Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Нгуен Лием Хиеу. Алгоритмы обработки изображений в телевизионных измерительных системах контроля движения транспортных средств : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.16 Тула, 2007 216 с., Библиогр.: с. 185-192 РГБ ОД, 61:07-5/4659

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. В настоящее время по мере развития средств вычислительной техники появляются все новые возможности для прикладного использования телевизионных измерительных систем (ТИС) Важным направлением при создании таких систем является разработка эффективных алгоритмов и программного обеспечения для анализа изображений движущихся объектов

Системы видеонаблюдения широко применяют в целях охраны, для контроля и управления дорожным движением, на железнодорожном транспорте и в других отраслях Однако алгоритмы обработки информации, используемые в подобных системах, позволяют обеспечить выполнение только простейших операций, таких как обнаружение движущегося объекта на сравнительно простом фоне и оценка скорости его перемещения Подобные системы, в сущности, являются системами видеонаблюдения, а не измерительными системами

Существенное увеличение быстродействия и объемов памяти вычислительных устройств снимает ограничения на сложность алгоритмов, а прогресс технологии микроэлектроники привел к существенному снижению стоимости матричных фотоприемников и изделий микропроцессорной техники

Одним из перспективных направлений применения телевизионных измерительных систем нового поколения является контроль дорожного движения Данное применение имеет как общие черты с некоторыми другими типами телевизионных измерительных систем (выделение подвижного объекта на сложном фоне), так и ряд специфических требований

В настоящее время телевизионные измерительные системы для контроля дорожного движения нового поколения находятся в стадии разработки При их реализации встречается большое число проблем и трудностей Такие проблемы до сих пор не решены или решаются с потерей информации и качественных показателей систем Все возникающие проблемы можно разделить на аппаратные (связанные с повышением рабочих параметров оптико-электронных устройств измерительной системы) и алгоритмические, заключающиеся в определенных процедурах обработки массивов данных, описывающих характеристики наблюдаемых изображений, поскольку при громадном количестве известных алгоритмов обработки изображений решение задачи измерений требует исследования и разработки конкретной последовательности определенных операций преобразования исходной информации, обеспечивающей решение поставленной задачи с минимальной погрешностью и минимальной вычислительной трудоемкостью

Особенности разработки ТИС для контроля дорожного движения заключаются в следующем объект измерения является большеразмерным (т е занимает значительную часть кадра и невозможно ограничение области обработки), цвет объекта измерения может быть произвольным (что затрудняет использование спектральных узкополосных фильтров для подавления фона), на изображениях присутствует динамический фон из-за колебаний растительности, что затрудняет процедуру выделения движения в кадре, в поле

зрения может находиться большое количество аналогичных объектов, от которых надо отселектировать объект измерения В конечном счете, все перечисленные причины приводят к усложнению алгоритма обработки (выделение и измерение параметров полезного объекта возможно только на основе комплексного алгоритма, учитывающего совокупность признаков объекта), повышению объема вычислений и времени измерений

Проведенный анализ состояния телевизионных измерительных систем для контроля дорожного движения позволяет сформулировать цель и задачи диссертационной работы

Цель работы Повышение качественных характеристик телевизионных измерительных систем для контроля движения транспортных средств на основе разработки и совершенствования принципов построения систем и алгоритмов обработки видеопоследовательностей изображений

Для достижения цели диссертации необходимо решить следующие задачи

разработать общий алгоритм работы измерительных систем контроля движения транспортных средств, т е определить состав, содержание и последовательность операций обработки изображений,

провести анализ характеристик фонов и транспортных объектов и разработать алгоритмы компенсации влияния фона и выделения подвижных объектов,

разработать специализированный комплексный алгоритм селекции полезных объектов на изображениях,

разработать алгоритмы определения координат и динамических параметров (вектора скорости) транспортных объектов,

исследовать возможность использования оптических методов обработки информации в телевизионных измерительных системах,

провести анализ источников погрешностей телевизионных измерительных систем и разработать пути их снижения

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Алгоритм измерения скорости и предварительной классификации транспортных средств в телевизионной измерительной системе

  2. Комплексный алгоритм селекции полезных объектов на изображениях телевизионных измерительных систем контроля движения транспортных средств

  3. Алгоритмы компенсации влияния фона, выделения подвижных объектов, определения координат и динамических параметров (вектора скорости) транспортных объектов на телевизионных изображениях

  4. Компьютерные модели алгоритмов обработки изображений и результаты экспериментального исследования макета измерительной системы для определения координат и скорости транспортных средств

Методы исследований. В работе применялись методы двумерного преобразования Фурье и вейвлет-преобразования, методы линейной и

нелинейной обработки изображений, численные методы, методы экспериментальной радиооптики

Научная новизна состоит в получении новых научных знаний и разработке прикладных алгоритмов обработки изображений в телевизионных измерительных системах для контроля скорости транспортных средств, включающих в себя

разработан комплексный алгоритм селекции полезных объектов на изображениях телевизионных измерительных систем контроля движения транспортных средств, обеспечивающий высокую вероятность обнаружения при воздействии фона и динамических помех,

предложены алгоритмы спектральной (цветовой) селекции транспортных средств, позволяющие подавить посторонние объекты в поле зрения измерительной системы,

предложены алгоритмы компенсации влияния фона на телевизионных изображениях на основе вейвлет-преобразования,

создана база данных комплексных характеристик изображений в телевизионных измерительных системах контроля дорожного движения, включающие яркостные характеристики, Фурье и вейвлет-спектры и корреляционные характеристики изображений природных и дорожных фонов, а также транспортных средств, позволяющая конкретизировать параметры алгоритмов обработки изображений в различных условиях,

проведено моделирование алгоритма работы измерительной системы и экспериментальное исследование макета телевизионной измерительной системы, показавшие высокую эффективность предложенных алгоритмов обработки

Практическая ценность результатов работы определяется следующими факторами

  1. Определены конкретные требования к структуре телевизионных измерительных систем для контроля скорости транспортных средств и фотоприемному устройству системы

  2. Разработан общий алгоритм и конкретные алгоритмы выделения информации о скорости транспортного средства по видеопоследовательности кадров изображений в условиях воздействия помех, что позволило существенно повысить достоверность измерительной информации и точность измерений

  3. Разработан комплекс программ для моделирования процессов и обработки видеопоследовательностей изображений в телевизионных измерительных системах

  4. Разработан и экспериментально исследован макет телевизионной измерительной системы для измерения скорости транспортных средств

Реализация результатов работы. Разработанные в диссертации алгоритмы цифровой и оптической обработки изображений были внедрены в учебный процесс при подготовке специалистов направления 210300 «Радиотехника» В частности, алгоритмы цифровой обработки изображений внедрены в лекционный и лабораторный циклы по дисциплине «Основы

телевидения и видеотехники», на основе экспериментальных конструкций когерентных оптических процессоров разработаны и внедрены две лабораторные работы по дисциплине «Оптические методы и устройства в радиотехнике»

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на I Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Идеи молодых - новой России», Тула 2004г, Международной молодежной научной конференции XXXI Гагаринские чтения - Москва, МАТИ 6-8 апреля 2005г, III Всероссийской научно-технической конференции «Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов», Пенза, 24-25 мая 2005г, на электронных конференциях Российской Академии Естествознания «Новые информационные технологии и системы» в 2005-2007гг

Публикации. Основное содержание работы отражено в 19 публикациях, включающих 13 статей, 6 тезисов докладов на международных и Российских НТК

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений, изложенных на 192 страницах основного текста и содержащих 66 рисунка, 19 таблицы, списка литературы из 84 наименований и 9 приложений

Подобные работы
Петешов Андрей Викторович
Методы и алгоритмы обработки изображений для автоматизированного контроля геометрических параметров объектов с неоднородной структурой поверхности
Кананадзе Сергей Сергеевич
Методическое и программно-алгоритмическое обеспечение информационно-измерительной системы автоматизированной обработки, анализа и классификации инфракрасных изображений
Иванов Виктор Эдуардович
Алгоритмы и средства классификации моноимпульсных сигналов на основе дискретного вейвлет-преобразования в информационно-измерительных системах
Куликов Денис Александрович
Алгоритмы и средства повышения помехоустойчивости передачи измерительных данных в автоматизированной системе контроля горного давления
Бурдинский Игорь Николаевич
Алгоритмы и средства измерения характеристик автомобильных двигателей с электронной системой управления
Уланов Андрей Викторович
Математические модели динамики, алгоритмы и информационно-измерительные средства виброакустической диагностики и неразрушающего контроля контактных устройств авиационных приборов
Стеклова Галина Алексеевна
Разработка и исследование алгоритмов идентификации непрерывных стационарных случайных процессов средствами ИВК
Петухов Константин Юрьевич
Алгоритмы обработки аналоговых сигналов при цифровых измерениях в информационно-измерительных системах для стрелкового оружия
Пальчик Олег Викторович
Оптимизация алгоритмов первичной обработки сигналов лазерных триангуляционных измерителей
Чистов Кирилл Сергеевич
Методы и средства автоматизированной обработки микроскопических изображений мазков периферической крови для диагностики острых лейкозов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net