Комплексирование алгоритмов измерения координат объектов в бортовых системах видеослежения

• Автор: Смирнов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ

1.1 Обзор задач, решаемые бортовыми системами обработки видеоинформации

1.2 Основные методы решения задач видеослежения и проблемы их использования

1.3 Обзор и анализ существующих подходов к комплексированию информации в системах видеослежения

1.4 Качественная постановка задачи комплексирования алгоритмов измерения координат

2 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ АЛГОРИТМОВ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ
2.1 Разработка общего подхода к решению задачи оценки ожидаемой работоспособности алгоритмов
2.2 Количественные характеристики работоспособности алгоритмов выделения и измерения координат объектов
2.3 Разработка признаков работоспособности
2.3.1. Признаки работоспособности
2.3.2. Оценивание количественных характеристик
работоспособности на основе признаков работоспособности
2.3.3. Анализ точности оценивания количественных характеристик работоспособности по признакам работоспособности
3 КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ЗЛ Разработка алгоритмов измерения координат при наблюдении в одном
спектральном диапазоне
ЗЛЛ. Комбинированный алгоритм измерения координат
воздушных объектов
ЗЛ.2. Процедура автоматического выбора алгоритма измерения координат наземных объектов
3.2 Разработка алгоритма измерения координат при одновременном наблюдении в видимом и инфракрасном диапазонах
4 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ
4.1 Описание программного комплекса для проведения моделирования. Тестовая базы данных видеосюжетов и эталонных данных для экспериментальных исследований
4.2 Компьютерное моделирование и экспериментальные исследования разработанных алгоритмов
4.2.1. Экспериментальные исследования алгоритмов измерения координат при наблюдении в одном спектральном диапазоне.
4.2.2. Экспериментальные исследования алгоритма измерения координат при одновременном наблюдении в видимом и инфракрасном диапазонах
4.3 Вопросы аппаратной реализации разработанных алгоритмов измерения координат
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Несмотря на большие успехи, достигнутые за последние десятилетия в развитии систем обработки и анализа изображений, многие теоретические и практические направления применения таких систем остаются недостаточно изученными. Среди этих направлений важным является разработка бортовых систем видеослежения, которые предназначены для установки на автономных носителях, таких как самолёты, вертолёты, автомобили. Актуальной проблемой, возникающей при создании таких систем, является проблема измерения координат объектов. Сложность и многогранность данной задачи не позволяют ее решить в рамках одного какого-либо подхода, а требуют создания и моделирования целого комплекса алгоритмов [1].
К настоящему времени известны несколько методов решения задачи измерения координат объектов. Среди них методы на основе сопоставления с эталоном, методы статистической сегментации, методы пространственной фильтрации и методы пространственно-временной обработки.
На основе этих методов разработано большое количество алгоритмов измерения координат объектов, каждый из которых характеризуется определёнными требованиями к типам фоноцелевой обстановки, при которых алгоритм работоспособен. Во многих случаях, имея априорные сведения о фоноцелевой обстановке, можно выбрать алгоритм измерения координат объектов, обеспечивающий высокие качественные показатели. Достаточно часто, особенно при работе бортовых систем видеослежения реального времени, априорные сведения о фоноцелевой обстановке отсутствуют, так же как и отсутствует возможность оперативного вмешательства оператора для задания типа фоноцелевой обстановки. В данной ситуации необходимо использовать алгоритмы измерения координат объектов, работоспособные в широком диапазоне условий наблюдения. К сожалению, на сегодняшний момент среди существующих мето-

ния объектов, в то время как другие спектральные диапазоны участвуют в процедуре адаптации параметров алгоритма.
1.4 Качественная постановка задачи комплексирования алгоритмов измерения координат
Добиться повышения характеристик бортовых систем видеослежения можно за счет комплексирования алгоритмов измерения координат. Под ком-плексированием понимается наилучшее использование информации от последовательно или параллельно работающих алгоритмов, определяющих одни и те же координаты с целью повышения надежности и точности систем видеослежения [74, 75]. Повышение характеристик системы слежения объясняется тем фактом, что неработоспособность отдельных алгоритмов в текущей фоноцелевой обстановке не приводит к отказу работы системы в целом. При этом, ком-плексирование алгоритмов измерения координат можно рассматривать как для случая наблюдения объектов в одном спектральном диапазоне, так и при одновременном наблюдении в нескольких спектральных диапазонах [76-78].
Обзор литературы показывает, что существующие подходы к комплекси-рованию информации позволяют повысить эффективность систем обработки видеоинформации. Однако, большинство из предложенных подходов обеспечивают высокие показатели качества при ограниченных условиях наблюдения. Существенное изменение фоноцелевой обстановки приводит к неудовлетворительной работе алгоритмов.
Подходы, основанные на использовании для измерения координат объектов лишь одного датчика, а также одного метода анализа изображений, практически исчерпали себя с точки зрения повышения точности слежения. Кроме того, в научных исследованиях, зачастую, не уделяется должное внимание возможностям реализации разработанных алгоритмов в системах реального времени.
В разделе 1.2 были выделены четыре основных метода, получившие наибольшее распространение в бортовых системах видеослежения [9]. Алгоритмы