz symulacji komputerowych robotów mobilnych sterowanych technikami wizyjnymi |
| 3,0 | Posiada wiedzę z zakresu zaawansowanych technik analizy obrazów stosowanych w robotyce oraz symulacji komputerowych robotów mobilnych sterowanych technikami wizyjnymi udokumentowaną uzyskaniem punktacji w zakresie 50-60% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu | |
| 3,5 | Posiada wiedzę z zakresu zaawansowanych technik analizy obrazów stosowanych w robotyce oraz symulacji komputerowych robotów mobilnych sterowanych technikami wizyjnymi udokumentowaną uzyskaniem punktacji w zakresie 61-70% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu | |
| 4,0 | Posiada wiedzę z zakresu zaawansowanych technik analizy obrazów stosowanych w robotyce oraz symulacji komputerowych robotów mobilnych sterowanych technikami wizyjnymi udokumentowaną uzyskaniem punktacji w zakresie 71-80% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu | |
| 4,5 | Posiada wiedzę z zakresu zaawansowanych technik analizy obrazów stosowanych w robotyce oraz symulacji komputerowych robotów mobilnych sterowanych technikami wizyjnymi udokumentowaną uzyskaniem punktacji w zakresie 81-90% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu | |
| 5,0 | Posiada wiedzę z zakresu zaawansowanych technik analizy obrazów stosowanych w robotyce oraz symulacji komputerowych robotów mobilnych sterowanych technikami wizyjnymi udokumentowaną uzyskaniem punktacji w zakresie 91-100% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu | |
| TI_2A_C01_W02 Zna podstawowe algorytmy sterowania wizyjnego robotów mobilnych oraz manipulatorów | 2,0 | Nie spełnia wymogów uzyskania oceny dostatecznej uzyskując poniżej 50% punktacji z pytań egzaminacyjnych z zakresu podstawowych algorytmów sterowania wizyjnego robotów mobilnych oraz manipulatorów |
| 3,0 | Zna podstawowe algorytmy sterowania wizyjnego robotów mobilnych oraz manipulatorów dokumentując to uzyskaniem punktacji w zakresie 50-60% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu | |
| 3,5 | Zna podstawowe algorytmy sterowania wizyjnego robotów mobilnych oraz manipulatorów dokumentując to uzyskaniem punktacji w zakresie 61-70% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu | |
| 4,0 | Zna podstawowe algorytmy sterowania wizyjnego robotów mobilnych oraz manipulatorów dokumentując to uzyskaniem punktacji w zakresie 71-80% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu | |
| 4,5 | Zna podstawowe algorytmy sterowania wizyjnego robotów mobilnych oraz manipulatorów dokumentując to uzyskaniem punktacji w zakresie 81-90% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu | |
| 5,0 | Zna podstawowe algorytmy sterowania wizyjnego robotów mobilnych oraz manipulatorów dokumentując to uzyskaniem punktacji w zakresie 91-100% z pytań egzaminacyjnych z tego zakresu |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TI_2A_C01_U01 Potrafi zastosować wybrane techniki analizy obrazów w problemach z zakresu robotyki | 2,0 | Nie spełnia wymogów uzyskania oceny dostatecznej, uzyskując punktację poniżej 50% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z zakresu zastosowania wybranych technik analizy obrazów w problemach z zakresu robotyki |
| 3,0 | Potrafi zastosować wybrane techniki analizy obrazów w problemach z zakresu robotyki, uzyskując punktację w zakresie 50-60% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 3,5 | Potrafi zastosować wybrane techniki analizy obrazów w problemach z zakresu robotyki, uzyskując punktację w zakresie 61-70% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 4,0 | Potrafi zastosować wybrane techniki analizy obrazów w problemach z zakresu robotyki, uzyskując punktację w zakresie 71-80% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 4,5 | Potrafi zastosować wybrane techniki analizy obrazów w problemach z zakresu robotyki, uzyskując punktację w zakresie 81-90% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 5,0 | Potrafi zastosować wybrane techniki analizy obrazów w problemach z zakresu robotyki, uzyskując punktację w zakresie 91-100% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| TI_2A_C01_U02 Potrafi zaimplementować wybrane metody wizyjnego sterowania robotami mobilnymi | 2,0 | Nie spełnia wymogów uzyskania oceny dostatecznej, uzyskując punktację poniżej 50% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z zakresu implementacji wybranych metod wizyjnego sterowania robotami mobilnymi |
| 3,0 | Potrafi zaimplementować wybrane metody wizyjnego sterowania robotami mobilnymi, uzyskując punktację w zakresie 50-60% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 3,5 | Potrafi zaimplementować wybrane metody wizyjnego sterowania robotami mobilnymi, uzyskując punktację w zakresie 61-70% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 4,0 | Potrafi zaimplementować wybrane metody wizyjnego sterowania robotami mobilnymi, uzyskując punktację w zakresie 71-80% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 4,5 | Potrafi zaimplementować wybrane metody wizyjnego sterowania robotami mobilnymi, uzyskując punktację w zakresie 81-90% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 5,0 | Potrafi zaimplementować wybrane metody wizyjnego sterowania robotami mobilnymi, uzyskując punktację w zakresie 91-100% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| TI_2A_C01_U03 Potrafi integrować techniki wizyjne oraz komunikacyjne na potrzeby robotyki | 2,0 | Nie spełnia wymogów uzyskania oceny dostatecznej, uzyskując punktację poniżej 50% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z zakresu integracji technik wizyjnych oraz komunikacyjnych na potrzeby robotyki |
| 3,0 | Potrafi integrować techniki wizyjne oraz komunikacyjne na potrzeby robotyki, uzyskując punktację w zakresie 50-60% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 3,5 | Potrafi integrować techniki wizyjne oraz komunikacyjne na potrzeby robotyki, uzyskując punktację w zakresie 61-70% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 4,0 | Potrafi integrować techniki wizyjne oraz komunikacyjne na potrzeby robotyki, uzyskując punktację w zakresie 71-80% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 4,5 | Potrafi integrować techniki wizyjne oraz komunikacyjne na potrzeby robotyki, uzyskując punktację w zakresie 81-90% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu | |
| 5,0 | Potrafi integrować techniki wizyjne oraz komunikacyjne na potrzeby robotyki, uzyskując punktację w zakresie 91-100% z oceny wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych z tego zakresu |
Literatura podstawowa
- Tchoń K., Mazur A., Duleba I., Hossa R., Muszynski R., Manipulatory i Roboty Mobilne, Modele, planowanie ruchu, sterowanie, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 2000
- Jähne B., Digital Image Processing, Springer, 2005, 6th revised and extended edition
Literatura dodatkowa
- Siciliano B., Khatib O., Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008, 1st Edition
- Sankowski D., Morosov W., Strzecha K., Przetwarzanie i analiza obrazów w systemach przemysłowych, PWN, Warszawa, 2011
- Pratt W., Digital Image Processing, John Wiley & Sons, Nowy Jork, 2012, 4
- Wróbel Z., Koprowski R., Praktyka przetwarzania obrazów z zadaniami w programie Matlab, EXIT, 2012