Параметрическая оптимизация информационно-измерительной системы определения параметров движения изображения подстилающей поверхности

• Автор: Чекотило, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Состояние проблемы и обоснование направления исследований

1.1 Обзор существующих методов определения

параметров движения яркостных объектов

1.1.1 Методы, основанные на анализе

пространственных частот изображения

1.1.2 Методы, основанные на измерении

смещения изображения

1.1.3 Градиентные методы

1.2 Основные задачи исследований

2. Метод функциональных преобразований
в задаче определения параметров движения
подстилающей поверхности
2.1 Модель формирования изображения движущейся
подстилающей поверхности
2.2 Уравнение движения изображения
2.3 Вывод уравнений функциональной связи
2.4 Условия совместности системы ФС - уравнений
Основные результаты и выводы
3 Итерационный метод измерения параметров движения изображения подстилающей
поверхности
3.1 Оценка погрешности измерения параметров
движения изображения подстилающей поверхности
3.1.1 Влияние случайного аддитивного шума
на погрешности измерения скорости движения изображения
3.2 Итерационный метод измерения скорости
движения изображения подстилающей поверхности
3.3 Аналитические оценки сходимости
итерационного метода функциональных преобразований
3.3.1 Оценка сходимости метода для случая двумерного плоско-параллельного движения (a(t)=const) относительно подстилающей поверхности
3.3.2 Оценка сходимости метода для случая чистого поворота изображения в плоскости
движения подстилающей поверхности
Основные результаты и выводы
4 Параметрическая оптимизация информационно -измерительной системы определения параметров
движения подстилающей поверхности
4.1 Классификация изображений на основе
исследования их вероятностных характеристик
4.2 Процедура оптимизации параметров
процесса измерения
4.3 Компьютерное моделирование
функционирования ИИС ОПД
4.4 Структура бортовой ИИС системы определения
параметров движения изображения
4.4.1 Описание работы ИСД
4.4.2 Определение времени вычисления
оценки скорости движения изображения
4.4.3 Оценка быстродействия бортовой ИИС ОПД
Основные результаты и выводы
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Важной задачей для многих отраслей промышленности является* улучшение методов создания информационно-измерительных систем определения параметров движения (ИИС ОПД) изображений, способных определять текущее положение диагностируемого объекта и прогнозировать его новое положение (рассматриваемые в работе изображения - это объекты с собственным или отраженным электромагнитным излучением). Примером таких ИИС ОПД является задача определения параметров движения подстилающей поверхности, когда нежелателен или затруднен непосредственный контакт с контролируемым яркостным объектом. Задача бесконтактного определения параметров движения особенно актуальна в том случае, когда применение контактных методов в принципе невозможно или недопустимо. Например, при создании, автономных средств навигации и ориентации* космических и- летательных аппаратов, систем навеДения, слежения и обнаружения движущихся объектов с помощью оптикоэлектронных систем видимого и инфракрасного диапазонов, размещенных на борту летательных и космических аппаратов. Подобный случай имеет место также при измерении скорости движения автономных промышленных транспортных средств (транспортных роботов). Перечисленные задачи требуют определения параметров движения* яркостных объектов по видеоинформации, получаемой* на достаточно коротких интервалах времени, т.е. в реальном времени.
Существуют ИИС ОПД, решающие в той или иной мере перечисленные выше задачи. Фундаментальным научным проблемам в области* обработки аэрокосмических изображений* и. созданию ИИС на их основе посвящены работы российских ученых: член-корр. РАН Сойфера В.А., Порфирьева Л.П., Сухопарова С.А., Сергеева В.В:, Титова В.И., Злобина В.К., Еремеева В.В., Обуховой Н.А., Ташлинского А.Г. и их научных школ. Перспективным методом, обладающим высоким

где К [г ) - непрерывная и дифференцируемая почти всюду по всем своим аргументам функция веса;
E(r {t),t) - равномерно ограниченная и дифференцируемая почти всюду по
всем своим аргументам функция распределения освещенности изображения яркостного объекта в плоскости Рф ПИ.
Вычислим полную производную по времени от функционала (10) в силу уравнения движения изображения (9):
ф(/) = ф;(0+ llK(r)E(r(t),tp ds, (11)

где Ф'( = JjAr(r) E(r(t),t)t ds

E(r(t),t)r = [E(r(t),t)x, E(r(t),t)y, 0] - матрица строка.
Для того чтобы учесть изменение во времени освещенности сцены, функция распределения освещенности изображения представляется в виде:
E{r(t),t) = p(r(t)) P{t), (12)
где pip iff} - функция распределения альбедо, fi[t) > 0 - интенсивность внешнего источника, облучающего подстилающую поверхность.
Полная производная по времени (11) с учетом (12) принимает вид:
ф(0 = q ф(/)+ [к{г)Е{г{& tp ds, (13)

где q — ~ 1п(Д(0) _ вспомогательная переменная, отражающая изменение dt
функции освещенности во времени.