Известия Алтайского государственного университета (Mar 2022)

Применение технологий искусственного интеллекта и компьютерного зрения при решении задач автоматизации обработки и распознавания биологических объектов

  • Роман Николаевич Панарин,
  • Андрей Александрович Соловьев,
  • Любовь Анатольевна Хворова

DOI
https://doi.org/10.14258/izvasu(2022)1-16
Journal volume & issue
no. 1(123)
pp. 101 – 107

Abstract

Read online

Рассматривается применение технологий искусственного интеллекта и компьютерного зрения при решении следующих задач: автоматизация обработки и анализа ботанических микро- и макрообъектов, в качестве которых выступают изображения спор папоротников, и разработка программного обеспечения цифрового двойника агроробота. Первая задача представляет собой междисциплинарное исследование, направленное на решение прикладных и фундаментальных задач в биосистематике ботанических объектов и исследовании микроэволюционных процессов с помощью технологий компьютерного зрения, методами интеллектуального анализа изображений, машинного обучения и искусственного интеллекта. В статье представлен инструмент для решения прямой задачи — выполнение замеров по изображениям, получаемых методом сканирующей электронной микроскопии, по изображениям виртуальных гербариев, энтомологических коллекций или выполненным в природной обстановке фотографиям — программный модуль FAST (FunctionalAutomatedSystemTool). Вторая задача — разработка программного обеспечения цифрового двойника агроробота, предназначенного для точечной механической обработки растений и почвы. В статье представлены: блок управления — вычислительный модуль NVIDIA Jetson NANO; исполнительный механизм — 6-осевая роботизированная рука; блок машинного зрения, состоящий из камеры Intel Real Sense; блок шасси — в виде гусеничных траков с драйверами для их управления. Цифровой двойник робота учитывает условия окружающей среды, ландшафт местности, в которой будет работать прототип робота. Использование ROS (Robot Operating System) при разработке программного обеспечения позволит с минимальными усилиями осуществить перенос цифровой модели на физическую (прототип и серийного робота), не изменяя исходный код. Учет физических условий среды при программировании цифрового двойника робота позволил строить приближенные к реальности математические модели управления устройством, заниматься их отладкой и тестированием.

Keywords