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

67203. Военный коммунизм (1918 – 1921) 39 KB
  Сталин выступил перед пленумом ЦК: Советский союз сильно отстал от запада в промышленном смысле СССР нуждается в немедленной и молниеносной индустриализации НЭП не позволяет создать мощную экономику и способствует дальнейшему отставанию СССР Сталин предложил постепенно сворачивать НЭП а после возникновения трудностей...
67204. 60-е годы. Оттепель 42 KB
  Она наполняет жизнь советского человека атрибутами западного образа жизни. Западная культура привлекает красивым образом жизни. Новые моменты появляются и в повседневной жизни – в быту он становится более легким. Таким образом новое мировоззрение выходит за рамки повседневности становится философствованием о прошлом и будущем страны о смысле жизни о возможностях другой жизни.
67205. Испанская драматургия эпохи возрождения. Творчества Лопе де Вега 47 KB
  Творчества Лопе де Вега. Потребность в обновлении заставило одного из руководителей заставило сочинить чтото свое Лопе де Руэга. Но начало было положено и в след за ним появляется целая плеяда драматургов но решительный поворот был сделан после того как появилась новая звезда Лопе де Вега.
67206. ДЖЕРЕЛА КЛЮЧІВ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ 132.92 KB
  В криптографічних системах створюються спеціальні підсистеми – джерела ключових даних та ключової інформації, а також здійснюється управління ключовими даними (ключами). При цьому під ключовими даними (ключами) розуміється сукупність випадкових або псевдовипадкових значень змінних параметрів...
67207. Антонимия. Понятие антонимии 67 KB
  Антонимы греч. Антонимы образуют антонимические пары чаще и ряды: умный способный посредственный бестолковый глупый. Классификация по типу противоположности выражаемой антонимами 1 Градуальные антонимы Такие антонимы выражают качественную контрарную лат. Дополнительные антонимы Антонимы этого типа выражают контрадикторную лат.
67208. СУТНІСТЬ І РОЛЬ ДЕМОКРАТІЇ В ПОЛІТИЧНОМУ ЖИТТІ СУСПІЛЬСТВА 91 KB
  Виникла демократія разом із появою держави. Вперше це поняття згадується в працях мислителів Давньої Греції (Демокріта). У класифікації держав, запропонованій Аристотелем, воно означало «правління всіх», на відміну від аристократії («правління обраних»), і монархії («правління одного»).
67209. Проектування, компонування та подання форм за допомогою CSS 863 KB
  Можна сказати, що використання великої кількості маркерів class та id порушує принцип KISS (принцип збереження максимальної простоти). Проте складні компонування часто створюють конфлікти в каскадуванні – конфлікти, які найпростіше вирішуються додаванням до елементів маркерів...
67210. Синтаксис. Предмет синтаксиса 175.5 KB
  Синтаксический ярус – самый высокий в системе языка. С фонетикой синтаксис связан посредством интонации: основная синтаксическая единица языка – предложение – всегда интонационно оформлено. Интонация выражает утверждение, вопрос, побуждение, восклицание; интонационно выделяются вводные слова, конструкции и т.д.
67211. ЭФФЕКТОРЫ 90 KB
  К эффекторам относятся мышцы скелетные гладкие и сердечная и железы внешней секреции. Скелетные мышцы называются также произвольными поскольку их сокращением и расслаблением можно сознательно управлять хотя частичное сокращение обеспечивающее мышечный тонус регулируется без участия сознания.