10.14489/td.2017.10.pp.044-051

2017, 10 октябрь (October)

DOI: 10.14489/td.2017.10.pp.044-051

Махов В. Е., Потапов А. И., Шалдаев С. Е.
ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНИЦ ИЗОБРАЖЕНИЯ МЕТОДОМ ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТРАСТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ. Часть 1
(c. 44-51)

Аннотация. Проведены исследования методов определения функции контрастной границы в оптическом изображении контролируемого изделия методом его преобразования в изображение кривой. Определены основные факторы, влияющие на погрешность определения координат границ теневого изображения при использовании различных алгоритмов формирования кривой контраста. Разработан исследовательский виртуальный прибор, позволяющий формировать выборку функции контрастной границы изображения различными методами, проводить исследования распределения освещенности в вертикальной или наклонной линии профиля изображения кривой. Показана возможность по кривым контраста проводить более точный контроль геометрической формы конструктивных фрагментов изделий (менее 1 пикселя), в том числе имеющих ступенчатый профиль и изломы профиля поверхности.

Ключевые слова: система видеоконтроля, оптико-электронная система, фильтрация изображения, граница теневого изображения, линия профиля изображения, виртуальный прибор (ВП).

Makhov V. E., Potapov A. I., Shaldaev S. E.
INVESTIGATION OF THE BORDER LIMITS BY THE METHOD OF DISTRIBUTION OF CONTRAST WITH USING THE OPTICAL-ELECTRONIC SYSTEM. Part 1
(pp. 44-51)

Abstract. Background. Optoelectronic systems recording the image of a controlled object are widely used in automated systems for industrial control of the shape and linear dimensions of products and process equipment. It is often not possible to ensure the conditions for carrying out high-precision measurements of the shape of products in the process, which reduces the productivity of the main production. Therefore, the actual task of modern automated production is the development of methods and means for high-precision measurements of geometric parameters of the shape of products in a wide range of changes in external conditions. Materials and/or methods. In order to create optimal conditions for use of algorithms for measuring fragments form parts used in the method of converting the original image into curves limits of its contrast. The analysis methods of forming curves of contrasts and light character of distribution in the profile lines showed the need to consider the effects of pixilation, and algorithmic processing. The method of analysis of the luminance distribution in the specified profile lines is proposed to calculate the coordinates of the image function boundaries. The virtual instrument based on computer technology company National Instruments is developed and used for modeling studies of algorithms and the accuracy of measuring the shape of the shadow image. Results. It gives the analysis of methods of formation of the contrast curves and light distribution patterns in a given profile lines of the image. The features of the profile line of illumination depending on the method of formation of the contrast curve and tilt boundary curves are investigated. It is necessary to take into consideration the image pixilation and algorithmic processing. The analysis methods of forming curves of contrasts and light character of distribution in the profile lines showed the need to consider the effects of pixilation and algorithmic processing. In order to improve the accuracy of the measurement, methods for eliminating the influence of interfering factors are considered, such as oblique scanning of the profile line, incl. perpendicular to the tangent to the shape of the surface. It is shown that the elimination of the effect of pixilation and local defects in the image is achieved by scanning the angle of the line profile at each measurement point. It is proved that the maximum accuracy of the coordinate of the jump and break the picture profile is achieved by horizontal scan line profile. Conclusion. Studies have shown that the use of an imaging contrast curves allows several times to increase the accuracy of measurement of the surface shape while reducing the requirements for the measuring system. At the same time it proves the possibility of a more precise definition of the coordinates of the jump and break in the borders of the image - less than one pixel. It is shown extension of the scope of precision measurements of geometric shapes in an image with unilateral or partial access to the measured object.

Keywords: video monitoring system, optoelectronic system, filtering the image, the boundary of the shadow image, profile picture line, virtual instrument (VI).

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. Е. Махов (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия;Военно-космическая академия им. А. Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. И. Потапов (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
С. Е. Шалдаев (Военно-космическая академия им. А. Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

V. E. Makhov (Saint-Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russia; Mozhaisky Military Space Academy, St. Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. I. Potapov (Saint-Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
S. E. Shaldaev (Mozhaisky Military Space Academy, St. Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Мировой лидер высокоточных измерений. Оптические системы. Сайт компании Mitutoyo [Электронный ресурс]. URL: http://mitutoyo.ru/ru_ru/products/optical-measuring/ (доступ свободный) (дата обращения: 22.11.2016).
2. Визильтер Ю. В., Желтов С. Ю., Князь В. А. и др. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW IMAQ Vision. М.: ДМК Пресс, 2007. 464 с.
3. Makhov V. E., Potapov A. I. Heterodyne-screen method of inspection of part quality (a review) // Russian Journal of Nondestructive Testing. 1990. V. 25. Is. 10. P. 756 – 770.
4. Махов В. Е., Потапов А. И. Использование алгоритмов вейвлет-анализа для построения оптических измерительных систем // Контроль. Диагностика. 2013. № 1. С. 12 – 21.
5. Махов В. Е., Потапов А. И. Использование вейвлет-анализа для диагностики системы технического зрения // Контроль. Диагностика. 2011. № 9. С. 11 – 18.
6. Махов В. Е., Потапов А. И. Исследование измерительной оптической системы в условиях механической нестабильности объекта контроля // Контроль. Диагностика. 2013. № 2. С. 12 – 23.
7. Махов В. Е., Репин О. С., Потапов А. И. Измерение линейных размеров системами технического зрения в когерентном свете // Контроль. Диагностика. 2014. № 4. С. 12 – 19.
8. Махов В. Е., Потапов А. И. Анализ эффективности оптического метода контроля капилляров. Теоретические основы оптического контроля капилляров // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2013. № 7. С. 48 – 56.
9. Махов В. Е. Использование непрерывного вейвлет-преобразования в интерферометрии // Компоненты и технологии. 2015. Т. 11. № 172. С. 132 – 136.
10. Махов В. Е. Использование алгоритмов вейвлет-анализа в исследовании кинетики формирования порошково-обжиговых покрытий // Конструкции из композиционных материалов. 2010. № 3. С. 28 – 36.
11. Махов В. Е. Исследование алгоритмов вейвлет- преобразования для определения координат световых меток // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Техника телевидения. Вып. 2. СПб.: ФГУП НИИТ, 2012. С. 78 – 89.
12. Краснобаев А. А. Обзор алгоритмов детектирования простых элементов изображения и анализ возможности их аппаратной реализации: препринт ИПМ им. М. В. Келдыша РАН. М., 2005. 20 с.
13. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. М.: Техносфера, 2005. 1007 с.
14. Махов В. Е., Лиференко В. Д., Борисов Е. Г. Общий подход к оцифровке графических зависимостей в изображении в среде LabView // Компоненты и технологии. 2016. Т. 9. № 182. С. 141 – 146.
15. Махов Е. М., Потапов А. И., Махов В. Е. Прикладная оптика: учеб. пособие. СПб.: СЗТУ, 2004. 348 с.
16. Махов В. Е., Потапов А. И. Использование алгоритма непрерывного вейвлет-преобразования в системах технического зрения // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54. № 9. С. 10 – 15.

Eng

1. World leader of high-precision measurements. Optical systems. The site of the company Mitutoyo. Available at: http://mitutoyo.ru/ru_ru/products/optical-measuring/ (Accessed: 22.11.2016). [in Russian language]
2. Vizil'ter Iu. V., Zheltov S. Iu., Kniaz' V. A. et al. (2007). Processing and analysis of digital images with examples in LabVIEW IMAQ Vision. Moscow: DMK Press. [in Russian language]
3. Makhov V. E., Potapov A. I. (1990). Heterodyne-screen method of inspection of part quality (a review). Russian Journal of Nondestructive Testing, 25(10), pp. 756-770.
4. Makhov V. E., Potapov A. I. (2013). Using wavelet transform for developing the optical measuring system. Kontrol'. Diagnostika, (1), pp. 12-21. [in Russian language]
5. Makhov V. E., Potapov A. I. (2011). Use the wavelet analysis for diagnostics of technical sight system. Kontrol'. Diagnostika, (9), pp. 11-18. [in Russian language]
6. Makhov V. E., Potapov A. I. (2013). Research measuring the optical system in a non-mechanical stability of the control object. Kontrol'. Diagnostika, (2), pp. 12-23.
7. Makhov V. E., Repin O. S., Potapov A. I. (2014). measurement of linear dimensions of machine vision systems in coherent light. Kontrol'. Diagnostika, (4), pp. 12-19. doi: 10.14489/td.2014.04.pp.012-019 [in Russian language]
8. Makhov V. E., Potapov A. I. (2013). Analysis of the efficiency of the optical method of control capillaries. theoretical basis of the optical control of capillaries. Spravochnik. Inzhenernyi zhurnal s prilozheniem, (7), pp. 48-56. [in Russian language]
9. Makhov V. E. (2015). Using continuous wavelet transform in interferometry. Komponenty i tekhnologii, 172(11), pp. 132-136. [in Russian language]
10. Makhov V. E. (2010). The use of algorithms of wavelet analysis in the study of the kinetics of the formation of powder-calcined coatings. Konstruktsii iz kompozitsionnykh materialov, (3), pp. 28-36. [in Russian language]
11. Makhov V. E. (2012). Study of algorithms of wavelet-transform to determine the coordinates of light barriers. Voprosy radioelektroniki. Seriia Tekhnika televideniia, (2), pp. 78-89. [in Russian language]
12. Krasnobaev A. A. (2005). Algorithms for detecting simple image elements and analyzing the possibility of their hardware implementation: overview. Preprint of IMP im. M. V. Keldysha RAS. Moscow. [in Russian language]
13. Gonsales R., Vuds R. (2005). Digital image processing. Moscow: Tekhnosfera. [in Russian language]
14. Makhov V. E., Liferenko V. D., Borisov E. G. (2016). General approach to digitizing graphic dependencies in an image in LabView environment. Komponenty i tekhnologii, 182(9), pp. 141-146. [in Russian language]
15. Makhov E. M., Potapov A. I., Makhov V. E. (2004). Applied optics: textbook. St. Petersburg: SZTU.
16. Makhov V. E., Potapov A. I. (2011). Using the algorithm of continuous wavelet transform in vision systems. Izvestiia vuzov. Priborostroenie, 54(9), pp. 10-15. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа статьи заполните форму:

Форма заказа статьи

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please fill out the form below: