Адаптивное оптико-электронное устройство определения параметров динамических объектов на сложном фоне

• Автор: Рубанов, Алексей Федорович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 142 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ УСТРОЙСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
1.1. Построение оптикоэлектронных устройств определения параметров динамических объектов

1.2. Методы выделения динамических объектов

1.2.1. Методы, основанные на вычислении взаимнокорреляционной функции двух полей изображения.

1.2.2. Методы пространственновременной обработки

1.2.3. Методы цифровой обработки изображений, используемые для выделения динамических объектов

1.4. Определение параметров динамических объектов

1.4.1. Определение пространственных координат

1.5. Телевизионные наблюдения в сложных условиях.

Выводы.
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМ СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЙ
2.1. Математическая модель определения параметров динамических объектов.
2.2. Математическая модель процесса формирования изображений матричным фоточувствительным прибором с зарядовой связью.
2.3. Метод выделения динамических объектов.
2.3.1. Исследование изображений сцен и построение функции принадлежности пикселя изображения динамическому объекту.
2.3.2. Алгоритм определения формального контура объекта
2.4. Представление динамических объектов и определение их
параметров.
Выводы.
ГЛАВА 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ, ПРОГРАММНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
3.1. Метод адаптации матричного фоточувствительного прибора с
зарядовой связью.
3.3. Алгоритм функционирования и структура микропроцессорного устройства определения параметров динамических объектов
3.3.1. Вычисление матрицы коррекции фильтра Калмана
3.3.2. Выделение динамических областей изображений с помощью межкадровой разности.
3.3.3. Определение предельных значений относительной дальности и
скорости динамического объекта
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
4.1. Описание экспериментальной установки.
4.2. Методика сравнения методов выделения динамического объекта
4.3. Результаты экспериментальных исследований
4.3.1. Сравнение методов выделения динамических объектов
4.3.2. Определение координат относительного центра динамического объекта.
4.3.3. Вероятность обнаружения динамических объектов
4.3.4. Определение пространственных координат объекта.
4.4. Реализация устройства адаптации фотоэлектронного преобразователя.
4.4.1. Автоматическая регулировка экспозиции методом последовательного приближения.
4.4.2. Автоматическая регулировка экспозиции методом мгновенного
приближения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


XIII НТК Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления Гурзуф, г. Вычислительной техники КГТУ в течение гг. Российских конференциях. Публикации Основные результаты выполненных исследований и разработок опубликованы в печатных работах, получено 3 патента Российской Федерации, в соавторстве написана монография, изданная за рубежом. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем разработаны в , 1, 2 метод и структурнофункциональная организация устройства быстрой адаптации оптикоэлектронного устройства к изменяющейся внешней освещенности, в , , 2, 3 структурнофункциональная организация адаптивного оптикоэлектронного устройства определения параметров динамических объектов. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 2 наименований, и приложения, изложена на 5 страницах и поясняется рисунками и 5 таблицами. Математическая модель процесса определения параметров динамических объектов, расположенных в поле зрения системы на сложном фоне. Метод быстрой адаптации фотоэлектрического преобразователя к изменяющейся внешней освещенности. Структурная схема и алгоритмы функционирования адаптивного оптикоэлектронного устройства определения параметров динамических объектов на сложном фоне в реальном масштабе времени. Во введении обоснована актуальность диссертационной темы, сформулированы цели и задачи проводимых исследований, определена научная новизна, практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту. В первой главе проведен обзор и анализ современного состояния методов выделения динамических объектов и способов определения их параметров. Рассмотрена возможность применения основных методов цифровой обработки изображений для удаления избыточной информации при выделении динамических объектов. Для быстрой адаптации ОЭУ к изменениям внешней освещенности предложено использовать параметрическую адаптацию ФЭП. Вторая глава посвящена математическому моделированию процесса определения параметров динамических объектов. В третьей главе основное внимание уделяется разработке технических, программных и информационных средств для определения параметров динамических объектов. В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований оптикоэлектронного устройства определения параметров динамических объектов. В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы. ГЛАВА 1. В настоящее время определение параметров динамических объектов всеми известными устройствами базируется на обработке электромагнитного излучения. Обработка информации производится практически во всех диапазонах электромагнитного излучения оптическом, радио, рентгеновском, ультразвуковом. Особенностью световой волны по сравнению с радиоволной является то, что вследствие малой длины волны в ней может быть практически осуществлена передача, прием и обработка сигналов, модулированных не только по времени, но и по пространственным координатам. Это позволяет значительно увеличить объем вносимой в оптический сигнал информации, в связи с чем наибольшее развитие получила обработка информации в оптическом диапазоне 1. В настоящее время наблюдается резкое возрастание удельного веса устройств обработки визуальной информации вследствие обновления элементной базы и возможностью широкого использования методов и средств вычислительной техники. В целях получения информации о положении динамического многотонового объекта, размеры и конфигурация которого изменяются в процессе измерения, расположенного на сложном пространственном фоне, необходима последовательная обработка, требующая оценки сигнала на каждом такте с учетом информации, поступающей в процессе наблюдения. В настоящее время широкое распространение получили адаптивные фильтры, в которых поступающая новая информация используется для непрерывной корректировки полученной ранее оценки сигнала сопровождение цели в радиолокации, системы автоматического регулирования в управлении и т.