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
Вычислительные машины, системы и сети

Диссертационная работа:

Крупенников, Илья Владимирович. Разработка методов и алгоритмов обработки данных систем машинного зрения в реальном масштабе времени : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.15 / Крупенников Илья Владимирович; [Место защиты: Моск. гос. ин-т электроники и математики].- Москва, 2011.- 136 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2360

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы В последние годы увеличилось число задач, относящихся к различным областям, таких как авиационные комплексы, интеллектуальные робототехнические комплексы, комплексы дистанционного зондирования и системы автоматического управления движущимися объектами, требующих автоматизации обработки визуальной информации, осуществляемой цифровыми вычислительными машинами. Для решения этих задач создаются системы обработки визуальной информации. Их проектирование в настоящее время является сложной и актуальной проблемой. Одним из основных направлений создания таких систем является построение наземных бортовых видеоинформационных комплексов, предназначенных для оценки местоположения движущихся объектов.

Функционирование наземных подвижных комплексов, в целях надежности выполнения поставленной задачи, не должно быть автономным, однако возникают задачи, когда принятие решений следует осуществлять, непрерывно анализируя большой массив информации. Для таких целей должны использоваться бортовые системы, автономно функционирующие в реальном масштабе времени.

Характерной чертой существующих бортовых систем является обработка видеоинформации, позволяющая получать сведения о геометрии препятствий (координаты вершин и координаты нормалей), с дальнейшей привязкой их к текстурным координатам изображения. Требование обработки в реальном масштабе времени играет важную роль при использовании результатов в формировании законов управления подвижными объектами.

Другой характерной чертой существующих видеоинформационных систем является наличие в их составе устройств специального подсвета, облегчающего извлечение информации из изображений. Однако такие устройства преимущественно используются на стационарных комплексах.

В этой связи актуальной является постановка и решение задачи обработки данных видеоинформационной вычислительной системы, что при достаточном быстродействии позволит обеспечить задачу формирования управляющих сигналов в реальном масштабе времени. Решение такой задачи требует нахождения новых подходов.

Целью диссертации является повышение эффективности

видеоинформационной вычислительной системы машинного зрения, позволяющей осуществлять в реальном масштабе времени оценку местоположения подвижного объекта относительно препятствий на подстилающей поверхности.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

разработана структура многомодульной высокопроизводительной вычислительной системы обработки данных стереоизображений в реальном масштабе времени по информации, получаемой с двух видеодатчиков;

разработан многоэтапный алгоритм функционирования модуля стереоотождествления изображений;

разработан алгоритм функционирования модуля определения трехмерных
координат точек, задающих образ препятствий;

разработан алгоритм функционирования модуля вычисления оценки местоположения препятствий на подстилающей поверхности относительно видеоинформационной системы объекта;

создан метод формирования данных о появлении препятствий в области подстилающей поверхности.

Методы исследований. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования.

Теоретические методы основаны на методах теории компьютерного зрения, математической обработки изображений, цифровой фотограмметрии, корреляционной теории, математической статистики, теории оптимизации и функционального анализа, основы которых были заложены в работах Желтова С.Ю., Красилыцикова М.Н., Себрякова Г.Г., Визильтера Ю.В., Путятина Е.П., Форсайта Д.А. и др.

Экспериментальные методы исследования базировались на положениях теории статистического и полунатурного моделирования.

Научная новизна диссертации состоит в том, что в ней впервые решается задача построения трехмерной модели изображения подстилающей поверхности корреляционными методами с подвижной платформы, снабженной видеоинформационной системой, в реальном масштабе времени. При этом система располагает лишь двумя ПЗС-камерами и вьшислительным модулем и не использует устройств специального подсвета, облегчающих извлечение информации из изображений, которые входят в состав стационарных комплексов технического зрения. Также система способна производить обнаружение всех находящихся в зоне наблюдения, протяженностью от 5 до 150 метров и шириной до 10 метров, подвижного средства препятствий, рассчитывая расстояние до них и вычислять их положение относительно подстилающей поверхности с точностью до 8 мм.

Практическая ценность результатов диссертации заключается в создании алгоритмического и программного обеспечения модулей видеоинформационной вычислительной системы, входящих в состав систем оперативного получения информации о наблюдаемой местности.

Достоверность результатов проведенных исследований подтверждена большим объемом математического и полунатурного моделирования на серии тестовых изображений, полученных со стереосистемы, установленной на подвижной платформе.

Внедрение результатов работы

Результаты, полученные в диссертационной работе, были использованы при выполнении:

НИР «Скорость», по Федеральной целевой программе «Национальная технологическая база» (раздел «Информационные технологии»),

НИОКР «Топаз», по заказам ФГУП «МНИИ Интеграл» и Правительства г. Москвы,

НИОКР «Создание программно-аппаратных средств для обучения контролеров навыкам идентификации личности», по заказу ПНИЦ ФСБ России,

НИР «Формат», «Монитор», «Калибр».

Также, алгоритмы функционирования модулей использовались в составе систем безопасности подвижных средств для оценки их собственного положения и

обнаружения препятствия и при решении задач контроля геометрических

характеристик изделий, в реальном масштабе времени, в системах автоматизации производственных процессов. На защиту выносятся:

1. Результаты разработки алгоритмического и программного обеспечения
многомодульной высокопроизводительной вычислительной системы
обработки данных стереоизображений, включающие:

многоуровневый алгоритм функционирования модуля быстрого стереоотождествления снимков, на основе яркостного и градиентного представлений изображений с пирамидальной структурой, - алгоритм функционирования в реальном масштабе времени модуля, построения облака точек подстилающей поверхности.

2. Метод формирования области нахождения препятствий относительно
видеоинформационной системы и заданной подстилающей поверхности.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях:

Конференция РОФДЗ МИИГАИК «Фотограмметрия в задачах получения и управления данными», Москва, декабрь 2005 г.

Конференция молодых специалистов ГосНИИАС, Москва, февраль 2006г.

XIV международный научно-технический семинар «Современные технологии в
задачах управления, автоматики и обработки информации» Алушта, сентябрь 2005г.

XV международный научно-технический семинар «Современные технологии в
задачах управления, автоматики и обработки информации», Алушта, сентябрь 2006г.

XVI международный научно-технический семинар «Современные технологии в
задачах управления, автоматики и обработки информации», Алушта, сентябрь 2007г.

Вторая международная Российско-китайская конференция "Проектирование аэрокосмической техники" г.Москва 2007г.

Всеросийская выставка «Системы машинного зрения», Москва, февраль 2008г.

Выставка VIT Expo 2008 "Машинное зрение и системы обработки изображений и системы автоматической идентификации", Москва, март 2008г.

Всеросийская выставка «Системы машинного зрения», Москва, февраль 2008г.

Международный научно-технический семинар "Визуальный компьютинг в фундаментальной науке и академических исследованиях", Москва, 2009г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, в том числе две статьи в издании из Перечня ВАК. Общий объем печатных работ - 12 печатных листов, в том числе личный вклад - 6 печатных листов. Результаты исследования отражены в отчетах по НИР.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, выводов и списка литературы из 90 наименований. Общий объем 138 страниц, 3 таблицы, 57 рисунков.


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