|
DOI: 10.14489/td.2021.06.pp.015-027
Махов В. Е., Потапов А. И., Широбоков В. В., Емельянов А. В.
ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ОПТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ МАЛОРАЗМЕРНЫХ УДАЛЕННЫХ СВЕТОВЫХ ОБЪЕКТОВ
(с. 15-27)
Аннотация. Представлена математическая модель яркостной структуры ансамбля малоразмерных удаленных световых объектов в плоскости фотоприемного устройства. Рассмотрена структура и принципы построения оптико-электронных систем для регистрации удаленных и малоразмерных световых объектов. Разработана методика построения алгоритмов для определения параметров ансамбля разноудаленных объектов, полученных оптико-электронной системой с цифровой камерой светового поля, учитывающей ее характерные особенности. Представлен специальный экспериментальный стенд для исследования объектов в условиях удаленности на базе телескопической системы и цифрового регистратора. Показана принципиальная возможность создания коррелятора светового поля. Дано описание ряда алгоритмов и функций, их возможностей по точности измерения координат и параметров малоразмерных световых объектов. Исследованы достоинства и недостатки алгоритмов, построенных на базе непрерывного вейвлет-преобразования. Приведен сравнительный анализ точности определения координат, размеров и признаков малоразмерных объектов различными алгоритмами. Показано, что точность определения координат и параметров малоразмерных удаленных объектов цифровыми камерами светового поля в несколько раз выше, чем обычными цифровыми камерами.
Ключевые слова: малоразмерный удаленный объект, оптико-электронная система, цифровая камера светового поля, непрерывное вейвлет-преобразование, кривые коэффициентов непрерывного вейвлет-преобразования, виртуальный прибор, алгоритм определения параметров световых объектов.
Makhov V. E., Potapov A. I., Shirobokov V. V., Emelyanov A. V.
CONSTRUCTION OF OPTICAL CONTROL ALGORITHMS FOR SMALL-SIZE DISTANT LIGHT OBJECTS
(pp. 15-27)
Abstract. A mathematical model of the brightness structure of an ensemble of small-sized distant light objects in the plane of a photodetector is presented. The structure and principles of construction of optoelectronic systems for registration of distant and small-sized light objects are considered. A method for constructing of algorithms for determining the parameters of an ensemble of objects of different distances, obtained by an optoelectronic system with a digital camera of the light field, taking into account its characteristic features, is developed. A special experimental stand for the study of objects in distant conditions based on a telescopic system and a digital registrator is presented. The principal possibility of creating a light field correlator is shown. A number of algorithms and functions are described, as well as their capabilities to accurately measure the coordinates and parameters of small-sized light objects. The advantages and disadvantages of algorithms based on the continuous wavelet transform are investigated. A comparative analysis of the accuracy of determining the coordinates, dimensions, and features of small-sized objects by various algorithms is presented. It is shown, that the accuracy of determining the coordinates and parameters of small-sized remote objects by digital cameras of the light field is several times higher than by traditional digital cameras.
Keywords:
В. Е. Махов (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 гор-ный университет, Санкт-Петербург, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
В. В. Широбоков, А. В. Емельянов (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.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. E. Makhov (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 (Sant-Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. V. Shirobokov, A. V. Emelyanov (Mozhaisky Military Space Academy, St. Petersburg, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Свиридов К. Н. О достижении предельного разрешения аэрокосмических систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) // Ракетно-космическое приборостроение и информационные технологии. 2015. М.: ОАО РКС, 2015. С. 489 – 499.
2. Luhmann T., Robson S., Kyle S., Boehm J. Close-Range Photogrammetry and 3D Imaging: de Gruyter. Berlin, 2014. 702 p.
3. Теребиж В. Ю. Современные оптические телескопы. М.: Физматлит, 2007. 80 с.
4. Грузман И. С. Киричук В. С., Косых В. П. и др. Цифровая обработка изображений в информационных системах: учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. 168 с.
5. Holst G. C., Lomheim T. S. CMOS/CCD Sensors and Camera. Systems. 2-nd ed.: SPIE Press Books, 2011. 408 p.
6. Махов В. Е., Емельянов А. В., Потапов А. И., Петрушенко В. М. Точность измерительных систем на базе лазерных модулей // Контроль. Диагностика. Т. 23, № 8. 2020. С. 44 – 53.
7. Kučera Jan. Computational photography of light-field camera and application to panoramic photography / Department of Software and Computer Science Education Supervisor of the master thesis: Ing. Filip Šroubek, Ph.D. Study programme: Computer Science, Software Systems Specialization: Computer Graphics. Prague, 2014. 98 p.
8. Ng R. Digital light field photography: A dissertation submitted to the department of computer science and the committee on graduate studies of Stanford university in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy, 2006. 187 p.
9. Махов В. Е., Шалдаев С. Е., Потапов А. И., Смородинский Я. Г. Влияние качества изображений в оптико-электронных системах на точность определения исследуемых параметров объектов // Дефектоскопия. 2020. № 7. С. 28 – 43.
10. Travis J., Kring J. LabVIEW for Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun. 3rd еd. Prentice Hall, 2006. 1032 p.
11. Klinger T. Image processing with Labview and Imaq Vision. Prentice Hall Professional, 2003. 319 p. (National Instruments Virtual Instrumentation Series).
12. Wavelet Analysis and Its Applications, and Active Media Technology: in 2 vols // Proceedings of the International Computer Congress, 2004. 400 p.
13. Лиференко В., Закутаев А., Махов В. Компьютерная реализация методов вейвлет-анализа в среде разработки виртуальных приборов NI LabVIEW LABVIEW // Компоненты и технологии. 2015. Т. 170, № 9. С. 132 – 139.
14. Ольт Ю., Максаров В. В., Махов В. Е. Интеллектуальные системы оценки качества обработки резьбовых поверхностей и контроля дефектов на основе цифровой регистрации светового поля // Дефектоскопия. 2020. № 11. С. 46 – 57.
15. Вольф М., Борн В. Основы оптики. Изд. 2-е.: пер. с англ. М.: Наука, 1973. 720 с.
16. Махов В. Е, Потапов А. И. Использование вейвлетанализа для диагностики системы технического зрения // Контроль. Диагностика. 2011. № 9. С. 11 – 18.
17. Чуи Ч. К. Введение в вейвлеты. М.: Мир, 2001. 412 с.
18. Коноплев А. О. Вейвлет-анализ двумерных изображений // Лесной вестник. 2007. № 2. С. 77 – 82.
19. Шанин В. И. Исследование возможности оптической согласованной фильтрации для контроля геометрии деталей в точном приборостроении // Оптико-механическая промышленность. 1982. Т. 7. С. 15 – 17.
20. Makhov V., Sytko I. The measuring accuracy study of the light mark coordinates of laser modules // E3S Web of Conferences. 2020. V. 164. P. 08015.
21. Feder J. Fractals. Springer Science + Business Media, LLC, 1988. 305 р.
1. Sviridov K. N. (2015). On reaching the maximum resolution of aerospace Earth remote sensing systems (ERS). Raketno-kosmicheskoe priborostroenie i informatsionnye tekhnologii, pp. 489 – 499. Moscow: OAO RKS. [in Russian language]
2. Luhmann T., Robson S., Kyle S., Boehm J. (2014). Close-Range Photogrammetry and 3D Imaging: de Gruyter. Berlin.
3. Terebizh V. Yu. (2007). Modern optical telescopes. Moscow: Fizmatlit. [in Russian language]
4. Gruzman I. S. Kirichuk V. S., Kosyh V. P. et al. (2000). Digital image processing in information systems: a textbook. Novosibirsk: Izdatel'stvo NGTU. [in Russian language]
5. Holst G. C., Lomheim T. S. (2011). CMOS/CCD Sensors and Camera. Systems. 2nd ed. SPIE Press Books.
6. Mahov V. E., Emel'yanov A. V., Potapov A. I., Petrushenko V. M. (2020). Accuracy of measuring systems based on laser modules. Kontrol'. Diagnostika, Vol. 23, (8), pp. 44 – 53. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2020.08.pp.044-053
7. Kučera Jan. (2014). Computational photography of light-field camera and application to panoramic photography. Department of Software and Computer Science Education Supervisor of the master thesis: Ing. Filip Šroubek, Ph.D. Study programme: Computer Science, Software Systems Specialization: Computer Graphics. Prague.
8. Ng R. (2006). Digital light field photography: A dissertation submitted to the department of computer science and the committee on graduate studies of Stanford university in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy.
9. Mahov V. E., Shaldaev S. E., Potapov A. I., Smorodinskiy Ya. G. (2020). Influence of image quality in optoelectronic systems on the accuracy of determining the studied parameters of objects. Defektoskopiya, (7), pp. 28 – 43. [in Russian language]
10. Travis J., Kring J. (2006). LabVIEW for Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun. 3rd еd. Prentice Hall.
11. Klinger T. (2003). Image processing with Labview and Imaq Vision. Prentice Hall Professional. (National Instruments Virtual Instrumentation Series).
12. Wavelet Analysis and Its Applications, and Active Media Technology: in 2 volumes. (2004). Proceedings of the International Computer Congress.
13. Liferenko V., Zakutaev A., Mahov V. (2015). Computer implementation of wavelet analysis methods in the NI LabVIEW LABVIEW virtual instrument development environment. Komponenty i tekhnologii, Vol. 170, (9), pp. 132 – 139. [in Russian language]
14. Ol't Yu., Maksarov V. V., Mahov V. E. (2020). Intelligent systems for assessing the quality of machining of threaded surfaces and control of defects based on digital registration of the light field. Defektoskopiya, (11), pp. 46 – 57. [in Russian language]
15. Vol'f M., Born V. (1973). Fundamentals of optics. 2nd ed. Moscow: Nauka. [in Russian language]
16. Mahov V. E, Potapov A. I. (2001). Using wavelet analysis to diagnose a computer vision system. Kontrol'. Diagnostika, (9), pp. 11 – 18. [in Russian language]
17. Chui Ch. K. (2001). Introduction to wavelets. Moscow: Mir. [in Russian language]
18. Konoplev A. O. (2007). Wavelet analysis of 2D images. Lesnoy vestnik, (2), pp. 77 – 82. [in Russian language]
19. Shanin V. I. (1982). Investigation of the Possibility of Optical Matched Filtering for Controlling the Geometry of Parts in Precision Instrumentation. Optiko-mekhanicheskaya promyshlennost', Vol. 7, pp. 15 – 17. [in Russian language]
20. Makhov V., Sytko I. (2020). The measuring accuracy study of the light mark coordinates of laser modules. E3S Web of Conferences, Vol. 164.
21. Feder J. (1988). Fractals. Springer Science + Business Media. Limited liability company.
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 450 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 скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2021.06.pp.015-027
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 450 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 copy the article doi:
10.14489/td.2021.06.pp.015-027
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»