Исследование и разработка оптико-электронных информационно-управляющих систем на основе метода теневой локации

• Автор: Литманович, Андрей Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Методы обработки видеоинформации в системах построения
пользовательских интерфейсов
1.1. Классификация оптико-электронных систем для использования в
пользовательских интерфейсах
1.2. Системы стереовидения
1.3. Системы с восстановлением формы по фокусировке
1.4. Системы с измерением пролетного времени
1.5. Системы с использованием структурированного освещения
1.6. Восстановление формы по затенению
1.7. Восстановление формы по тени
Цели и задачи исследования
Глава 2. Разработка оптико-электронных систем основанных на методе

теневой локации
2.1. Измерение пространственных координат методом теневой
локации с использованием стереосистемы
2.2. Измерение пространственных координат методом теневой локации

однокамерной системой
2.3. Измерение пространственных координат с использованием
пространственно-распределенной сенсорной поверхности
Глава 3. Исследование точностных характеристик на основе
математической модели системы
Глава 4. Разработка и практическая реализация оптико-электронной информационно-управляющей системы
4.1. Основные технические решения по использованию теневых составляющих
4.2. Реализация аппаратно-программного модуля
4.3. Разработка пользовательского интерфейса
Заключение

Введение
Актуальность проблемы.
Удешевление жидкокристаллических мониторов, интегрированных с сенсорными панелями, выполненными на основе ультразвуковых, инфракрасных и емкостных технологий, способствовало широкому использованию интуитивно понятного взаимодействия с программным обеспечением. Появились системы [1] анализирующие изображение окружающей сцены в непосредственной близости от экрана монитора и распознающие набор определенных жестов оператора.
Для игровой индустрии впечатляющим прорывом стала разработанная Microsoft консоль Kinect [2], осуществляющая измерения пространственного положения человеческого тела. Эта система позволяет фактически осуществить «погружение» человека-оператора в виртуальное пространство, дает новые формы взаимодействия с программным обеспечением. Это тем более становится актуальным, в связи с появлением 3D дисплеев. Становится возможным «придать объем» управляющим элементам (кнопкам, переключателям и т. п.), расположить их на разных уровнях и глубине виртуального пространства.
Принципы построения управляющих систем, использующих в контуре обратной связи стереотелевизионный датчик пространственного положения, рассматривался еще в ставшей классической монографии Г. П. Катыса «Оптические системы роботов-манипуляторов», изданной в 1977 году [3]. Еще более давнюю историю имеют системы измерения пространственного положения, основанные на использовании зондирующего излучения, обозначаемые термином «оптико-локационные». Эти системы позволяют решать задачи наведения на цель в военных и космических приложениях (угловые координаты цели) и измерять ориентацию кооперированных (оборудованных отражателями) объектов. Использование в этих системах

Рис. 1.22. Оптико-функциональная схема стереосистемы на основе пространственной свертки.
Операция свертки осуществляется на этапе построения изображения фокусирующей системой, включающей в себя цилиндрическую линзу, вследствие чего сканирование 20-поверхности растра изображения заменяется на сканирование вдоль одной координаты, что поясняется рис. 1.23, где:
1 - линейчатый ПЗС-приемник изображения,
2 - цилиндрическая линза,
3 - фокусирующая линза (объектив),
4 - излучающий маркер,
5 - изображение излучающего маркера в плоскости изображения.

Рис. 1.23. Иллюстрация пространственной свертки.