Повышение достоверности информации в телевизионном канале передачи изображений дистанционно управляемых роботов

• Автор: Петухов, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Анализ принципов постобработки видео изображений и задачи исследования

1.1 Физикотехнические основы передачи изображений по многоканальной

линии связи

1.2 Кодирование дискретизированных изображений с использованием

дискретного косинусного преобразования ДКП

1.3 Обзор различных подходов к решению проблемы кодирования и

постобработки изображении.

1.3.1 Классификация искажений изображений, получаемых в результате их

кодирования

1.4 Методы решения задачи устранения блочных искажений

1.4.1 Использование низкочастотных фильтров
1.4.2 Адаптивные фильтры.
1.4.3 Обработка в частотной или вейвлет области
1.4.4 Интерполяция.
1.4.5 Эвристические методы.
1.4.6 Метод проекций на выпуклое множество.
1.4.7 Выводы.
1.5 Алгоритм устранения блочных искажений МРЕв
Глава 2. Основные принципы постобработки сжатых изображений, способ и устройство антиблочного фильтра
2.1. Постановка задачи исследования и математическое обеспечение
предлагаемого способа устранения блочных искажений
2.1.1 Неформальное описание проблемы и критерии повышения качества
получаемых изображений.
2.1.2 Математическая модель и характеристики блочных искажений на
изображениях.
2.2 Способ уменьшения блочных искажений сжатого изображения.
2.2.1 Постановка задачи и требования к алгоритму постобработки.
2.2.2 Структура декодера и основные требования к его характеристикам.
2.3 Устройство антиблочного фильтра и схема обработки кадра.
2.4 Поиск оптимальных параметров алгоритма
Глава 3 Алгоритмы и программное обеспечение для устранения блочных искажений.
3.1. Функциональная схема устройства, реализующего способ уменьшения искажений сжатого видеоизображения
3.1.1. Классификация блоков.
3.1.2. Низкочастотные фильтры для вычисления опорных точек
3.1.3. Интерполяция пикселей в предлагаемом алгоритме постобработки.
3.2. Сравнительные характеристики разработанного алгоритма
3.3. Пути дальнейшего улучшения качества постобработки
Глава 4. Применение разработанных алгоритмов постобработки при дистанционном управлении манипуляционными и мобильными роботами.
4.1. Постобработка сжатых изображений от телекамеры, установленной на борту
строительного робота
4.2 Постобработка сжатых изображений, полученных при движении
радиоуправляемого робота по дороге
4.3. Постобработка сжатых изображений для человекомашинного интерфейса телеуправляемых роботов.
4.3.1. Постобработка сжатых изображений полученных в производственном помещении.
4.3.2. Постобработка сжатых изображений полученных вблизи производственных помещений
4.3.3. Постобработка изображений в многоканальной телевизионной системе технического зрения при проведении регламентных работ в атомном реакторе.
Заключение
ЛИТЕРАТУРА


В третьей главе дано описание разработанного автором устройства антиблочного фильтра и схемы обработки кадра на основе принципа разбиения обрабатываемого изображения на блоки и использования линейной и билинейной интерполяции. Главные критерии повышения эффективности решения задачи постобработки вычислительные затраты, точность, надежность объективность, простота использования. Исследуется эффективность постобработки для повышения качества изображений, получаемых от телекамеры на борту робота вертикального перемещения и мобильного робота, двигающегося по дороге. Приводится блоксхема системы передачи изображений в человекомашинной измерительной стереотелевизионной системе технического зрения. В ЗАКЛЮЧЕНИИ дана краткая характеристика разработанных автором методов и алгоритмов для уменьшения блочных искажений, получаемых при сжатии. Расстояния между измеренными точками, вычисленные по изображениям после постобработки отличаются не более чем на 3 от соответствующих расстояний, вычисленных по исходным изображениям. Разработанный способ уменьшения блочных искажений отличается малой вычислительной сложностью и простотой реализации, благодаря применению линейной и билинейной интерполяции, при совместимости с используемыми стандартами сжатия изображений и имеет хорошую перспективу применения в различных технических приложениях. Метод и функциональная схема устройства для устранения искажений на сжатой видео последовательности, основанный на линейной или билинейной интерполяции в сочетании с низкочастотной фильтрацией. Результаты экспериментальных исследований, подтверждающих эффективность разработанного метода для повышения достоверности информации в цифровых изображениях, получаемых с борта дистанционно управляемых роботов. Результаты работы доложены на трех конференциях в том числе двух международных и в трех статьях, подана заявка на патент Устройство и способ для улучшения качества сжатых изображений. Важнейшими специальными проблемами робототехники являются безлюдные производства, добыча угля и других полезных ископаемых, ведение горных разработок, добыча нефти и газа со дна океанского шельфа, проведение работ в космическом пространстве, выведение человека из опасных зон в системах атомной и термоядерной энергетике, проведение работ в различных экстремальных условиях. Решение всех этих задач содержит одну общую особенность, а именно необходимость удаления человекаоператора от места проведения работы на безопасное расстояние и организация в связи с этим дистанционного наблюдения и управления действиями роботов, манипуляторов и других агрегатов вне зоны непосредственной их видимости, как это показано в работе 9. Передача изображений, получаемых с помощью малогабаритных телевизионных ПЗСкамср приборов с зарядовой связью, широко используется в системах наблюдения, измерения, контроля и управления технологических процессов. В общем случае наблюдаемые объекты являются трехмерными, а исходное изображение является плоским и располагается в задней фокальной плоскости оптической системы оптикоэлектрического преобразователя ОЭП. На приемном экране элетроннооптического преобразователя ЭОП образуется выходное изображение, как показано на рис 1. Канал связи включает передатчик, линию связи радио, проводную, световолоконную и др. Рис. ЭОП электроннооптический преобразователь СОА ИЗ система обработки и анализа изображений АСУ автоматизированная система управления. Получателем изображения, помимо человекаоператора, может быть автоматизированная система обработки и анализа изображений СОАИЗ и автоматизированная система управления АСУ телеуправляемого робота. В последнем случае изображение обрабатывается с целью получения необходимой информации для навигационной системы и управления роботом. В качестве примера на рис 1. При этом используется последовательность изображений от телекамеры, закрепленной на последнем звене манипулятора. Рис 1. Схема обследования атомного реактора с помощью дистанционно управляемого манипулятора с телевизионной камерой. На рис.