Развитие и применение математических методов в задачах автоматизации обработки дискретных изображений

• Автор: Син, Леонид Ирсенович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Шахты
• Количество страниц: 155 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ОБРАБОТКИ

КОНТУРНЫХ БИНАРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

1.1. Характеристика задач обработки контурных рисунков

1.2. Анализ существующих методов решения поставленных задач

1.3. Нерешенные проблемы в системах

обработки бинарных контурных изображений.

Выводы первой главы.

2. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ БИНАРНЫХ КОНТУРНЫХ РИСУНКОВ.

2.1. Основные понятия о дискретных изображениях.

2.2. Разработка метода улучшения дискретизации контура
2.3. Усовершенствование метода
обхода контуров дискретного рисунка.
2.4. Модификация методов и алгоритмов
устранения помех и сглаживания контуров.
2.5. Модификация алгоритма утончения дискретного контура
2.6. Разработка методов выделения угловых точек.
Выводы второй главы.
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ КРИВОЙ.
3.1. Выбор метода приближения при восстановлении
непрерывного контура
3.2. Усовершенствование линейной аппроксимации
дискретных точек методом наименьших квадратов.
3.3. Аппроксимация дискретного множества
точек плоскости дугой окружности
3.4. Восстановление непрерывного контура по его дискретному образу
Выводы третьей главы
4. РЕШЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕЗА.
4.1. Постановка задачи учета зазора при резке лазерным лучом
4.2. Разработка теории г.линий на основе
математической модели реза лазерного луча.
4.3. Решение практических задач на основе теории глиний.
4.4. Алгоритмы решения практических задач для
линейнокруговых контуров
Выводы четвертой главы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Подпрограммы, реализующие алгоритмы
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты применения комплекса программ
в автоматизированной системе лазерной резки.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Копии документов, подтверждающих
применение результатов диссертации
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В третьей главе дается общая методика аппроксимации множества точек непрерывными линиями, обосновывается общая идея линейно-кругового восстановления непрерывного контура по его растровому образу, приводятся формулы для коэффициентов уравнения прямой, аппроксимирующей множество точек нормальным методом наименьших квадратов (с критерием минимума суммы квадратов расстояний от точек до прямой). Здесь рассматриваются задачи аппроксимации множества точек дугой окружности, доказывается теорема о линеаризации этой задачи. Выводится формулы нахождения параметров окружности в частном случае МНК. Далее описывается метод линейно-круговой сегментации дискретного контура, основанный на методе деления пополам, с использованием МНК. В четвертой главе дается математическая модель реза луча лазерной установки, применяемой в автоматизированных системах лазерной резки, разработана теория 8-линий, на основе которой решается задача устранения зазора при резке в этих системах. Приводятся алгоритмы устранения зазора. В заключении приведены основные выводы, следующие из результатов диссертации. Широта практического применения методов обработки изображений связана в основном двумя обстоятельствами //: во-первых, интенсификация научных исследований и возросшая сложность решаемых проблем требует анализа сигналов, представленных в виде изображений, во-вторых, человек всегда старается использовать глаза для переработки информации, что делает ее представление в виде изображений наиболее естественным и эффективным. Эти причины привели к тому, что в науке, технике, в производственных процессах для решения многих задач применяются вычислительная техника вместе с современными средствами снятия, хранения, преобразования, воспроизведения изображений. Успех при этом во многом будет зависеть от степени развития методов обработки визуальной информации. Рассмотрим технологические процессы, иллюстрирующие необходимость разработки автоматизированной обработки бинарных контурных изображений. Автоматизация сортировочных процессов на станциях осуществляется посредством роспуска составов на сортировочных горках /1, , /. План и профиль горки схематично изображены на рис. Эффективность функционирования горки зависит от многих факторов: технических средств расчета и исполнения управления, используемой технологии роспуска, а также топологии плана и профиля. Между тем кривизна профиля существенным образом влияет на процесс скатывания отцепов, а кривизна плана на характер сдерживающих сил. Рис. Осуществить роспуск за заданный промежуток времени (как правило - минимальный). Выполнить прицельное регулирование - скатывающий отцеп не должен превышать заданную скорость соударения со стоящим на подгорочном пути составом с одной стороны и не должен образовывать свободных промежутков - с другой. Затратить на роспуск как можно меньше энергетических ресурсов. Решение этих и иных (связанных с установкой оборудования, например, измерительного участка) задач связано с тщательным расчетом кривых плана и профиля. Различные структуры вагонопотоков требуют различных параметров этих кривых, поэтому на этапе проектирования необходимо рассмотреть различные варианты схем и путем аналитического и имитационного моделирования отобрать наилучший в условиях выше указанных в известной степени противоречивых критериев. В процессе функционирования горки вследствие изменения погодных условий, механических нагрузок план и профиль ее изменяются и требуют корректировки. Корректировка может понадобиться и по причине изменения структуры вагонопотока по станции. Таким образом, и в процессе функционирования необходимо осуществлять мониторинг состояния плана и профиля, проводить математическое моделирование скатывания с учетом существующих и возможных иных кривых горки. Идентификация кривой по отдельным дискретным измерениям ее параметров - фиксация существующего состояния. Анализ (прогноз) хода технологического процесса скатывания при различных вариантах естественного и/или искусственного изменения плана и профиля горки. Синтез оптимальной конструкции горки.