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

67043. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ КАДРОВ В ОРГАНИЗАЦИИ 1.11 MB
  Изучить теоретические основы системы повышения квалификации; провести анализ исследуемого предприятия и действующей системы обучения персонала; выявить основные проблемы, связанные с эффективным повышением квалификации сотрудников; разработать методические рекомендации по совершенствованию системы повышения квалификации персонала...
67044. Вмій дружбою дорожити 132 KB
  Тип заходу: метод проектів створення колективної творчої роботи сюжетного малюнка на дошці по сценарію заходухлопчик з дівчинкою друзі під сонцем з написом ДРУЖБА промені якого містять Золоті правила спілкування хмаринки уточнення поняття дружби в небі птахи на крилах яких поради...
67045. Година здоров’я «Богатирські яблука» 44.5 KB
  Мета: ознайомити дітей з корисними властивостями яблука, зміцнювати здоров’я дітей, розвивати бажання пізнати нове, розширювати знання дітей про яблука, виховувати естетичний смак, дбайливе ставлення до природи, прагнення дітей бути здоровими, сильними.
67046. ДЗВОНИ СКОРБОТИ 53.5 KB
  А навесні цього ж року в Україні помирало 25 тисяч людей щодня 1000 щогодини 17 щохвилини. Зокрема постанова Раднаркому УРСР Про заходи підсилення хлібозаготівлі яку було ухвалено 20 листопада 1932 року за своїм змістом нагадувала смертний вирок: З оголошенням цієї постанови припинили видачу будьяких натуральних авансів...
67047. ДЕНЬ ПАМ’ЯТІ ЖЕРТВ ГОЛОДОМОРУ 50.5 KB
  Не звільняється пам'ять відлунює знову роками. Сталося це літа Божого 1932го Сталося це літа Божого Яке запам'ятається кожному Навічно важко гірко. Запізнілими дзвонами шукаємо мільйони українських душ щоб вписати їх в історію Пам'яті.
67048. Золотий голос України 1017 KB
  Мета: розширити і закріпити знання учнів про птахів про їхню поведінку спосіб життя спілкування роль і місце у природі значення у житті людини; розвивати допитливість спостережливість інтерес до пташиного світу; виховувати у школярів любов та бережливе ставлення до пернатих.
67049. Сценарій відкриття фестивалю «Гончарівські читання» 124.5 KB
  Щедра земля під високим волошковим небом, омита синіми водами моря, що наввипередки вихваляються своїми білопінними хвилями. Сині плеса озер, що манять своєю прохолодою, ріки – швидкоплинні, гірські, бурхливі, повноводні. Ти - глибока й неймовірно бездонна в голубих, наче ніжні незабудки...
67050. Гра – подорож для учнів 3 класу 98 KB
  Мета: формувати у дітей усвідомлення цінності власного життя та здоров’я; розширити і збагатити знання учнів про овочі, їхні лікувальні властивості; спонукати до творчої активності, викликати свідоме бажання дізнатись щось нове і самостійно знаходити відповіді на поставлені запитання...
67051. Кримські гори 79 KB
  Назви заповідники Карпат Карпатський Горгани Ви добре засвоїли особливості місцевості Карпатських гір а сьогодні ми ознайомимося з природною зоною півдня України виконавши завдання природничого диктанту. Риба яка поширена в річках Карпатських гір форель. Хижий птах карпатських гір орел.