38926

Межкадровая фильтрация и измерение динамических параметров

Контрольная

Физика

Кроме того изменения параметров динамического объекта за время Тк невелики опять же не всегда а в подавляющем большинстве случаев. применение к последним межкадрового усредения приведёт скорее всего к нежелательным последствиям например размазыванию изображения движущегося объекта. Но обычно перед ТВсистемами стоит задача измерения динамических параметров в частности непрерывный контроль за текущим состоянием объекта которые не могут быть определены однократным измерением. Так например скорость объекта где – положения...

Русский

2013-09-30

56 KB

1 чел.

Межкадровая фильтрация и измерение динамических параметров

Как правило, соседние кадры мало отличаются друг от друга. Это обуславливает квазипериодичность телевизонного сигнала (с периодом, равным межкадровому интервалу Tк). Большую часть кадра обычно занимает статичный фон, изменения же присходят в сигнале от динамических объектов (меняющих свои местоположение/размер/цвет/яркость), которые при этом занимают небольшую часть кадра. Кроме того, изменения параметров динамического объекта за время Тк невелики (опять же, не всегда, а в подавляющем большинстве случаев).

В наблюдательных ТВ-системах усреднение по нескольким кадрам применительно к фону позволяет эффективно подавить случайный шум (вызвающий, в частности, т.н. рябь изображения), причём без какого-либо замыливания, зачастую имеющего место при фильтрации кадра в отдельности. При этом важно качественно отделять статические объекты от динамических, т.к. применение к последним межкадрового усредения приведёт, скорее всего, к нежелательным последствиям (например, размазыванию изображения движущегося объекта).

В измерительных ТВ-системах выходной информацией служит не картинка, а количественная оценка измеряемого параметра (или нескольких параметров). При этом циклы измерения повторяются с периодом Тк. Если измеряемый параметр статичен, то получается последовательность однократных измерений, которые можно традиционно усреднить для уменьшения СКО погрешности итогового измерения.

Но обычно перед ТВ-системами стоит задача измерения динамических параметров (в частности, непрерывный контроль за текущим состоянием объекта), которые не могут быть определены однократным измерением. Так, например, скорость объекта

,

где ,  – положения объекта в n-м и (n-1)-м кадрах соответственно. Каждая оценка положения объекта сопровождается погрешностью. Если СКО этой погрешности не меняется от кадра к кадру и составляет некоторую величину : , то СКО погрешности измерения скорости

.

Погрешность можно уменьшить за счёт обработки информации не по двум, а по большему количеству кадров. Это и называют межкадровой фильтрацией.

Зачастую имеются какие-то априорные сведения о возможных поведениях объекта измерения, которые можно (и нужно) использовать при межкадровой фильтрации. Т.е. динамические параметры имеют некоторые ограничения, обусловленные теми или иными причинами (в частности, физическими). Так, если измеряемый параметр – скорость автомобиля, то понятно, что она не может быстро скачкообразно меняться туда-сюда (чего нельзя сказать о броуновском движении частиц). Но с каким-то ускорением автомобиль может двигаться – пусть неизвестным, но имеющим известное ограничение. Также ограничения могут быть наложены на третью производную (скорость ускорения), и т.д. Априорные сведения о характеристиках сопровождающего измерения шумового процесса тоже, как правило, учитываются при составлении алгоритма фильтрации.

Особый интерес при измерении динамических параметров представляют рекурсивные, они же БИХфильтры (фильтры с бесконечной импульсной характеристикой). При определении текущего значения измеряемого параметра эти фильтры используют результаты оценок по всем предыдущим кадрам. Т.е. проводится усреднение между значением, полученным по последнему кадру, и значением, которое некоторым образом предсказывают все предыдущие кадры. Для этого рекурсивные фильтры используют свой выход в качестве одного из входов (или несколько выходов в качестве части входов), т.е. обратную связь. В общем случае рекуррентное разностное уравнение, описывающее БИХфильтр, выглядит так:

,

где  – n-е значение выходного параметра (измеряемого),  – n-е значение входного параметра (оценка которого производится по одному n-му кадру), М – порядок входного сигнала (), N – порядок обратной связи. Применительно к нашему примеру – измерению скорости перемещения – входным параметром будет положение объекта, выходным – скорость.

При большом значении СКО погрешности, сопровождающей оценку параметра по отдельному кадру, и наличии априорной информации о возможных изменениях измеряемого параметра рекурсивная фильтрация оказывается очень эффективной (как с точки зрения многократного уменьшения СКО погрешности, так и с т.з. малости вычислительных затрат).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52139. Розвязування квадратних рівнянь 139.5 KB
  Мета уроку. Навчальна складова мети формування предметних компетенцій: удосконалювати вміння застосовувати набуті раніше знання до розв’язування вправ. Розвивальна складова мети розвиток навичок мислення високого рівня: розвивати навички розуміння використання аналізу синтезу оцінювання.
52140. Розвязування рівнянь 120.33 KB
  Мета уроку: Розв’язувати найрізноманітніші рівняння, що відрізняються за тематикою і аналіз ситуації у яких припускаються найбільш поширені помилки; підвищення строгості математичних міркувань; виховувати увагу культуру математичного мовлення кмітливість. В історії розвитку математичних софізмі зіграли суттєву роль. Корекція вмінь та навичок учнів з теми через розв’язування рівнянь.
52141. Квадратные уравнения. Решение квадратных уравнений 325 KB
  Тема урока: Решение квадратных уравнений. Квадратные уравнения находят широкое применение при решении тригонометрических показательных иррациональных уравнений и неравенств используются при решении задач по химии и физике. Мы изучили с вами формулы корней квадратных уравнений с помощью которых можно решить любое квадратное уравнение. Однако имеются и другие приемы решения квадратных уравнений которые позволяют очень быстро и рационально решать их.
52142. Найпростіші перетворення графіків функцій 61.5 KB
  Учні самі розподіляються хто яку роботу виконує. Один учень виконує роботу на листі А4. Один учень виконує роботу на листі А4. Один учень виконує роботу на листі А4.
52143. Квадратична функція 1.85 MB
  Вони повинні розглядатися у наступному тематичному блоці адже розв’язування більшості цих вправ не потребує знань властивостей та графіка квадратичної функції. Властивості функції. Елементарні функції. Властивості функції.
52144. Построение графиков с помощью геометрических преобразований 2.47 MB
  Найти область определения функции: ученик работает у доски у= . Перед учащимися карточки с изображением графиков функции у=fx. Для построения графика функции у=2 необходимо выполнить: А параллельный перенос графика функции у= на 2 единицы влево; Б параллельный перенос графика функции у= на 2 единицы вверх; В сжатие графика функции у= вдоль оси ОУ в 2 раза; Г параллельный перенос графика функции у= на 2 единицы вниз;...
52145. Многочлен від однієї змінної та його корені 30.5 KB
  Поділивши куточком многочлен Ах на многочлен Вх знайдіть неповну частку й остачу: Ах = 2х5 5х3 6х – 7 Вх = х3 х. Методом невизначених коефіцієнтів знайдіть значення параметра а якщо при діленні многочлена х4 ах3 – 2х2 х – 1 на тричлен х2 х – 1 остача дорівнює – 6х 2. Знайдіть корені многочлена 2х3 7х2 7х 2. Поділивши куточком многочлен Ах на многочлен Вх знайдіть неповну частку й остачу: Ах = х4 х 1 Вх = х2 х 1.
52146. Застосування похідної до дослідження функції та побудова графіків 51 KB
  Перш ніж побудувати графік функції її необхідно дослідити а схему дослідження оформимо у вигляді алгоритму. Алгоритм дослідження функції: Знайти область визначення функції. Знайти точки перетину з осями координат Дослідити функцію на парність непарність періодичність Знайти інтервали зростання і спадання функції Знайти точки екстремуму функції.
52147. Использование интеграла для вычисления площадей плоских фигур и объемов тел вращения 302.5 KB
  Начнем нашу совместную работу, с таких слов, которые будут напутствием. У математиков существует свой язык – язык формул. Расшифруйте математические записи. Переходя из одной кабины в другую в чертовом колесе обозрения.