Исследование и разработка методов и средств повышения эффективности видеоинформационных систем мониторинга сложных объектов

• Автор: Нащёкин, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1.Анализ видеоинформационных систем мониторинга

1.1 Область применения и обзор состояния видеоинформационных систем мониторинга

1.2 Требования к видеоинформационным системам (ВИС), их классификация

1.3 Анализ современных ВИС, их характеристик и выбор методов и средств повышения эффективности и качества изображений

1.3.1 Структурные схемы современных ВИС и их анализ

1.3.2 Анализ методов повышения эффективности ВИС и улучшения качества изображений

1.4 Выводы по главе

Глава 2.Теоретическое обоснование и анализ методов повышения

эффективности восстановления информативных составляющих сигналов систем мониторинга сложных объектов, разработка математических моделей для построения программноалгоритмического комплекса
2.1 Разработка принципиальной блок-схемы программноалгоритмического комплекса
2.2 Теоретическое обоснование метода анализа независимых компонент (ICA) и метода фильтрации сигналов на его основе
2.3 Разработка математического метода построения быстрого нейросетевого преобразования Фурье для восстановления многомерных входных сигналов
2.4 Разработка системы автоматического тестирования и отладки алгоритмов реконструкции и фильтрации многомерных сигналов
2.5 Выводы
Глава 3.Исследование информационных характеристик ВИС и разработка
методов их улучшения
3:1 Разработка методов и средств повышения эффективности и
разрешающей способности восстановления изображения в ВИС
3.1.1 Постановка задач и выбор метода их реализации
3.1.2 Некоторые возможности применения разработанных методов восстановления сигналов для улучшения качества и разрешающей способности пространственных изображений
3.1.3" Программная реализация системы автоматического тестирования и отладки алгоритмов реконструкции
изображений
3.2 Определение частотно-контрастных характеристик ВИС

3.3 Определение предельной чувствительности лазерного метода мониторинга теплообменников парогенераторов
3.4 Исследование зависимости индикатрисы отражения объектов от степени шероховатости их поверхности
3.5 Разработка методов оценки надежности светодиодов и фотодиодов по результатам климатических испытаний и наработки на отказ
3.5.1 Исследование надежности светодиодов при воздействии внешних факторов
3.5.2 Оценка надежности РЕМ-фотодиодов по результатам испытаний на безотказность и способы повышения их надежности
3.6 Выводы
Глава 4.Разработка методов и средств повышения эффективности ВИС и их реализация
4.1 Применение нейросетевых методов для апостериорного улучшения качества изображений в ВИС
4.2 Методы коррекции сигналов в волоконно-оптических системах мониторинга сложных объектов
4.3 Контроль обрыва оптического волокна в мониторинговых системах
4.4 Применение предложенных программно-алгоритмических методов для определения качества углеродно-композитных спецматериалов
4.5 Использование активных средств защиты информации в телекоммуникационных каналах ВИС
4.6 Выводы
Заключение и выводы по диссертации:
Библиография
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Как показывает опыт мирового сообщества, в первую очередь снижение рисков возникновения техногенных аварийных ситуаций связано с организацией мероприятий по непрерывному комплексному мониторингу сложных технических объектов и природной среды [1-1 1].
Сложные технические объекты и производства, такие как магистральные трубопроводы, нефтехимические производства, тепловые и атомные электростанции, гидроэлектростанции, объекты транспортной инфраструктуры, оборонного комплекса и др. требуют постоянной защиты от несанкционированного доступа и постоянного мониторинга их параметров с целью своевременного обнаружения предкризисных состояний. Особенностью этих объектов являются сложные конфигурации, наличие большого числа взаимосвязанных систем и подсистем с множеством датчиков и функциональных преобразователей, информация от которых должна поступать в реальном масштабе времени [6, 12-26 29-53].
Современные системы мониторинга характеризуются широким применением оптических способов и устройств сбора, передачи и обработки информации, применением разветвлённой инфраструктуры волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и видеоинформационных систем(ВИС)[21-28].
ВИС сбора и передачи информации в виде изображений особенно перспективны. Оптические изображения и образы являются высшей формой получения, хранения' и представления информации, а также её наиболее удобным, оптимальным видом для восприятия человеком. Поэтому широко используются различные ВИС в том числе с применением интеллектуальных видеодатчиков для решения самых сложных задач контроля и диагностики различных объектов и оборудования [6, 13, 18, 24].
Вместе с тем, всё возрастающее количество ВИС и выполняемых ими функций делает актуальной разработку достоверной оценки их информационных свойств, среди которых основным является, безусловно, качество воспроизведения изображений. В настоящее время: наблюдается тенденция расширения применения ВИС для диагностики: объектов и оборудования в труднодоступных полостях с помощью эндоскопической видеотехники.. Это позволяет повысить уровень пространственной локализации диагностируемых параметров в; реальном масштабе времени. Разработкой ВИС различного назначения занимается значительное число фирм в России и за рубежом. Среди них можно отметить фирмы Олимпас (Япония), Эверест (США), Шторц (Германия), Форт (Франция), ИАЭ им. ИВ. Курчатова, МНПО Спектр (Москва), ГОИ им. СИ. Вавилова (Санкт-Петербург) и др. [6—53] Однако среди продукции этих фирм практически отсутствуют микровидеоинформационные системы для мониторинга объектов в зазорах и полостях шириной порядка 1-3 мм. В тоже время, в

1. провести анализ современного состояния ВИС мониторинга сложных объектов, рассмотреть и проанализировать основные варианты построения структурных схем видеоинформационных систем мониторинга, провести классификацию этих систем и показателей качества с учетом специфики эксплуатации в системах мониторинга, а также определить основные направления разработки и исследования новых видеоинформационных систем с улучшенными характеристиками.
2. выполнить теоретическое обоснование и исследование методов повышения эффективности восстановления информативных составляющих сигналов систем мониторинга сложных объектов, разработать математические модели для построения программного комплекса.
3. исследовать информационные характеристики ВИС и разработка метода их улучшения.
4. разработать и реализовать методы и средства повышения эффективности ВИС.