Телевизионная система для контрастирования защитно окрашенных объектов

Понедельник, 23 Января 2017 г. 22:33 + в цитатник

По докладу Карякина Ю. М., Кравченко В. С., Стефанова В. А. на XIV Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение»

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

Монохромные телевизионные системы используют для повышения качества изображения предварительную спектральную селекцию лучистого потока до формирования изображения в плоскости ПЗС датчика. Спектральная селекция производится с помощью фильтров с необходимым пропусканием. В результате изменяется суммарная характеристика спектральной чувствительности телевизионной системы. Фильтры могут подбираться: для улучшения отображения основных сюжетных видов фоноцелевой обстановки; фильтры для контрастирования нескольких близких видов искомых объектов; фильтры для устранения влияния хроматических аберраций оптической системы. Монохромная телевизионная камера в сочетании с фильтром является одноканальным устройством и позволяет варьировать спектральный контраст яркости в изображении сцены. Цветные телевизионные камеры имеют три спектральных канала и позволяют отображать на мониторе объекты с контрастом не только по яркости, но и по цветности, что дает определенные преимущества для оператора. Однако цветная камера отображает объекты с колориметрической точностью, т. е. по отношению к видимости глазом не обеспечивается большая информативность. На данном этапе развития телевизионной техники возможно построение адаптивных многоканальных систем, сочетающих специально выбранные параллельно работающие информативные каналы спектральной чувствительности со сложными адаптивными алгоритмами совместной обработки видеосигналов в этих каналах. Такие системы позволят выделять для распознавания объекты с заданными спектральными особенностями, в том числе и не различимые глазом. Описываемая система относится к данному классу и обеспечивает контрастирование в изображении объектов, имеющих защитную окраску по отношению к окружающему фону (метамерных с ним). Фактически колориметрический анализ входных излучений (обеспечивающий соответствие цветностей и пропорциональную передачу яркостей) заменяется анализом на метамеризм – одноцветность разноспектральных излучений. Алгоритмы обработки спектрозональной информации основывается на работах Нюберга Н. Д., в частности, на впервые выдвинутую и доказанную им «теорему о трех точках» [1]. Теорема гласит: кривые спектральных распределений двух тождественных по цвету излучений, если эти кривые непрерывны, имеют, по меньшей мере, три точки пересечений. Координаты точек пересечения соответствуют вполне определенным длинам волн с постоянными значениями 450, 540, 600 нм. В работах Торнтона [2] доказано, что и максимальное различие ординат этих же кривых достигается на вполне определенных длинах волн, вне зависимости от вида спектральной кривой. Эти длины волн равны 496 и 575 нм. Основательный анализ метамерных расчетов имеется в работах д. т. н. проф. Дмитриева А. Я. [3].

Приведенные особенности поведения спектральных кривых объектов и фонов позволяют решить в реальном времени задачу выделения защитной раскраски под фон, которая всегда метамерна с фоном, так как получается путем смеси некоторого числа красителей.

Результат может быть получен за короткое время, так как не требуется зондирование спектральных кривых в широком диапазоне, достаточным оказывается только их сравнение в 5 определенным образом выбранных точках. Поиск точек пересечения искомого объекта на окружающем фоне предлагается организовать путем обработки в реальном масштабе времени видеосигнала от сдвоенной сканирующей апертуры датчика изображения, одновременно в 5 информативных узких спектральных зонах, соответствующих ранее оговоренным точкам пересечения и различия спектральных кривых. Для решения задачи обнаружения метамерных объектов предложен алгоритм обработки сигналов. В результате такой обработки изображение метамерных объектов оказывается оконтуренным, что позволяет оператору быстро и уверенно их обнаружить и распознать. Алгоритм выполняет обработку согласно решающему правилу. Объекты наблюдения можно разделить на несколько основных типов: разноцветные объекты, обладающие яркостным контрастом и контрастом по цветности; разнояркие объекты, имеющие только яркостный контраст, но неотличимые по цветности; метамерные объекты, отличающиеся спектральными кривыми, но имеющие одинаковый цвет. Объекты первых двух типов обладают контрастом и доступны для наблюдения телевизионной системой.

Для выделения граничных областей объекта и фона с целью контрастирования контура искомых объектов возможно применение метода сканирования сдвоенной апертурой, который достаточно просто реализовать введением линии задержки (при постоянной скорости сканирования). Решение о принадлежности соприкасающихся объектов к одному из перечисленных типов выносится на основании проверки на совпадение и различие отраженных лучистых потоков в 5 зонах спектра в соответствии с предложенным решающим правилом.

Блок-схема спектрозональной системы с анализом излучения на метамеризм

Схема работает следующим образом. Световой поток, исходящий от объекта передачи, разделяется при помощи спектроделительной системы на 5 световых потоков, соответствующим длинам волн 450, 540, 600, 495, 575 нм. Эти потоки формируют видеосигналы в соответствующих датчиках изображения на ПЗС. Полученные видеосигналы усиливаются соответствующими видеоусилителями B1, G1, R1, B2, G2. Три телевизионных сигнала B1, G1, R1, поступают на вход матрицы М для формирования сигнала яркости, и на входы трех линий задержки с временем задержки, равным времени передачи одного элемента изображения. Задержанные сигналы поступают на сравнивающие устройства, обеспечивающие сравнение с незадержанными сигналами. Разностные сигналы с выхода сравнивающих устройств проходят пороговое устройство и поступают на логическую схему «И». Аналогичным образом видеосигналы, созданные датчиками изображения B2 и G2, попадают на схему «ИЛИ», с той лишь разницей, что с выхода сравнивающих устройств поступают инвертированные сигналы. Далее сигналы со схем «ИЛИ», «И» поступают на схему «И», которая формирует сигнал логической единицы, если обнаружены метамерные объекты, и сигнал логический нуль, если объекты изомерны или разноспектральны (их можно различить на экране монитора без специальной спектрозональной обработки). В случае обнаружения метамерных объектов сигнал со схемы «И» поступает на управляющий вход монитора. В зависимости от полярности управляющего сигнала, переход от объекта к фону контрастируется темновой или яркостной отметкой. Совокупность отметок выявляет невидимый контур перехода от фона к защитно окрашенному объекту. Искомый объект распознается оператором по видимому на экране монитора контуру. Таким образом достигается эффект видимости на экране закамуфлированного объекта, неразличимого глазом, или классической монохромной (цветной) телевизионной системой.

Проведенное математическое моделирование показало верное и однозначное выделение предлагаемым алгоритмом защитно окрашенных (метамерных с фоном) объектов при любом возможном наборе и сочетании входных сигналов.

Выводы.

1. Одноканальные монохромные и цветные телевизионные системы не обеспечивают решение задачи выделения защитно окрашенных объектов на однородном фоне в реальном времени из-за большого объема алгоритмов обработки и требования обращения к банку всех возможных цветов фоноцелевой обстановки.

2. Предлагаемый метод выделения защитно окрашенных объектов в телевизионном изображении основывается на предположении о метамерности защитной раскраски с фоном, а также на быстрых алгоритмах анализа излучений на метамеризм, предложенных Н. Д. Нюбергом. Суть алгоритмов сводится к замене полноценного колориметрического анализа излучений в широкой полосе спектра на выборочное зондирование в 5 специально выбранных узких спектральных полосах, что качественно увеличивает быстродействие и уменьшает объем обрабатываемой информации.

3. Предложены принципы построения спектрозональной телевизионной системы, способной в автоматическом режиме контрастировать в изображении любые защитно окрашенные объекты.

4. Предложен алгоритм обработки информации и блок-схема спектрозональной телевизионной системы. Анализ алгоритма и полученная таблица соответствия входных и выходных сигналов позволяют сделать выводы о работоспособности предлагаемых технических устройств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нюберг Н. Д. Теоретические основы цветной репродукции. Сов. наука, М. 1947 г.

2. Tornton W. A. JOSA 1971 v61 №9 p 1155-1163.

3. Дмитриев А. Я. Исследования возможностей применения спектрозональных телевизионных систем для повышения различимости малоразмерных объектов. Отчет о НИР. НЭИС. Новосибирск, 1981 г.

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Серия сообщений "Роботизация":
Роботы в вашей среде обитания
Часть 1 - Об эффективности видеотехнологий в робототехнических системах
Часть 2 - Будущее электронного зрения
...
Часть 16 - Определение координат регистрируемых объектов
Часть 17 - Эпиполярная навигация
Часть 18 - Телевизионная система для контрастирования защитно окрашенных объектов
Часть 19 - Контроль больших площадей земной и водной поверхностей
Часть 20 - Малогабаритный авиационный сканер
...
Часть 48 - Беспилотные фуры: трансконтинентальный транзит
Часть 49 - Помогает ли «социальный рейтинг» Китаю бороться с пандемией?
Часть 50 - Внешность какой киноактрисы предпочтительнее для женщины-робота?

Серия сообщений "Видео и ТВ-техника":
Антенны, телевизоры, оборудование
Часть 1 - Экспозиция высокоточных приводов
Часть 2 - Миллион условненьких единичек в день
...
Часть 11 - Электронный контрастор
Часть 12 - Изображения объектов в терагерцовом диапазоне
Часть 13 - Телевизионная система для контрастирования защитно окрашенных объектов
Часть 14 - Контроль больших площадей земной и водной поверхностей
Часть 15 - Малогабаритный авиационный сканер
...
Часть 48 - Измеритель светового коэффициента пропускания автомобильных стекол
Часть 49 - АВТОМОБИЛЬ ДОСТАВИТ ГРУЗ ПО ВОДЕ И ПОСУХУ
Часть 50 - Умный дом: управление системой освещения

Комментарии (0)

Работы в условиях сложного освещения

Понедельник, 23 Января 2017 г. 19:15 + в цитатник

Двухматричная телекамера для работы в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

Ситуация телевизионного наблюдения в условиях сложного освещения наблюдаемых сюжетов и/или сложной яркости объектов встречается неоднократно. Примерами таких условий могут служить: наблюдение через окно или на фоне открытых дверей, когда нужно одновременно различать объекты на улице и в комнате; наблюдение процесса дуговой сварки, когда в поле зрения оператора должны находиться одновременно излучающий столб дуги и поверхность холодного металла, покрытая копотью; наблюдение против рассеянного солнечного света; наблюдение на фоне бликов, фонарей освещения и прочее. Эти условия создают априорную неопределённость телевизионного наблюдения для оператора и в зарубежных публикациях обозначаются «Back light», что в переводе с английского означает «задний свет» или «против света». Прямым следствием априорной неопределённости наблюдения является «поведение» в телекамере устройства автоматической регулировки чувствительности (АРЧ). Действие устройства АРЧ, которое распространяется на все элементы фотомишени матрицы ПЗС, по любому из трёх регулируемых параметров, а именно: относительному отверстию объектива, времени накопления, коэффициенту усиления видеотракта, вызывает ограничение динамического диапазона телекамеры снизу. Происходит ограничение градаций яркости для тёмных и/или слабо освещённых деталей передаваемого камерой изображения, т. к. видеосигнал от них может либо существенно уменьшиться, либо быть вовсе утерянным. Этот уровень видеосигнала можно практически восстановить в ручном режиме работы телекамеры путём смещения порога срабатывания АРЧ, либо выбрав необходимую область фотометрирования АРЧ, т.е. ограничив оцениваемую площадь зарядового рельефа на мишени. Однако такой приём приводит к неизбежному ограничению динамического диапазона телекамеры сверху.

Необходимо отметить, что идея борьбы с искажениями видеосигнала в условиях «Back light» в автоматическом режиме известна, и состоит в том, что динамический диапазон телекамеры разбивается на несколько параллельных каналов, а в каждом из них используется преобразователь «свет–сигнал», имеющий устройство смещения светового диапазона. При этом минимальный уровень светового диапазона каждого канала должен соответствовать уровню ограничения светового диапазона предыдущего канала так, что сумма диапазонов всех каналов тракта преобразования равна диапазону яркости и/или освещённости телекамеры.

Известна аббревиатура «BLC», означающая режим компенсации искажений видеосигнала, сопутствующих данным условиям наблюдения. Организация автоматического «BLC» по цифровому методу была предложена фирмой Matsushita и носит название технологии «super dynamic». Рекламное название точно передаёт смысловую задачу предложенного технического решения, которое направлено на расширение динамического диапазона градаций яркости передаваемого камерой телевизионного изображения. Эта технология реализует в темпе телевизионного стандарта два последовательно-параллельных канала фотоэлектрического преобразования с «длинным» (1/50 с) и «коротким» (1/2000 с) временем экспонирования на единственной матрице ПЗС.

Базовым результатом этой технологии является изготовление новой матрицы ПЗС с организацией «строчно-кадровый перенос» (СКП), а дополнительно к ней - специализированного процессора цифровой обработки видеосигнала. Однако несомненными издержками технического решения являются: необходимость двукратного повышения частоты построчного и поэлементного переноса в матрице ПЗС и формирование мультиплексированного видеосигнала на её выходе.

В качестве альтернативы был предложен аналоговый метод автоматического «BLC». Двойное в течение кадра экспонирование фотоприёмника здесь обеспечивается благодаря использованию трёхсекционной матрицы ПЗС с организацией «кадровый перенос» (КП) или с организацией СКП + КП. Преимуществами этого решения следует считать отсутствие операций мультиплексирования и демультиплексирования видеосигнала фотоприёмника, а также отказ по этой причине от цифрового процессора. Но, к сожалению, сегодняшнее состояние российской экономики не позволяет надеяться на быстрое внедрение данного метода.

Если условия эксплуатации телекамеры на объекте позволяют осуществить предварительно её ориентацию так, чтобы сильно освещённые и/или яркие объекты воспринимались в центральной части её угла зрения, то режим «BLC» может быть реализован на базе двух синхронно и синфазно работающих камерных модулей путём формирования сигнала комбинированного изображения.

Это изображение является результатом синтеза, изображений вырабатываемых каждым из модулей. В расположенном по центру «окне» комбинированного изображения передаётся центральный фрагмент изображения от одного модуля, а вокруг «окна», т. е. вне его – изображение от другого модуля. При одинаковом масштабе составляющих изображений масштаб комбинированного изображения сохраняется неизменным по всей площади растра.

Необходимые модули представлены в настоящее время на рынке российскими производителями. Являясь, по сути, бескорпусными камерами, они разработаны на базе ранее освоенных ПЗС-матриц с организацией СКП и имеют АРЧ с оценкой зарядового рельефа (фотометрированием) по выбранной области мишени фотоприёмника.

Пример телевизионного наблюдения посредством комбинированного изображения приведён на рисунке. Стрелка сверху - изображение в "окне"; стрелка снизу - изображение вне "окна".

Ниже изложено техническое решение поставленной задачи. Структурная схема телекамеры изображена справа. Телекамера содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив (1) и светоделитель (2), первый датчик телевизионного сигнала (3), второй датчик телевизионного сигнала (4) и коммутатор-смеситель (5).

Входное оптическое изображение по оптическому пути: объектив (1), вход светоделителя (2), первый выход светоделителя (2) проецируется на фотомишень первого датчика (3). Одновременно это изображение по другому оптическому пути: объектив (1), вход светоделителя (2), второй выход светоделителя (2) проецируется на фотомишень второго датчика (4).

Фотоэлектрическое преобразование оптического изображения каждого из датчиков в соответствующие видеосигналы проводится с использованием АРЧ. Основным регулируемым параметром АРЧ является время накопления фотоприёмника на ПЗС, а дополнительным параметром - коэффициент усиления видеоусилителя.

Отметим, что оба датчика работают в режиме синхронизации по частоте и фазе кадровой и строчной развёрток от сигнала синхронизации приёмника (ССП) датчика (3).

Для АРЧ каждого из датчиков предусмотрена предустановка разных и взаимоисключающих областей фотометрирования, которые показаны на рисунке. Для датчика (3) областью фотометрирования является центральная область его фотомишени (см. рис. 3 - левая часть), а для датчика (4) – вся область его фото-мишени минус центральная (см. рис. 3 - правая часть). Отметим, что размеры и местоположение области фотометрирования датчика (3) определяют размещение в кадре сигнала «окошко», а, следовательно, площадь «окна» и его положение в комбинированном изображении.

Для наблюдаемого в нашем примере сюжета (см. рис. 1) в пределах выбранных областей фотометрирования телекамера автоматически установит различные, но оптимальные показатели времени накопления каждого из фотоприёмников и коэффициента усиления для их видеосигналов. Здесь эти параметры удовлетворяют соотношениям: Tн1 < Tн2; Kу1 < Kу2, где Tн1, Kу1 и Tн2, Kу2 – длительность накопления, коэффициент усиления видеоусилителя соответственно для датчика 3 и для датчика 4. В результате без искажений в нужных фрагментах будут подготовлены телевизионные сигналы от обоих датчиков. Формирование видеосигнала комбинированного изображения обеспечивается в блоке (5), где по управляющему сигналу «окошко» последовательно коммутируются сигналы от обоих датчиков.

В предлагаемом решении для тёмных и/или низко освещённых объектов энергия полезного сигнала увеличивается в (Tн1/Tн2)2 раз, а энергетический шумовой порог при условии равенства дисперсий шума преобразователей «заряд–напряжение» фотоприёмников уменьшится в (Kу1/Kу2)2 раз. Следствием этого становится выигрыш в отношении сигнал/шум. По докладу Смелкова В. М. на XIV Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение»

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Серия сообщений "Светотехника":
светильники, среда
Часть 1 - Расчет режима освещенности
Часть 2 - Равномерность подсветки зоны наблюдения
Часть 3 - Работы в условиях сложного освещения
Часть 4 - Особенности техники освещения
Часть 5 - Изготовить белый или золотистый отражатель
...
Часть 13 - Умный дом: управление системой освещения
Часть 14 - Светодиоды на «Связь-Экспокомм-2001»
Часть 15 - Осветительные модули

Метки: искажения видеосигнала режим компенсации искажений площади растра фотомишень

Комментарии (0)

Вероятность распознавания объектов телевизионной аппаратурой

Понедельник, 23 Января 2017 г. 18:34 + в цитатник

Оценка вероятности распознавания типовых объектов строчной телевизионной аппаратурой, размещаемой на воздушных носителях

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

Хотя ТВ-средства, размещаемые на БЛА, уступают аэрофотоаппаратуре по разрешающей способности, они обладают существенным преимуществом: возможностью передачи информации в реальном времени и возможностью обработки поступающей иконической информации, улучшающей качество изображения. Однако, у ТВ-средств есть недостаток — зависимость от уровня освещенности снимаемой сцены. Один из основных показателей эффективности оптико-электронной аппаратуры, в том числе телевизионной — вероятность распознавания типовых целей на заданном эшелоне высот. В то же время, вероятность распознавания типовых целей входит составной частью в оценку эффективности работы систем воздушного наблюдения (СВН). В общем случае критерий эффективности СВН, в качестве которого выбрана вероятность (Pбз(T)) выполнения задачи за отведённое время Т, описывается следующей зависимостью: Pбз(T) = Pрасп*Pпр.вид*Pбp(T)*(1 - Pпрот(T))*Pвыв*Pзахв*Pуст.св,, где Pрасп -вероятность распознавания объекта с заданной степенью детализации; Pпр.вид - вероятность прямой видимости объекта на заданной дальности (для строчной аппаратуры планового типа = 1); Pбp - вероятность безотказной работы СВН; Pпрот - вероятность противодействия со стороны противника; Pвыв - вероятность вывода БЛА в заданный район; Рзахв - вероятность захвата объекта бортовой оптико-электронной аппаратурой БЛА; Pуст.св - вероятность установления связи между БЛА и наземным приёмным пунктом. Вероятность распознавания является одной из самых решающих и, в то же время, наиболее тяжело описываемой аналитически составляющей оценки эффективности СВН. Среди способов формализации процесса распознавания наиболее адекватным и в то же время относительно несложным является подход с использованием критерия Джонсона. Сущность подхода в том, что реальный объект заменяется эквивалентной штриховой мирой, где число тёмных и светлых штрихов, укладывающихся на минимальный размер объекта, выбирается в соответствии с критерием Джонсона. Яркостный контраст между тёмными и светлыми штрихами эквивалентной миры выбирается равным контрасту "объект/фон" в плоскости цели. В работе Дж. Ллойда "Системы тепловидения" по критерию Джонсона усреднённые данные числа периодов штриховой миры, укладывающихся на минимальный размер объекта для всех классов исследуемых объектов (8 типов машин и стоящий человек) для 50%-й вероятности таковы: обнаружение — 1,0 ± 0,25; определение ориентации —1,4 ± 0,35; различение — 4,0 ± 0,8; опознавание — 6,4 ± 1,5.

Существует определённая путаница в понятиях обнаружения и распознавания, используемых в работе Ллойда и принятых в отечественной практике оценки эффективности систем воздушного наблюдения. Обнаружение у Ллойда представляет собой процесс выделения пятна на фоне помех. В нашем случае под обнаружением понимается процесс отнесения обнаруженного пятна к военному объекту: по сути, это является распознаванием до вида (бронетанковая, морская, авиационная и др. техника) — у Ллойда это примерно соответствует определению ориентации. Различение у Ллойда — это применяемое в нашем случае распознавание до класса (танк, истребитель, БМП и пр.). Опознавание у Ллойда — это используемое в данной статье распознавание до типа (танк М60, БТР М113 и пр.). Результаты исследований Джонсона, с незначительными поправками, которые можно принять для ТВ-систем строчного сканирования, позволяют по единому показателю (число пространственных периодов эквивалентной штриховой миры) оценить 50%-ю вероятность восприятия объекта с фиксированным уровнем восприятия. На основании более поздних экспериментальных данных установлено, что вероятность восприятия подчиняется логнормальному интегральному закону распределения, формула которого приведена в докладе, а также приведена зависимость, по которой можно получить вероятность распознавания объекта при различной степени детализации на разных эшелонах высот полёта носителя. По докладу Митюшина Д. А. на XII Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение»

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Методика расчета вероятности распознавания кадровой ТВ-аппаратурой на ПЗС, выполняющей плановую видеосъёмку с борта беспилотного воздушного носителя – БЛА. Данная методика предназначена для расчета вероятности распознавания с заданным уровнем детализации наземных объектов при мониторинге земной поверхности с БЛА в зависимости от заданного эшелона высот полёта при использовании кадровой ТВ-аппаратуры на ПЗС-матрицах при визировании в надир. Достоинства методики – максимально полный учет параметров фоноцелевой обстановки, ПЗС и других параметров аппаратуры, возможность расчета вероятности в граничных условиях ТВ-наблюдения (пониженная освещенность, ненастная погода и т. д.). Сходимость расчетных параметров с полученными при натурных испытаниях составляет 10–20%. Недостаток методики – необходимость знать большой объём исходных данных. В основу расчета положен частотно-энергетический подход. Объект заменяется эквивалентной штриховой мирой, количество черно-белых штрихов в которой определяется на основе критерия Джонсона, а контраст между черным и белым штрихом равен контрасту цели с фоном в плоскости цели. Задача – найти детальность ∆ (разрешение на местности) при заданных параметрах аппаратуры и высоте полёта носителя.

1. Вычисляется геометрическая детальность разрешаемого элемента на местности с заданного эшелона высот – через длину фотокатода в горизонтальном направлении и фокусное расстояние объектива.

2. Рассчитывается коэффициент ослабления излучения атмосферой – через показатель, характеризующий численное значение МДВ и показатель, характеризующий численное значение длины волны максимальной спектральной чувствительности ПЗС.

3. Находится контрастная чувствительность зрения в реальных условиях ТВ-наблюдения.

4. Находится контраст на входе оптической системы – через контраст в плоскости цели, коэффициент погоды и коэффициент яркости фона.

5 Находится модуляционный контраст, соответствующий контрасту на входе оптической системы.

6. Вычисляется модуляционный контраст на экране ВСУ – через модуляционную передаточную функцию (МПФ) информационного канала, оптики, ПЗС, ВСУ, электронного тракта, атмосферы и МПФ, учитывающую инерционность приёмника.

7. Рассчитываются или задаются вышеперечисленные МПФ.

8. Вычисляется яркостный контраст на экране ВСУ.

9. По вычисленным значениям проверяют условия нахождения детальности.

10. Получив искомую детальность ∆, находят число периодов N, укладывающихся на критический размер объекта lоб: N = lоб/2∆.

11. Получив значение числа периодов, находят значения вероятности распознавания P = f(N) для различных степеней детализации объекта. По докладу Митюшина Д. А. на XII Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение»

Купольная видеокамера серии WV-CS950 оснащена функцией автоматического слежения, принцип действия которой проиллюстрирован на снимках: показано, каким образом камера автоматически следует за движущимся объектом в кадре (она отслеживает самый крупный объект), стараясь удерживать объект в центре кадра.

В данном случае этот объект – робот: автомобильчик с датчиком препятствий, позволяющим ему всё время двигаться внутри прозрачного ящика. Подробнее о камерах названной серии см. в справочнике "Кто есть кто в робототехнике", выпуск № 1.

Серия сообщений "Распознавание образов":
распознавание лиц, мимики, жестов, звуков и пр.
Часть 1 - Вероятность распознавания объектов телевизионной аппаратурой
Часть 2 - Распознавание мимики и жестов в борьбе с курением и выплёвыванием жевательной резинки
Часть 3 - Распознавание людей по пальцам ног и ступням
...
Часть 42 - Поддержат ли человекоподобные роботы-компаньоны людей с инвалидностью? Часть 24-я
Часть 43 - Парковочное место и его юридический статус
Часть 44 - Безопасность и неприкосновенность парковки автомобиля возле дома или офиса

Метки: критерий Джонсона Обнаружение у Ллойда

Комментарии (0)

Оптико-электронная аппаратура беспилотного авиационного комплекса

Понедельник, 23 Января 2017 г. 18:17 + в цитатник

Бортовая оптико-электронная аппаратура беспилотного авиационного комплекса Outrider

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

Беспилотный авиационный комплекс (БАК) армии США Outrider состоит из следующих элементов: четыре беспилотных летательных аппарата; четыре сменных модуля полезной нагрузки (ПН); два комплекта наземного оборудования; средства связи; ЗИП на три комплекса; один удалённый видеотерминал. Комплекс размещается на двух автомобилях повышенной проходимости с двумя трейлерами. Бортовая оптико-электронная аппаратура БАК представляет собой сменную ПН модульной конструкции, установленную в карданном подвесе и включающую тепловизионную (ТПВ) на силициде платины и цветную телевизионную камеры. В ПН входит электроника управления каналами и карданным подвесом, а также процессор обработки данных. Оператор ПН из наземного пункта управляет датчиками. Линия визирования имеет диапазон углов наведения 360o по азимуту и от +25o до –110o по углу места. Линия визирования аппаратуры может быть стабилизирована на указанное направление в пространстве, либо ей может быть выдана команда установить фиксированный угол относительно строительных осей носителя. В режиме автоматического слежения отслеживается рассчитанное положение цели в течение 2 с при перекрытии линии визирования. Ошибка определения координат объекта – 50 м при угле наклона камеры 40o.

Характеристики ТВ-датчика. Разрешение – более 5 пар линий/мкрад. Поле зрения (ПЗ) – 10х трансфокатор, 2,4–24o по горизонтали. Автоматические диафрагма и выдержка затвора (последняя может регулироваться и вручную). Фокусное расстояние и вариофокал управляются оператором. Дисторсия – менее 5%. Защита датчика при взлёте/посадке.

Характеристики ТПВ-датчика. Разрешением обеспечивается распознавание объекта 2,3 x 2,3 x 4,6 м с 50% вероятностью на удалении более 1,5 км при оптической видимости 23 км. Отсутствуют мерцание, импульсные помехи, побочные изображения и шумы от системы охлаждения. Дисторсия менее 15% внутри ПЗ. Спектральный диапазон – 3–5 мкм. ПЗ – 4 x 3o (узкое) и 12,7 x 9,5o (широкое). Приёмник PtSi с микросканированием, 320 x 240 элементов. Фокусировка от 5 м до бесконечности (широкое ПЗ) и от 20 м до бесконечности (узкое ПЗ).

Согласно оценкам, проведённым по методике расчета дальности действия кадровой ТВ-аппаратуры на ПЗС, наклонная дальность распознавания объекта типа «джип» в ТВ-канале при МДВ 10 км составит 3–4 км, а группы людей – 1–1,5 км с вероятностью 0,8 (данные приблизительны, так как информация о ТВ-канале системы недостаточна). По докладу Митюшина Д. А. на XII Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение»

РЕТРОСПЕКТИВА

Экран для «всестороннего» общения. Московское представительство Acer объявило о начале поставок в Россию новых планшетных ПК TravelMate серии С110. Ультрапортативные ноутбуки сегодня имеют множество применений, но наиболее модное — конструирование мобильных роботов на их базе (эта тема будет затронута в следующем AVR). При всех достоинствах и популярности этого применения есть существенный недостаток—крайне неэффективное использование такой дорогостоящей части, как экран. Для TravelMate этого недостатка не существует: его 10,4-дюймовый экран, поддерживающий перьевой ввод, может быть развёрнут на 180". и размещен сверху на клавиатуре.

То есть, теперь если на TravelMate установить ПО «виртуального референта» (например, версия Апапоуа — см. справку в этом AVR) и автоматизировать привод поворотного устройства экрана, робот сможет поворачивать голову-экран с изображаемым лицом виртуального референта в сторону локализуемого источника звука. Иными словами, робот будет поворачивать голову конкретно к каждому, кто отдаёт ему распоряжение — как и должен поступать вышколенный служащий.

TravelMate С110 из всех ноутбуков как нельзя лучше подходит на роль «мозга» для домашнего мобильного робота благодаря наличию функции беспроводного сетевого доступа Intel Centrino - поскольку беспроводное управление через Интернет становится стандартом в робототехнике, а соответствующие точки доступа начали развёртываться уже и в России. Кроме того, TravelMate С110 характеризуется процессором с тактовой частотой 1 ГГц, функцией увеличения времени автономной работы, весом 1,45 кг и «антишоковой» технологией защиты жесткого диска. А. П. Барсуков, журнал "ТКТ", № 9, 2003 г.

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Снимок с борта воздушного змея крылатских змеенавтов

Серия сообщений "Беспилотные летательные аппараты":
беспилотники, БЛА, БПЛА
Часть 1 - ЛЕТАЮЩИЙ РОБОТ
Часть 2 - Авиароботы для видеосъёмки с высоты (Часть III)
...
Часть 6 - Способность роботов летать
Часть 7 - Телевизионные средства наблюдения беспилотных воздушных аппаратов
Часть 8 - Оптико-электронная аппаратура беспилотного авиационного комплекса
Часть 9 - Беспилотный вертолет следит за участниками протеста
Часть 10 - СОСТАВ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (БЛА)
...
Часть 39 - Беспроводная передача электроэнергии
Часть 40 - ЛЕТАЮ, ВИЖУ, СНИМАЮ: винтокрылые шпионы
Часть 41 - Поддержат ли человекоподобные роботы-компаньоны людей с инвалидностью? Часть 24-я

Метки: Снимок с борта воздушного змея комплекс Outrider микросканирование

Комментарии (0)

Телевизионные средства наблюдения беспилотных воздушных аппаратов

Понедельник, 23 Января 2017 г. 18:10 + в цитатник

Проблемы чувствительности и разрешения малогабаритных телевизионных средств наблюдения с низкоорбитальных беспилотных воздушных аппаратов

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

Решение задачи получения видеоинформации с беспилотных средств космической и авиааппаратуры в реальном масштабе времени при обнаружении и определении местоположения движущихся объектов (если априорно координаты этих объектов неизвестны) требует особой методики (при пространственном сканировании местности с беспилотных средств) пространственно-временного анализа изображений, учитывающей как статические, так и динамические характеристики регистрируемого объекта и окружающего его фона. Разработку методики пространственно-временного анализа видеоизображений целесообразно осуществлять для системы, представленной на рисунке Компоненты воздушной системы видеонаблюдения для использования с беспилотным летательным аппаратом. При разработке данной методики необходимо решить следующие вопросы:

1. обнаружение и отслеживание движущихся объектов на фоне трёхмерной местности и сопутствующих помех;

2. реализация потенциальной чувствительности и предельно возможного разрешения малогабаритными телевизионными камерами;

3. привязка координат видеоизображений и отслеживаемых объектов к эталонному изображению трёхмерной модели местности;

4. масштабирование, в увеличенных размерах, видеоизображения и его наложение на эталонное изображение и карту местности;

5. передача и приём информации по радиоканалу в условиях помех и переотражений.

Обнаружение и регистрация движущихся объектов малогабаритными ТВ камерами при различных высотах полёта беспилотных средств находятся в прямой зависимости от потециальной чувствительности телевизионных средств. В случае ограничения чувствительности телевизионной аппаратуры фотонными шумами фонового потока от подстилающей поверхности наблюдаемой местности предельная величина отношения сигнал/шум (при известной яркости фона Вф и величине квантового выхода используемого приёмника излучения Y) определяется выражением: ψ = EF|{YlD2вхtT/ d2крhuВф}0,5, где Е - облученность входного зрачка оптической системы телевизионной камеры регистрируемым объектом, F| -фокусное расстояние, Dвх - диаметр входного зрачка, dкр - диаметр кружка рассеяния (импульсная характеристика) объектива, t - эффективный коэффициент пропускания, h - постоянная Планка, u - частота, Т - время накопления (для ПЗС-матриц и телевизионных передающих трубок).

Анализ формулы позволяет констатировать, что в малогабаритных ТВ камерах, т. е. при малом значении F| потенциальная чувствительность находится в прямой зависимости от диаметра входного зрачка оптической системы и в обратной зависимости от диаметра её кружка рассеяния при постоянных излучательной способности регистрируемого объекта и постоянной яркости мешающего фона. Таким образом подтверждается факт необходимости применения в телевизионных беспилотных средствах сверхсветосильных оптических систем безаберрационного качества. Размер дифракционного кружка рассеяния (в случае использования безаберрационной оптики) определяется из выражения: dкр = 2,44l F|/ Dвх, где l - длина волны регистрируемого излучения. По докладу Семенова А. А., Смирнова В. Д. на XI Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение»

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Серия сообщений "Беспилотные летательные аппараты":
беспилотники, БЛА, БПЛА
Часть 1 - ЛЕТАЮЩИЙ РОБОТ
Часть 2 - Авиароботы для видеосъёмки с высоты (Часть III)
...
Часть 5 - Дачно-сельскохозяйственный беспилотник
Часть 6 - Способность роботов летать
Часть 7 - Телевизионные средства наблюдения беспилотных воздушных аппаратов
Часть 8 - Оптико-электронная аппаратура беспилотного авиационного комплекса
Часть 9 - Беспилотный вертолет следит за участниками протеста
...
Часть 39 - Беспроводная передача электроэнергии
Часть 40 - ЛЕТАЮ, ВИЖУ, СНИМАЮ: винтокрылые шпионы
Часть 41 - Поддержат ли человекоподобные роботы-компаньоны людей с инвалидностью? Часть 24-я

Метки: средства сверхсветосильных систем системы видеонаблюдения условия помех и переотражений

Комментарии (0)

Эпиполярная навигация

Понедельник, 23 Января 2017 г. 16:23 + в цитатник

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

– совокупность средств, благодаря которым машина может определять местонахождение объектов в трехмерном пространстве. Посредством эпиполярной навигации можно управлять машиной, вычислять её положение и траекторию. Эпиполярная навигация работает, оценивая, как изменяется изображение пути, рассматривая его с перемещающейся точки обзора. Чтобы проиллюстрировать эпиполярную навигацию, вообразим автоматизированный беспилотный самолет, летящий над океаном. Единственная земля под авиароботом - маленький остров. Управляющая система авиаробота снабжена электронной картой с высокой степенью детализации, которая показывает местоположение, размер, и точную форму этого острова. Из аппаратуры авиароботу достаточно иметь только компьютер, хорошую видеокамеру, и специализированное программное обеспечение.

Авиаробот может проложить свой путь, обозревая остров и тщательно исследуя форму и угловой размер изображения острова.

Во время, когда авиаробот совершает последовательное движение вперёд, остров выглядит движущимся под ним. Камера фиксирует остров. Система управления “видит” изображение, которое постоянно изменяет форму и угловой размер. Контроллер запрограммирован на истинные размер, форму, ориентацию, и географическое местоположение острова. Он сравнивает форму/размер изображения, которое “видит” из точки нахождения самолета, с фактической формой/размером острова, который он "знает" по данным карты. Благодаря этому авиаробот может самостоятельно определять: высоту, скорость перемещения относительно поверхности, направление этого перемещения, географические широту и долготу. Эпиполярная навигация, в теории, может работать в любом масштабе, и при любой скорости – даже близкой к скорости света. Это - метод, которым роботы могут находить свой путь без триангуляции, наведения на цель, маяков, звуковых сигналов, или радара. Для этого, однако, необходимо, чтобы робот имел детальную и точную компьютерную карту окружающей его среды.

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Серия сообщений "Роботизация":
Роботы в вашей среде обитания
Часть 1 - Об эффективности видеотехнологий в робототехнических системах
Часть 2 - Будущее электронного зрения
...
Часть 15 - Изображения объектов в терагерцовом диапазоне
Часть 16 - Определение координат регистрируемых объектов
Часть 17 - Эпиполярная навигация
Часть 18 - Телевизионная система для контрастирования защитно окрашенных объектов
Часть 19 - Контроль больших площадей земной и водной поверхностей
...
Часть 48 - Беспилотные фуры: трансконтинентальный транзит
Часть 49 - Помогает ли «социальный рейтинг» Китаю бороться с пандемией?
Часть 50 - Внешность какой киноактрисы предпочтительнее для женщины-робота?

Серия сообщений "Электроника":
Электронные и радиотехнические устройства, практические схемы
Часть 1 - Помехи ИК-приборам дистанционного управления AV-аппаратурой
Часть 2 - Если посмотреть на работающий ускоритель частиц
...
Часть 10 - Изображения объектов в терагерцовом диапазоне
Часть 11 - Определение координат регистрируемых объектов
Часть 12 - Эпиполярная навигация
Часть 13 - ГЕНЕРАТОР ШУМА ПРИБОЯ
Часть 14 - ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАСТУХ
...
Часть 47 - Сельская/дачная проституция проблематична без "электронных сутенёров"
Часть 48 - Умный дом сам отремонтирует бытовую технику: телевизор, микроволновку, чайник, смартфон
Часть 49 - Электроника и обучение собак

Метки: Эпиполярная навигация авиаробот

Комментарии (0)

Определение координат регистрируемых объектов

Понедельник, 23 Января 2017 г. 16:14 + в цитатник

Определение координат регистрируемых объектов малогабаритными оптико-электронными комплексами

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

Задачами данной работы являются: проведение анализа влияния первичных погрешностей карданных подвесов бортовых оптико-электронных комплексов БПЛА на точность построения в пространстве направления на регистрируемый объект; вывод формул, определяющих инструментальные погрешности обобщенной модели трехосного датчика координат на основе двухосного гиростабилизатора; получение выражений, определяющих величину полной среднеквадратической погрешности вышеуказанных комплексов с учетом погрешностей, вносимых регистрирующей камерой.

Оптико-электронные средства информации нашли широкое применение в ряде сложнейших навигационных систем. Основным узлом таких систем, определяющим их точностные характеристики, является датчик координат, который может быть реализован в различных вариантах и закреплен в различных системах карданных подвесов (в высотно-азимутальном или ортодромическом вариантах).

Влияние инструментальных погрешностей на точность построения заданного направления в пространстве удобнее всего исследовать методом решения пространственных задач, предложенным применительно к оптическим угломерным приборам и основанным на применении сферической тригонометрии.

В отличие от оптических угломерных приборов, геометрические схемы которых большей частью решаются в высотно-азимутальном варианте, измерительные оптико-электронные датчики координат могут быть выполнены в любом из трех вариантов: ортодромическом, экваториальном, и высотно-азимутальном.

Наиболее широко применяются первый и третий варианты. Поэтому целесообразно рассмотреть обобщенную геометрическую модель, которая объединяет ортодромическую и высотно-азимутальную схемы.

В качестве такой модели была выбрана пятиосная система (см. рис. Геометрическая модель пятиосного телевизионно-измерительного комплекса), включающая в себя трехосный телевизионный датчик и двухосный гиростабилизатор. Измерительные оси такой системы: "а-а", "b-b" и "l-l".

Закрепляя одну из осей ("а-а" или "b-b"), можно получить ортодромический или высотно-азимутальный вариант системы. Оси "с-с" и "d-d" двухосного гиростабилизатора, являясь осями крена и тангажа, стабилизируют в пространстве измерительные оси системы.

Был разработан малогабаритный измерительный телевизионно-лазерный дальномерный комплекс, установленный в карданный подвес высотно-азимутального типа. Результаты испытаний этого комплекса подтвердили возможность получения рассчитанной точности определения координат регистрируемых объектов (определяемых по приведённым в докладе формулам). Комплекс имеет две измерительные оси (высотно-азимутальный вариант подвеса): ось высот; ось курсовых углов.

Телевизионно-обнаружительная аппаратура малогабаритного комплекса состоит из нескольких каналов (четырех телевизионных каналов и одного когерентно-излучательного): поискового канала; опознавательного канала, совмещенного с приемным каналом лазерного дальномера; целевого (узкоугольного) канала; телевизионного канала (обеспечивающего обнаружение в ночное и сумеречное время); канала лазерного излучателя (малогабаритного лазера).

Комплекс включает: антенну телевизионной радиолинии; радиопередатчик телевизионного сигнала; антенну командной радиолинии; измерительное угломерно-поворотное устройство (вариант высотно-азимутального подвеса); устройство обработки и блок формирования информации.

Анализ рассмотренной в докладе формулы полной среднеквадратичной погрешности показывает, что погрешности трехосного телевизионного датчика минимальны в зенитной области (при l = b = 0)и возрастают при удалении оптической оси от зенита. При этом, наиболее весомый вклад в общую погрешность вносят члены выражения, характеризующие качество выполнения внутренних осей подвеса. Сделан вывод, что при установке малогабаритной измерительной телевизионной аппаратуры наблюдения на БПЛА целесообразно (с точки зрения точностных измерений координат регистрируемых объектов) применять ортодромическую систему карданного подвеса. По докладу Мартышева Ю. В., Смирнова В. Д., Степанова А. С., Троицкого А. С. на XIV Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение»''

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Серия сообщений "Роботизация":
Роботы в вашей среде обитания
Часть 1 - Об эффективности видеотехнологий в робототехнических системах
Часть 2 - Будущее электронного зрения
...
Часть 14 - Приборы дальнего наблюдения
Часть 15 - Изображения объектов в терагерцовом диапазоне
Часть 16 - Определение координат регистрируемых объектов
Часть 17 - Эпиполярная навигация
Часть 18 - Телевизионная система для контрастирования защитно окрашенных объектов
...
Часть 48 - Беспилотные фуры: трансконтинентальный транзит
Часть 49 - Помогает ли «социальный рейтинг» Китаю бороться с пандемией?
Часть 50 - Внешность какой киноактрисы предпочтительнее для женщины-робота?

Серия сообщений "Электроника":
Электронные и радиотехнические устройства, практические схемы
Часть 1 - Помехи ИК-приборам дистанционного управления AV-аппаратурой
Часть 2 - Если посмотреть на работающий ускоритель частиц
...
Часть 9 - Электронный контрастор
Часть 10 - Изображения объектов в терагерцовом диапазоне
Часть 11 - Определение координат регистрируемых объектов
Часть 12 - Эпиполярная навигация
Часть 13 - ГЕНЕРАТОР ШУМА ПРИБОЯ
...
Часть 47 - Сельская/дачная проституция проблематична без "электронных сутенёров"
Часть 48 - Умный дом сам отремонтирует бытовую технику: телевизор, микроволновку, чайник, смартфон
Часть 49 - Электроника и обучение собак

Метки: дальномерный комплекс гиростабилизатор угломерно-поворотное устройство

Комментарии (0)

Камера со стеклоочистителем

Понедельник, 23 Января 2017 г. 15:05 + в цитатник

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Система для высотного видеонаблюдения с малообъёмного (45 м3) привязного (до 300 м) аэростата. Гиростабилизированная видеокамера имеет 26х оптическое увеличение и 12х цифровое увеличение. Стабилизация - трёхосная. Углы поворота - 360° (азимут), от +9° до -150° (тангаж). Вес - 5,2 кг, размеры - 360 х 360 х 340 мм. Выходной сигнал - PAL.

Рубрики:

Съёмочная техника

Техника и технологии получения изображений

Метки: Камера со стеклоочистителем Гиростабилизированная видеокамера оптическое увеличение

Комментарии (0)

Изображения объектов в терагерцовом диапазоне

Понедельник, 23 Января 2017 г. 14:51 + в цитатник

Система автоматизации для построения изображений объектов в терагерцовом диапазоне частот

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

За последние 10-20 лет были достигнуты значительные успехи в области генерации и детектирования сверхкоротких (на уровне длительности от одного до нескольких периодов) мощных терагерцовых импульсов оптическими методами. Разработанная техника позволила на порядки повысить отношение сигнал/шум в системах терагерцового радиовидения и разработать основы так называемой time domain спектроскопии, при которой измеряются и амплитудные и фазовые характеристики терагерцового излучения, прошедшего через исследуемое вещество. Это позволяет измерять как действительную, так и мнимую части диэлектрической проницаемости в широком частотном диапазоне, типичном для короткого импульса терагерцового излучения, и снимать спектральные «отпечатки» различных молекул, каждая из которых характеризуется своим типичным набором спектральных линий. В материалах прошлогодней конференции была рассмотрена автоматизированная система для определения спектров в терагерцовом диапазоне частот при использовании фемтосекундных лазеров с относительно низкой (порядка нДж) энергией в импульсе. В данной работе Вашему вниманию предлагается система автоматизации для построения изображений в терагерцовом диапазоне частот при использовании аналогичных лазеров.

Схема экспериментальной установки для генерации и регистрации дальнего ИК излучения с помощью фемтосекундных лазерных импульсов. Обозначения на схеме: СД - светоделитель; Г и П - соответственно генератор и приемник низкочастотного излучения: кристаллы ZnТе толщиной 1 мм и ориентацией <110>; Ф - фильтр из фторопласта ФТ-4; О - двухкоординатная подвижка с размещенным на ней образцом ; λ/4 - фазовая пластинка; ПВ - призма Волластона.

Экспериментальная установка состоит из фемтосекундного лазера, управляемой компьютером линии задержки, электрооптического кристалла для генерации терагерцового излучения за счет оптического выпрямления лазерного излучения (пластинка телурита цинка толщиной 1 мм), системы параболических зеркал для коллимации и фокусировки терагерцового пучка, кристалла для электрооптического детектирования терагерцового излучения (пластинка ZnТе толщиной 1 мм) и акустооптического затвора для модуляции лазерного излучения. При помощи делительной пластинки из выходного излучения фемтосекундного лазера формируется мощный генерирующий и слабый зондирующий оптические пучки. Измерение временной формы терагерцового импульса осуществляется изменением временной задержки между генерирующим и зондирующим оптическими пучками. Используется балансная схема детектирования, состоящая из четвертьволновой пластины, призмы Волластона и двух быстрых фотодиодов. Разностный сигнал с фотодиодов после усиления направляется в компьютер для дальнейшей обработки. Автоматизированная система для построения изображений объектов в терагерцовом диапазоне частот необходима в данном случае для организации управления линией задержки, синхронным усилителем и двухкоординатной подвижкой, на которой размещается объект исследования.

Оборудование, используемое при создании системы автоматизации, включает: компьютер на базе процессора Реntium IV; усилитель SR.844 фирмы Stanford Research Sуstеms, применяемый для измерения входного сигнала; обмен данными между усилителем и компьютером осуществляется через интерфейс RS-232 с помощью драйверов NI-VISА (3.1); подвижку серии 8МТ-168 производства фирмы Stаndа, необходимую для изменения времени задержки пробного лазерного импульса относительно начала терагерцового излучения с целью последовательного от импульса к импульсу измерения амплитуды электрического поля; контроллер 8SМСС РСI1 этой же фирмы для управления шаговыми двигателями (библиотека функций LаbVIЕW для работы с контроллером поставляется фирмой-производителем); двухкоординатную подвижку с блоком управления (разработка ИПФ РАН) для перемещения объекта в терагерцовом излучении, связь с компьютером осуществляется через параллельный порт.

Программное обеспечение автоматизированной системы разработано в среде LabVIEW (7.1) с использованием технологии виртуальных приборов Nаtiоnаl Instruments и состоит из следующих виртуальных инструментов.

Измерение ТНZ импульса - управляющая программа системы.

Инициализация SR844 - для настройки режимов работы синхронного усилителя SR844.

Инициализация 8SМСС- для задания параметров управления перемещением зеркал, формирующих линию задержки.

Поиск максимума - для фазировки измеряемого и опорного сигналов.

Измерение сигнала - для управления положением зеркал линии задержки и измерения величины электрического поля ТНz импульса в каждом их положении.

Управление - для управления двухкоординатной подвижкой и измерения сигнала с синхронного усилителя.

Запись на диск - для сохранения результатов измерений.

Подпрограмма для построения и просмотра изображений.

В качестве примера результат, полученный при сканировании тефлонового кольца, представлен на рисунке. Изображение кольца из тефлона и его проекции в терагерцовом и оптическом диапазоне длин волн, соответственно

Интуитивно понятное меню позволяет физику-пользователю легко ориентироваться в системе при проведении экспериментов. Минимальный шаг при изменении длины линии задержки составляет 0,125 мкм, при перемещении двухкоординатной подвижки по оси х - 3,4 мкм по оси у- 1,5 мкм. Усилитель SR844 фирмы Stanford Research Sуstеms позволяет проводить измерения сигнала в диапазоне от 25 кГц до 200 МГц. Время проведения единичного эксперимента зависит от выбранных шагов и количества точек по соответствующим осям (максимальное перемещение по оси х -25 мм , по оси у - 20 мм и составляет, например, при сканировании образца 20 х 20 мм с шагом 0,5 мм по обеим осям ~ 20 мин. Данные о положении объекта передаются в программу через параллельный порт с помощью виртуального инструмента Раrаllеl Роrt Rеаd аnd Write Lоор.vi. Для вывода трехмерных изображений и их проекций используется стандартная подпрограмма 3D Surfaсе.vi. Пространственное разрешение при построении двумерных изображений определяется шириной перетяжки терагерцового пучка. Для ее измерения мы сканировали экран (knife-еdgе) в фокальной плоскости при фиксированной задержке между импульсом накачки и пробным импульсом (соответствующей максимальному сигналу на синхронном усилителе). В предположении о гауссовом характере распределения терагерцового поля соответствующая ширина перетяжки оказалась равной около 1 мм. Для построения изображений образцы помещаются непосредственно на двухкоординатной подвижке, управляемой от компьютера. Изображение строится по величине проходящего терагерцового излучения при сканировании образца в фокальной плоскости терагерцового пучка при фиксированной временной задержке между генерирующим и зондирующим лазерными пучками. По докладу Ахмеджанова Р. А., Илякова Е. И., Постниковой А. С., Шишкина Б. В. на V Международной научно-практической конференции "Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments"

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Серия сообщений "Роботизация":
Роботы в вашей среде обитания
Часть 1 - Об эффективности видеотехнологий в робототехнических системах
Часть 2 - Будущее электронного зрения
...
Часть 13 - Определение рациональных коэффициентов компрессии
Часть 14 - Приборы дальнего наблюдения
Часть 15 - Изображения объектов в терагерцовом диапазоне
Часть 16 - Определение координат регистрируемых объектов
Часть 17 - Эпиполярная навигация
...
Часть 48 - Беспилотные фуры: трансконтинентальный транзит
Часть 49 - Помогает ли «социальный рейтинг» Китаю бороться с пандемией?
Часть 50 - Внешность какой киноактрисы предпочтительнее для женщины-робота?

Серия сообщений "Видео и ТВ-техника":
Антенны, телевизоры, оборудование
Часть 1 - Экспозиция высокоточных приводов
Часть 2 - Миллион условненьких единичек в день
...
Часть 10 - Насадки для камер
Часть 11 - Электронный контрастор
Часть 12 - Изображения объектов в терагерцовом диапазоне
Часть 13 - Телевизионная система для контрастирования защитно окрашенных объектов
Часть 14 - Контроль больших площадей земной и водной поверхностей
...
Часть 48 - Измеритель светового коэффициента пропускания автомобильных стекол
Часть 49 - АВТОМОБИЛЬ ДОСТАВИТ ГРУЗ ПО ВОДЕ И ПОСУХУ
Часть 50 - Умный дом: управление системой освещения

Серия сообщений "Электроника":
Электронные и радиотехнические устройства, практические схемы
Часть 1 - Помехи ИК-приборам дистанционного управления AV-аппаратурой
Часть 2 - Если посмотреть на работающий ускоритель частиц
...
Часть 8 - Определение рациональных коэффициентов компрессии
Часть 9 - Электронный контрастор
Часть 10 - Изображения объектов в терагерцовом диапазоне
Часть 11 - Определение координат регистрируемых объектов
Часть 12 - Эпиполярная навигация
...
Часть 47 - Сельская/дачная проституция проблематична без "электронных сутенёров"
Часть 48 - Умный дом сам отремонтирует бытовую технику: телевизор, микроволновку, чайник, смартфон
Часть 49 - Электроника и обучение собак

Метки: светоделитель импульс терагерцового излучения призмы Волластона

Комментарии (0)

Приборы дальнего наблюдения

Понедельник, 23 Января 2017 г. 13:40 + в цитатник

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

серии «Циклон-DN/TV». Основные технические характеристики: дальность обнаружения при метеорологической дальности видимости 15 км объекта типа: «человек» - 4,5 км; «танк» - 12 км; дальность распознавания при метеорологической дальности видимости 15 км объекта типа: «человек» - 1,5 км; «танк» - 4,5км; спектральный диапазон - 0,4-0,9 мкм; угловое поле - 2,4° - 40° (верт.), 1,8°- 30° (гор.); пределы изменения фокусного расстояния вариообъектива - 8 - 160 мм; разрешающая способность системы - 40 лин./мм; параметры выходного видеосигнала - 1В, 75 Ом; габаритные размеры прибора разведки (вместе с термокожухом) – 120 х 200 х 450 мм; дальность действия телевизионной и телеметрической приемо-передающей аппаратуры (в условиях прямой видимости) - 2,5 км; масса - 8 кг; диапазон рабочих температур - от +45 до -45 °С; напряжение питания ~ 220 / 24 В; потребляемая мощность - 70 Вт.

РЕТРОСПЕКТИВА

МКБ "Электрон". (Обзор докладов на 6-й научно-технической конференции "Современное телевидение") "Полезностный классификатор изображений в задаче опознавания природных явлений". Одна из задач, решение которой формулируется на основе анализа изображений определенного района земной или водной поверхностей, — классификация изображений по признаку наличия или отсутствия природных явлений конкретных типов. Здесь актуален вопрос синтеза алгоритма (классификатора изображений), учитывающего субъективные мнения экспертов по устанавливаемому факту. Предлагаемый подход к построению этого алгоритма основан на синтезе функции полезности, определяемой множеством многофакторных представлений изображений и реализующей гомоморфизм предпочтений эксперта на изображениях в смысле наличия устанавливаемого явления в отношение "больше-равно" на значениях функции полезности.

"Методика синтеза многофакторной модели изображений в задаче установления природных явлений". Ряд задач анализа изображений не может быть решен при определенном качестве последних с достаточной достоверностью традиционными формальными методами. Эти задачи решаются специалистами-экспертами путем субъективного анализа изображений. Недостаток субъективного подхода — большие временные затраты на выработку решений. Отсюда актуальность формализации субъективных рассуждений экспертов при анализе изображений применительно к решению конкретной задачи. Предлагается методика синтеза многофакторной модели изображений, основанная на процедурах многомерного неметрического шкалирования и на реализации ряда алгоритмов, которые описаны в докладе. А. Барсуков, журнал "ТКТ", 1998 г., № 6

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Серия сообщений "Роботизация":
Роботы в вашей среде обитания
Часть 1 - Об эффективности видеотехнологий в робототехнических системах
Часть 2 - Будущее электронного зрения
...
Часть 12 - Управление следящей системой
Часть 13 - Определение рациональных коэффициентов компрессии
Часть 14 - Приборы дальнего наблюдения
Часть 15 - Изображения объектов в терагерцовом диапазоне
Часть 16 - Определение координат регистрируемых объектов
...
Часть 48 - Беспилотные фуры: трансконтинентальный транзит
Часть 49 - Помогает ли «социальный рейтинг» Китаю бороться с пандемией?
Часть 50 - Внешность какой киноактрисы предпочтительнее для женщины-робота?

Метки: угловое поле термокожух классификатор изображений

LiveInternetLiveInternet

-Рубрики

-Поиск по дневнику

-Подписка по e-mail

-Интересы

-Постоянные читатели

-Сообщества

-Статистика

Справочник "Кто есть кто в робототехнике"

Перейти к полной формеБыстрая запись

Человекоподобные роботы: узлы, материалы, программы

Телевизионная система для контрастирования защитно окрашенных объектов

Работы в условиях сложного освещения

Вероятность распознавания объектов телевизионной аппаратурой

Оптико-электронная аппаратура беспилотного авиационного комплекса

Телевизионные средства наблюдения беспилотных воздушных аппаратов

Эпиполярная навигация

Определение координат регистрируемых объектов

Камера со стеклоочистителем

Изображения объектов в терагерцовом диапазоне

Приборы дальнего наблюдения