Исследование и разработка оптико-электронных систем цветового анализа минерального сырья

• Автор: Горбунова, Елена Васильевна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦВЕТА ОБЪЕКТА

1.1. Методы и основанные на их применении средства анализа цвета объекта

1.1.1. Метод спектрального анализа отражения поверхности объекта или пропускания объекта

1.1.2. Метод определения цветовых координат поверхности объекта

1.1.2.1. ОЭС определения цветовых координат, с применением волоконных элементов

1.1.2.2. ОЭС без использования оптических элементов

1.1.2.3. ОЭС, производящие выделение заданных областей цветности на изображении объекта

1.2. Критерии оценки оптико-электронных систем цветового анализа объектов

1.2.1. Критерий размерности параметрического поля
1.2.2. Критерий детальности изображения
1.2.3. Критерий величины объекта исследования
1.3. Анализ возможностей применения рассмотренных методов и средств для цветовой сепарации в промышленных условиях
1.3.1. ОЭСЦА, осуществляющие спектральный анализ
1.3.2. Системы без использования фокусирующих оптических элементов
1.3.3. Оптико-электронные системы цветового анализа, производящие выделение заданных областей цветности на изображении исследуемого объекта
1.3.4. Сравнительная характеристика существующих оптико-электронных систем анализа цвета
1.4. Постановка задач исследований
Глава 2. ОПИСАНИЕ ЦВЕТОВОГО ОБРАЗА ОБЪЕКТА АНАЛИЗА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ЦВЕТОВОГО АНАЛИЗА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
2.1. Поняти е цвета
2.1.1. Глаз как прибор преобразования сигналов
2.1.2. Принципы обработки сигналов в существующих типах приемников оптического излучения
2.2. Принципы цветовой классификации минералов
2.3. Цветовой образ объектов
2.3.1. Цветовой тон объекта
2.3.2. Светлота объекта
2.3.3. Насыщенность цвета объекта
2.3.4. Взаимосвязи компонентов представления цветового образа объекта анализа ОЭСЦА
2.4. Анализ цветовых пространств
2.4.1. Критерии классификации цветовых пространств
2.4.2. Цветовые пространства
2.4.3. Сравнительная характеристика цветовых пространств
2.5. Выводы по главе
Глава 3. ОСОБЕННОСТИ АЛГОРИТМА СЕГМЕНТАЦИИ
ИЗОБРАЖЕНИЙ И ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ЦВЕТОВОГО АНАЛИЗА
3.1. Структура алгоритма сегментации изображения
3.2. Принципы построения ОЭСЦА частиц минерального сырья
3.2.1. Выбор типа приемника оптического излучения

3.2.2. Структура энергетического расчета реализации ОЭСЦА
3.3. Требования к обработке изображений
3.3.1. Коррекция зашумлённости изображения
3.3.2. Операция выравнивания цвета
3.3.3. Смаз изображения вследствие движения объекта во время экспонирования ПОИ
3.4. Имитационные модели реакции ОЭСЦА на возможные
изменения условий анализа объектов
3.4.1. Влияние изменения яркости источника освещения
на изменение цветовых координат объекта
3.4.2. Влияние наличия бликов на поверхности объекта анализа на определение его цветовых координат
3.4.3. Влияние наличия тонкого водяного слоя на поверхностях объектов с шероховатой поверхностью на цветовые координаты
3.5. Выводы по главе
Глава 4. РАСЧЁТ МАКЕТА ОЭСЦА
4.1. Расчёт чувствительности матрицы
4.1.1. Описание схемы экспериментальной установки
4.1.2. Состав экспериментальной установки
4.1.3. Анализ результатов
4.2. Расчёт минимальной освещённости матрицы
4.2.1. Определение среднеквадратического значения шума
на модуляторе видеоконтрольного устройства
4.2.2. Определение напряжения сигнала от фона на модуляторе ВКУ
4.2.3. Определение порогового контраста
4.2.4. Определение видимой яркости изображения крупных деталей объекта

При описании подобных систем большое внимание уделяется алгоритмической составляющей коррекции смаза изображения и его сегментации, количеству различаемых градаций цвета, однако практически не упоминается о проблемах, связанных с описанием цветовых параметров объекта регистрации. В то же время, правильное представление цвета объекта регистрации определяет количество (и качество) определяемых оптико-электронной системой технического зрения цветовых параметров объекта, по значениям которых можно производить сепарацию.
Поэтому цель второй главы диссертационного исследования состоит в решении проблемы описания объекта регистрации с точки зрения реализации оитико-электронной системы цветового анализа для использования в автоматизированных комплексах обогащения минерального сырья.
2.1. Понятие цвета
Цветом будем называть световой эффект, воспринимаемый наблюдателем [26, 27]. Вообще невозможно говорить о цвете как таковом - цвет может быть только воспринимаемым [28]. Рассмотрим представление цветового явления визуальным аппаратом человека с позиции процесса кодирования и передачи информации о возникающем световом эффекте от исследуемого объекта для определения требований к исследуемому классу ОЭСЦА.
2.1.1. Г лаз как прибор преобразования сигналов
В рамках данной работы не будем подробно останавливаться на устройстве глаза — это общеизвестно, но рассмотрим зрительный аппарат человека с позиции представления его в качестве оптико-электронного прибора (поскольку доказано, что по нервным волокнам в мозг поступают электрические сигналы [29]). На рис. 2.1 представлена обобщённая схема обработки сигнала визуальным аппаратом человека.