Численные методы и программы статистической обработки и анализа цифровых видеоизображений аэрозольных шлейфов

• Автор: Дмитриев, Борис Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 99 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ

1.1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ ИЗОБРАЖЕНИЙ

1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕОИЗОБРАЖЕНИЙ

1. 3. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРОЦЕССОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ В АТМОСФЕРЕ

1. А. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В АТМОСФЕРУ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЗАГРЯЗНЕННОЙ РАССЕИВАЮЩЕЙ СРЕДЕ.

2.1 ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧИ.

2.2. АНАЛИЗ АТМОСФЕРНОГО ПЕРЕНОСА ЧАСТИЦ

В ДЫМОВОМ ШЛЕЙФЕ.

2.3. ОБЩЕЕ РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ Г ЛАВАЗ. ПРИМЕНЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ К ОБРАБОТКЕ И АНАЛИЗУ ЦИФРОВЫХ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ
3.1. ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКА 0 ЕГО ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЮ.
3.1.1. АНАЛИЗ РАНЕЕ ПРОВЕДЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ
3.1.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
3.1.3. НЕКОТОРЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ
I ИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ
3.1.4. ОСОБЕННОСТИ ДИНЛМИЧЕСКИХЖРЖЕНИЙ
ПРОЦЕССОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ А0Р.ОЗФЛЕЙВАТМОСФЕРЕ
3.2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЫ 1ЫХ ШЛЕЙФОВ
ЗЛ.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.2.2. АЛГОРИТМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИСХОДНЫХ ЦИФРОВЫХ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ В ДИНАМИЧЕСКИЕ СИНТЕЗИРОВАННЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ.
3.3 АНАЛИЗ ЦИФРОВЫХ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ 3.3.1 СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ.
3.3.2. АНАЛИЗ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ
3.3.3. РЕЗУЛЬТАТЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ТЕЛЕФОТОМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ЛОКАЛЬНЫХ ИСТ0ЧИК0В В АТМОСФЕРУ 3.3.4 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОАППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА
ПО ОБРАБОТКЕ И АНАЛИЗУ ЦИФРОВЫХ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Последние - лет проводятся исследования, направленные на создание пассивных оптических систем, позволяющих, в отличие от лазерных, проводить наблюдения в дневное время суток. В одной из первых экспериментальных работ [] было предложено использовать телефотометричсский метод, основанный на измерении яркостного контраста видеоизображения шлейфа. С целью определения величины яркостного контраста было предложено проводить обработку и анализ данных телефотометричсских наблюдений на ЭВМ. Кроме тою, уровень вычислительной техники для того времени был достаточно низкий. В последние годы наблюдается прорыв в развитие персональных компьютеров и средств мультимедиа, появляются новые стандарты для хранения и передачи видеинформаиии, что способствовало проведению дальнейших исследований в рамках разработки телефото-метрического метода контроля мощности локального стационарного источника с известными параметрами. Анализ работ по обработке цифровых изображений и видеосигналу и ссылки на них приведены в соответствующих разделах диссертации. Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка статистических методов обработки и анализа цифрового видеосигнала и создание пакета программ, позволяющих провести оценку мощности локального стационарного источника с известными параметрами по видеоизображению аэрозольных выбросов в атмосферу. Научная новизна работы. Разработаны статистические методы обработки и анализа видеоизображений аэрозольных шлейфов и реализованы в виде программ па языке Си, создан экспериментальный программноаппаратный комплекс для обработки и анализа видеоизображений на базе персонального компьютера (Pentium-6 MMX). С помощью данного программно-аппаратного комплекса были обработаны данные видеонаблюдений эксперимента по моделированию распространения аэрозольной струи на контрастном фоне. Данный эксперимент был поставлен в Институте химии кинетики и горения с целью определение вида зависимости яркости изображения в зависимости от мощности источника при постоянных параметрах -скорости переноса, среднем эффективном диаметре аэрозоля, освещении, однородности фона []. Ранее было установлено, что сумма максимальных яркостей профиля шлейфа линейно зависит от мощности источника при фиксированных параметрах. В работе теоретически показано и экспериментально подтверждено, что распределение концентрации вместе с оптическими свойствами частиц и освещенностью однозначно определяет распределение интенсивности света, рассеянного на аэрозольном шлейфе. В качестве варианта статистической обработки было предложено представлять исходные видеопоследовательности в виде динамических синтезированных изображений. Был разработан алгоритм преобразования, основанный на изменении корреляционных связей последовательных изображений и специальное программное обеспечение на языке Си. Применение указанного преобразования к исходным видеопоследовательностям приводит к уменьшению аддитивного шума и расширению динамического диапазона изображений. Так же при помощи созданных программ статистической обработки были построены синтезированные изображения, представляющие собой результат осреднения видеосигнала за весь интервал наблюдений. Распределение яркостного контраста на таком изображении соответствует временному интегралу распределения концентрации примеси. Данные изображения могут быть использованы при расчетах вертикального коэффициента турбулентной диффузии. Новыми так же являются данные телефотометрических наблюдений аэрозольных шлейфов котельных промышленных предприятий Центрального района г. Барнаула. Практическая ценность. Среднее значение яркости изображений аэрозольною шлейфа, нормированные на яркость фона, линейно зависят от мощности аэрозольного источника при фиксированных параметрах, определяющих диффузию аэрозольного шлейфа в атмосфере и его освещенности. Алгоритм преобразования исходных цифровых видеоизображений в динамические синтезированные изображения. Алгоритм построения синтезированных изображений аэрозольных шлейфов на основе динамических изображении.