72027

УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ ФОРМУВАННЯ ЗОБРАЖЕННЯ ТЕПЛОВІЗІЙНОЮ СИСТЕМОЮ

Автореферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Однак аналіз виконаний в дисертаційній роботі показує що ефективність та сфера застосування ТС можуть бути суттєво розширені за умови удосконалення методів та засобів обробки формованих нею зображень шляхом обробки даних стосовно просторової роздільної здатності чутливості контрасту...

Украинкский

2014-11-16

2.35 MB

4 чел.

PAGE  20

Національний університет «Львівська політехніка»

Боженко Валентина Ігорівна

УДК 621.384.3

УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ

ФОРМУВАННЯ ЗОБРАЖЕННЯ

ТЕПЛОВІЗІЙНОЮ СИСТЕМОЮ

Спеціальність 05.12.17 – радіотехнічні та телевізійні системи

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів – 2011


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному університеті «Львівська політехніка» Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник:    кандидат технічних наук, доцент,

                                     старший науковий співробітник

         Шклярський Володимир Іванович, 

                                     Національний університет «Львівська політехніка»,

 доцент кафедри радіоелектроних пристроїв та систем.

Офіційні опоненти:      доктор технічних наук, доцент

   Білинський Йосип Йосипович,

Вінницький національний технічний університет,

   завідувач кафедри електроніки;

доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Зубков Анатолій Миколайович,

Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут,

головний науковий співробітник.

Захист відбудеться 7 червня 2011 р. о 15  годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д35.052.10 Національного університету «Львівська політехніка» за адресою: 79013, м. Львів, вул. Професорська, 2, ауд.218.

З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічній бібліотеці Національного університету «Львівська політехніка» за адресою: 79013, м. Львів, вул. Професорська, 1.  

Автореферат розіслано 3 травня 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, доцент         А.П. Бондарєв


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. При дослідженнях об’єктів промисловості та народного господарства тепловізійні системи (ТС) відіграють важливу роль як ефективний та широко розповсюджений дистанційний засіб отримання інформації про їх тепловий стан. Обробка та аналіз тепловізійних зображень (ТЗ), формованих в результаті роботи таких систем, створюють передумови для діагностування стану досліджуваних об’єктів, своєчасного виявлення енергетичних витрат, є вихідною інформацією для проведення профілактичних та ремонтних робіт, попередження виходу з ладу, неруйнівного контролю та виникнення аварійних ситуацій, і, як наслідок – для зменшення витрат на експлуатацію та ліквідацію аварій та збоїв в роботі систем та пристроїв з тепловим випромінюванням.

Аналізу роботи по поліпшенню фізичних параметрів ТС присвячена значна кількість праць вітчизняних та зарубіжних науковців, зокрема В. Колобродова, Л. Криксунова, В. Волкова, О. Гоєва, Б. Сінгера, Ж. Гоcсорга, Дж. Лойда, С. Хелміка, В. Вудворта, Р. Логана та ін.

У більшості робіт цих авторів перспективи покращення основних параметрів  ТС пов’язані в першу чергу з пошуком нових, ефективніших матеріалів, вдосконаленням конструкцій та вузлів, що значно збільшує їх вартість. Однак аналіз, виконаний в дисертаційній роботі, показує, що ефективність та сфера застосування ТС можуть бути суттєво розширені за умови удосконалення методів та засобів обробки формованих нею зображень шляхом обробки даних стосовно просторової роздільної здатності, чутливості, контрасту, однорідності фону зображення (зменшення шуму), порівняння із зображенням, отриманим із видимого діапазону або за інших умов функціонування, та спеціальної програмної обробки зображень за певними заданими параметрами.

Це обумовлює актуальність задач аналізу та виявлення можливих шляхів удосконалення методів та засобів формування відеосигналу зображення у ТС. Крім того, за умов економії бюджетних коштів актуальним є впровадження методів здешевлення засобів обробки тепловізійної інформації із одночасним досягненням швидкодії обробки та представлення отримуваних зображень в режимі реального часу, які б відповідали за своїми якістю та інформативністю сучасним високовартісним закордонним взірцям систем обробки цифрової візуальної інформації.

При цьому виникає необхідність вирішення складних питань синхронної роботи складових частин системи, що формує багатокомпонентні комплексні зображення, у яких міститься зведена у загальне зображення інформація про тепловий об’єкт, отримана у окремих спектральних зонах. Одночасні спостереження окремих зображень досліджуваного об’єкту у різних діапазонах зможуть дати якомога більше інформації про досліджуваний об’єкт на тлі оточуючого середовища, що дозволить зменшити неоднозначність при його дешифруванні, а дослідження функцій розподілу коефіцієнтів випромінювання та відбиття у вузькоспектральних діапазонах дозволить отримати інформацію про хімічний, фізичний та біологічний стан досліджуваного об’єкту.


Зв'язок роботи з науковими програмами.
У дисертації приведені результати теоретичних і практичних досліджень, виконаних автором у Національному університеті «Львівська політехніка» у рамках держбюджетних робіт: ДБ/Флюор «Сканувальна телевізійно-оптична ультрафіолетова мікроскопія для дослідження біологічних мікрооб’єктів» (номер держ. реєстрації 0107U000832), ДБ/Мікроскопія «Сканувальна телевізійно-оптична мікроскопія для кріобіології та кріомедицини» (номер держ. реєстрації 0109U001154), ДБ-ДІАМОН «Вдосконалення та підвищення інформативності систем багатоспектрального моніторингу та діагностики складних об’єктів» (номер держ. реєстрації 0109U001146), а також у НДР Академії сухопутних військ ім. гетьмана П.Сагайдачного за шифром «Місце-БАК» «Розробка рекомендацій щодо обґрунтування місця і ролі оперативно-тактичних безпілотних авіаційних комплексів у системі добування розвідувальної інформації» (номер держ. реєстрації 0110U006591), де автор приймала участь як виконавець.

Метою дисертаційної роботи є аналіз та удосконалення методів та засобів формування сигналу зображення досліджуваних об’єктів тепловізійною системою.

Для досягнення поставленої мети в роботі сформульовано та вирішено наступні задачі:

  •  проведено аналіз та систематизацію сучасних методів формування та обробки тепловізійного відеосигналу з метою визначення шляхів їх удосконалення;
  •  проаналізовано методи цифрової обробки зображень, ступінь їх ефективності при обробці тепловізійних зображень, та доцільність їх застосування з метою покращення роботи ТС;
  •  запропоновано удосконалений метод формування комплексних багатоспектральних зображень об’єктів та розроблено структуру дводіапазонної ТС для його реалізації;
  •  розроблена структурно-функціональна схема відеопроцесора тепловізійної камери (ТК);
  •  розроблено новий алгоритм цифрової обробки ТЗ, на основі якого реалізовано програмне забезпечення (ПЗ) для підвищення інформативності ТЗ, формованих у ТС;
  •  проведено оцінювання ефективності застосування запропонованого методу та розроблених засобів обробки ТЗ.

Об’єкт дослідження: процес формування відеосигналу зображення у сканувальній тепловізійній системі.

Предмет дослідження: методи та засоби формування відеосигналу зображення у сканувальній тепловізійній системі на основі піровідикона.

Методи дослідження. Результати дисертаційних досліджень отримані з допомогою основних положень та методів теорії радіотехнічних та телевізійних пристроїв та систем, теорії оптико-електронних приладів та систем, теорії теплопровідності; методів комп’ютерної цифрової обробки (ЦО) растрових зображень, формалізації та перетворення інформації – при розробці засобів цифрової обробки ТЗ; методів математичної статистики, комп’ютерних математичних та чисельних методів – при дослідженні методів обробки ТЗ, їхньому аналізі та обробці отриманих результатів.


Наукова новизна одержаних результатів

  •  досліджено та удосконалено метод різницевої обробки ТЗ шляхом застосування багатокадрового накопичення з одночасним усередненням кадрів, що дозволяє збільшити амплітуду оброблюваного сигналу на 30%;
  •  удосконалено метод накопичення кадрів тепловізійного зображення за рахунок суміщення обчислення їх різниці і накопичення, застосування якого покращує якість зображення об’єкта в статичному стані та дозволяє звести до мінімуму розмиття границь рухомого об’єкта, зменшити мерехтіння формованого ТЗ при покращенні відношення сигнал/шум (С/Ш), а також підвищити його контрастність на 30÷35 % за умови, що рівень фону та рівень сигналу є однаковими;
  •  вперше запропоновано метод двоканального формування ТЗ, який полягає у покадровому сумуванні сигналів від двох тепловізійних камер, що дозволяє збільшити амплітуду корисного сигналу і, відповідно, зменшити вплив шумів п’єдесталу;
  •  запропоновано новий метод сканування мішені ТК дискретним лінійно-сходинчатим растром, що забезпечує повне використання площі растру зчитування за рахунок вдосконалення робочого циклу компенсації та зчитування сигналу, та дозволяє запобігти можливим втратам інформації;
  •  удосконалено метод формування багатоспектрального комплексного тепловізійного зображення шляхом суміщення сигналів від ТК та похідної сигналу телевізійної камери, який забезпечує оконтурювання фрагментів ТЗ.

Практичне значення одержаних результатів:

  •  на основі проведеного аналізу структурної схеми відеопроцесора ТК запропоновано метод його реалізації, який усуває недоліків стандартного процесора різницевої обробки зображень, дозволяє оптимізувати його структуру та підвищити чутливість системи шляхом зменшення еквівалентної шуму різниці температур;
  •  удосконалено метод багатокадрового накопичення та усереднення кадрів, розроблено алгоритм реалізації удосконаленого методу, що дозволило підвищити динаміку та якість відображення швидкоплинних теплових процесів за рахунок підвищення оперативності та гнучкості процедур рекурсивної фільтрації;
  •  покращено структуру ТК, що дозволяє зменшити вплив шумів п’єдесталу на корисний сигнал та підвищити рівномірність сканування для запобігання можливим втратам інформації;
  •  розроблено структурно-функціональну схему пристрою для формування комплексного зображення, що дозволяє встановлювати прив’язку цифрової температурної карти досліджуваного об’єкту безпосередньо до його елементів, що значно спростить дії оператора по визначенню та ідентифікації ділянок об’єктів з граничними параметрами та підвищить якість моніторингу теплових об’єктів;
  •  розроблено новий алгоритм ЦО зображень, на його основі реалізовано програмне забезпечення, застосування якого дозволяє збільшити на 33% кількість корисної інформації про об’єкти теплового моніторингу, яку використовує оператор ТС для прийняття рішень.


Результати дисертаційної роботи реалізовані та впроваджені
в:

- Національному університеті «Львівська політехніка» при дослідженнях в рамках НДР ДБ-Флюор «Сканувальна телевізійно-оптична ультрафіолетова мікроскопія для дослідження біологічних мікрооб’єктів» та ДБ-Мікроскопія «Сканувальна телевізійно-оптична мікроскопія для кріобіології та кріомедицини» (впроваджені методи паралельного багатокадрового накопичення та усереднення кадрів та сканування мішені ТК дискретним лінійно-сходинчатим растром, на їх основі реалізовані структурно-функціональні схеми багатоспектральної ТС), а також в навчальному процесі підготовки фахівців для базового напрямку 0907 «Радіотехніка», дисципліна «Прикладні телевізійні системи»;

- Науково-дослідному та проектно-конструкторському інституті електронної вимірювальної та обчислювальної техніки НДКІ ЕЛВІТ в рамках НДР ДБ-ДІАМОН «Вдосконалення та підвищення інформативності систем багатоспектрального моніторингу та діагностики складних об’єктів» (впроваджені алгоритм реалізації запропонованого методу паралельного багатокадрового накопичення та усереднення кадрів та на його основі - програмне забезпечення для ЦО формованого у ТС сигналу зображення)

- Академії сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного в рамках НДР за шифром «Місце-БАК» (впроваджені методи комплексного формування та цифрової обробки ТЗ) та в навчальному процесі підготовки фахівців спеціальностей «Комплекси та системи озброєння і техніки ракетних військ і артилерії» та «Управління діями підрозділів ракетних військ і артилерії», дисципліна «Артилерійська розвідка».

Усі результати реалізації підтверджені відповідними актами про впровадження.

Особистий внесок здобувача полягає в самостійному аналізі науково-технічної проблеми, постановці й обґрунтуванні задач та мети дослідження, розробці нових методів, алгоритмів та структурно-функціональних схем обробки відеосигналу у ТС, розробці програмного забезпечення та інтерпретації одержаних при дослідженні результатів.

Усі основні положення, викладені у дисертаційній роботі, отримано здобувачем особисто. В роботах, написаних у співавторстві, автору належить: в [, , , , , , ] метод, спосіб та структура пристрою для формування комплексних зображень у ТС; в [, , , ] модель для реалізації пропонованого методу; в [, ] метод створення двоканального ТЗ; в [, , ] а наліз методів та засобів обробки відеосигналу ТС в режимі реального часу; в [, , ] результати дослідження особливостей застосування двоспектрального моніторингу теплових об’єктів; в [, ] структура системи обробки ТЗ та елементів ПЗ, що реалізують її функції; в [, , , , ] методи та засоби формування та попередньої обробки теплового відеосигналу.

Наукові положення, розроблені методи та результати досліджень, зроблені висновки належать здобувачеві та не містять результатів, що належать співавторам, разом з якими опубліковано роботи.


Апробація
результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на наступних всеукраїнських та міжнародних науково-технічних конференціях, симпозіумах,  семінарах та форумах: ІІІ Міжнародній конференції «Сучасні комп’ютерні системи та мережі: розробка та використання ACSN-2007» (09.2007, Львів) [], ІX та Х Міжнародних науково-технічних конференціях «Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій, комп’ютерної інженерії TCSET» (02.2008-2010, Львів-Славсько) [-], XI-ХІІІ Міжнародних науково-технічних симпозіумах «Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища: GPS і GIS-технології» (09.2006-2008, Львів-Алушта) [, -], Міжнародних науково-технічних семінарах «Системи контролю оточуючого середовища» (09.2006-2008, Севастополь) [, , ], XX Міжнародній науково-технічній конференції з фотоелектроніки та приладів нічного бачення (05.2008, Москва, Росія) [], ІІ та ІІІ Всеукраїнських науково-технічних конференціях «Перспективи розвитку озброєння і військової техніки Сухопутних військ» (04.2009-2010, Львів) [, ], XXIХ Міжнародній науково-технічній конференції «Електроніка та Нанотехнології» (04.2009, Київ) [], IV Міжнародному форумі «ECO Solutions – new technologies» (24-26.02.2010, Львів) [].

Публікації. Основні положення та результати дисертаційної роботи висвітлено у 27 друкованих працях, а саме: 12 статей у фахових виданнях, включених до списку ВАК України (з них 4 написано одноосібно та 8 – у співавторстві), 12 тезах доповідей у збірках тез конференцій, 2 статті у електронних виданнях, а також 1 патент на корисну модель, які повністю висвітлюють її зміст.

Структура дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається із переліку умовних позначень, вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (257 найменувань на 27 сторінках) та 7 додатків загальним обсягом 25 сторінок, де наведені тексти програмного забезпечення та результати досліджень, а також документи про впровадження. Загальний обсяг роботи становить 203 сторінки, з них виклад основного тексту – 133 сторінки, ілюстровані 48 рисунками і 7 таблицями.  

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі наведено загальну характеристику роботи, обґрунтовано актуальність теми дослідження, визначено об’єкт та предмет дослідження, сформульовані мета та задачі досліджень, викладена наукова новизна роботи та практична значимість отриманих результатів. Приведені відомості про публікації, апробацію результатів дисертаційних досліджень і особистий вклад здобувача.

У першому розділі «Аналіз процесу формування сигналу у тепловізійній системі» розглянуто особливості процесу перетворення інфрачервоного випромінювання в електричний сигнал, проведена класифікація засобів дослідження теплових об’єктів за типами та класами приймачів оптичного, інфрачервоного та радіодіапазону, та розглянуті експлуатаційні характеристики систем візуалізації теплового стану об’єктів. Проаналізовано перспективи застосування, переваги та недоліки несканувальних та сканувальних приймачів теплового випромінення – твердотільних, фото- та теплових приймачів. Проаналізовано особливості сканувальних тепловізійних систем із оптико-механічним та електронним скануванням та процесу обробки інформації у них, встановлено, що зображення, отримані в результаті роботи таких систем, потребують покращення, оскільки є зашумленими, слабкояскравими, малоконтрастними та, як наслідок, недостатньо інформативними.

Проведено аналіз процесу формування відеосигналу зображення теплових об’єктів, параметрів, що його характеризують, та систематизовано відомі методи обробки зображень (первинні, препаруючі, обчислюючі, аналізуючі, покращуючі та архівуючі), а також сфери застосування засобів теплового моніторингу, перспективи їх розвитку та визначені напрямки удосконалення методів та засобів формування відеосигналу зображення тепловізійною системою.

Другий розділ присвячений удосконаленню відомих та розробці нових методів формування відеосигналу зображення тепловізійною системою.

Проаналізовано удосконалений метод різницевої обробки тепловізійного зображення за рахунок застосування багатокадрового накопичення з одночасним усередненням кадрів, який забезпечує усунення сигналу п’єдесталу, збільшує амплітуду оброблюваного сигналу до 30% та запобігає мерехтінню зображення на екрані. Запропоновано у випадку, коли значення п’єдесталів позитивного та негативного кадрів є різними внаслідок внутрішнього прогрівання приймача ТК (вирази 1-2), спосіб вирішення цієї проблеми (вираз 3), а також розроблено спрощену схему апаратної реалізації даного метода (рис. 1), що дозволить обробляти сигнали від динамічних об’єктів.

Рис. 1. Структурно-функціональна схема дворівневого модуля обробки ТЗ, де

ДП – диференційний підсилювач; РП – регульований підсилювач; П – перемикач;

ЦАП – цифро-аналоговий перетворювач; АЦП – аналого-цифровий перетворювач;

К – ключ; БП – блок пам’яті; БЦО – блок цифрової обробки

У випадку, коли компонента сигналу п’єдесталу зміниться на P і корисна компонента сигналу зміниться на S з часу останнього оновлення пам’яті, сигнал на вході БЦО для відкритого обтюратора може бути виражений як:

     

і для закритого як

 ,   

де  – вхідний сигнал і-го позитивного/негативного кадру ТЗ;

– сигнал n-го негативного кадру ТЗ;

 – похибка формування сигналу внаслідок використання ЦАП та АЦП;

S – результуючий сигнал ТЗ;

S – похибка корисного результуючого сигналу ТЗ;

Р – похибка результуючого сигналу п’єдесталу.

Після обробки в БЦО отримуємо

,  

що підтверджує ефективність застосування даного методу для моніторингу теплових об’єктів. Часові діаграми обробки ТЗ показані на рис. 2.

Рис. 2. Часові діаграми аналого-цифрової обробки сигналу ТЗ (US – амплітуда корисної компоненти вхідного сигналу; Uвх – амплітуда вхідного сигналу; UБП – амплітуда накопиченого сигналу; Uвих – амплітуда результуючого сигналу; Un – амплітуда сигналу п’єдесталу)

Удосконалено метод суміщення обчислення різниці двох суміжних кадрів ТЗ та їх паралельного накопичення (рис. 3) з одночасним сумуванням кадрів (вираз 4).

де Si+, Si- – корисні компоненти сигналу, Si+  Si-;

Un – різнополярний сигнал п’єдесталу.

Протягом розгортки кадру відеосигнал Ui записується у блок пам’яті БП1, а попередні відеосигнали послідовно перезаписуються з попередніх блоків пам’яті у наступні. В результаті протягом розгортки кадрів N оцифрованих відеосигналів записуються у N блоків пам’яті. Водночас ці сигнали надходять на N входів суматора, до виходу якого під’єднаний подільник 1/N. В результаті сигнал завади через свою асинхронність та різнополярність зменшується приблизно у  разів – таким чином з кожним наступним кадром формується результуючий сигнал, який формує послідовності теплових зображень на екрані монітору.

Застосування даного методу дозволяє покращити якість відображуваного об’єкта у статичному стані та звести до мінімуму розмиття границь при пересуванні об’єкта або зміні його теплового режиму. Оцифровування відеосигналу (ВС) усуває ефект мерехтіння зображення на екрані монітору при покращенні відношення С/Ш, що важливо при візуалізації дрібних деталей малоконтрастних об’єктів, а додатково введена можливість накопичення з усередненням дозволяє підвищити контрастність зображення на 30÷35% за умови, що рівень фону та початковий рівень сигналу є однаковими.

Проаналізовано запропонований метод двоканального формування сигналу ТЗ, який полягає у різницевій обробці відеосигналів від двоканальної ТК, застосування якого дозволяє в результуючому сигналі збільшити корисну компоненту, зменшити компоненту п’єдесталу та компоненти статичних сигналів від дефектів мішені, синхронні та асинхронні завади, що дозволить відображати з високою якістю на екрані монітора не лише статичні, а й динамічні об’єкти теплового моніторингу.

Аналогова різницева обробка ВС реалізується за допомогою диференціального підсилювача з вхідним комутатором сигналів, синхронізованим з кадровою частотою, при чому комутація реалізована таким чином, що сигнал з від’ємною корисною компонентою завжди йде на інверсний вхід, а з додатною – на прямий вхід. В результаті на виході додатні сигнали формуються в двох суміжних кадрах для кожного з них. У першому кадрі:

,

де Un1, Un2 – компоненти базового заряду мішені (п’єдесталу);

, – складові корисних сигналів першого кадру обох каналів;

Ug1, Ug2 – компоненти, обумовлені дефектами мішеней обох каналів;

,  – сигнали синхронної та асинхронної завад у обох каналах першого кадру.

При ,

.     

У другому кадрі:

Якщо  то

          


Сигнали на виходах першого та другого каналів у 1 та 2 кадрах одного і того об’єкту спостереження умовно представлені на рис.4
 а,б. Часові діаграми сигналів ,  показані на рис.4 в. І з виразів (5-6), і з рис. 4 в видно, що результат різницевої обробки тепловізійних сигналів першого і другого каналів – одночасна компенсація синхронної та асинхронної завади у результуючому сигналі Up. У той же час корисний сигнал збільшується: Up≈2Uс.  Також пропонується застосування процесору покадрової обробки для сумування сигналів суміжних (першого та другого) кадрів, який працює наступним чином. Аналоговий різницевий сигнал поточного кадру Up(i+1) поступає на вхід АЦП. Зона ефективної оцифровки різницевих сигналів наведена на рис. 4 г. Цифровий код [Up(i+1)] поступає на перший вхід суматора, де він сумується з кодом [Upi] різницевого сигналу Upi попереднього кадру. Одночасно у пам’яті кадру синхронно зі зчитуванням запам’ятовується різницевий сигнал поточного кадру та сумуються різницеві сигнали першого та другого кадрів ТЗ (див. вирази (6-7)):

.

Якщо  та , то результуючий сигнал складе

                                                    

З виразу (7) видно, що в результуючому сигналі корисна компонента значно більша, компонента п’єдесталу зменшується до мінімуму або взагалі зникає, як і компоненти статичних сигналів від дефектів мішені, синхронних та асинхронних завад.

Проаналізовано метод сканування мішені ТК дискретним лінійно-сходинчатим растром, який дозволяє збільшити кількість рядків у полі за час стандартної розгортки, яка відповідає просторовій роздільній здатності сучасних мішеней. Застосування трикутної реверсивної рядкової розгортки робить непотрібними витрати часу на зворотній хід рядка, що дозволяє збільшити кількість рядків у полі за час стандартної розгортки, наблизившись до просторової роздільної здатності сучасних мішеней, а перехід від стандартної неперервної кадрової розгортки до дискретної забезпечує структурну відповідність фаз сканування на всьому робочому полі мішені. Пропонована структура ТС (рис. 5) містить генератори розгортки, що здійснюють сканування мішені дискретним лінійно-сходинчатим растром, що дозволяє зменшити вплив шумів п’єдесталу на корисний сигнал та підвищити рівномірність сканування і запобігти можливим втратам інформації, які для стандартних фокусуючо-відхилювальних систем становлять 15÷20%.

Ïðîàíàë³çîâàíî ìåòîä ôîðìóâàííÿ багатоспектрального комплексного тепловізійного зображення за рахунок обробки зображень, отриманих у окремих спектральних діапазонах та об’єднаних шляхом суміщення та взаємної координатної прив’язки їх елементів у єдине багатоспектральне комплексне зображення, що спрощує визначення та ідентифікацію ділянок об’єктів і систем з граничними параметрами та підвищує оперативність їх діагностики.

Для спрощення синтезу багатоспектральних пристроїв пропонується модульний принцип побудови комплексу обробки ТЗ, де видима спектральна зона випромінювання теплового об’єкта використовується для формування контурного чорно-білого зображення, а псевдокольорове ТЗ розфарбовує цей контур залежно від розподілу температури у різних ділянках об’єкта.

Покадрова обробка сигналу від досліджуваного об’єкта у видимій зоні спектру передбачає зміну апертури зчитування (дефокусування) в суміжному кадрі; різницеву обробку зображень суміжних кадрів та порівняння різницевого сигналу з усередненим значення яскравості локального околу (вираз 8).

  

де хі[x0 – (m – 1) / 2;  x0 + (m – 1) / 2] ; yj [y0 – (n – 1) / 2; y0 + (n – 1) / 2] ;

k, β вагові коефіцієнти, підібрані експериментальним шляхом;

m, n кількість пікселів околу по вертикалі та горизонталі;

Вх0, у0  значення яскравості центрального піксела околу.

Піксели з Rx,y = 1 утворюють монохромне контурне зображення досліджуваного об’єкту у видимій зоні спектру, а різницева обробка зображень використовується для компенсації постійної складової та подвоєння корисної складової при роботі ТК в режимі обтюрації.

Для реалізації пропонованого методу розроблено структурно-функціональну схему дводіапазонного тепловізійного комплексу, що містить у своєму складі основний канал формування ТЗ та допоміжний – формування відеосигналу (рис. 6).

Рис. 6. Структурно-функціональна схема дводіапазонного тепловізійного комплексу, де

Об − досліджуваний об’єкт;  О1, О2 − об’єктиви каналів видимого та інфрачервоного діапазонів; ТВК − телевізійна камера; ТК − тепловізійна камера; М − модулятор інфрачервоного випромінювання; ДП − давач положення модулятора; ПВ − піровідикон; ФВС − фокусуючо-відхилювальна система; Д − двигун; БКР − блок керування режимом; СП − синхропривід;

ФСТЗ − формувач відеосигналу тепловізійного зображення; ГР − генератор розгортки;

ВС − відеосигнал; СТЗ − сигнал тепловізійного зображення;  ВШ − видошукач;

ВП − відеопроцесор; ВО − вузол оцифровування; АЛП − арифметично-логічний пристрій;

ЦАП − цифро-аналоговий перетворювач,  ТГ − тактовий генератор; МК − мікроконтролер;

ПН − пам’ять накопичення; ПА − пам’ять архіву; Кл − клавіатура;

СС − синхросигнали синхронізації телевізійної розгортки; ІШ − інформаційна шина;  

R, G, B – сигнали кольорового видимого або псевдокольорового ТЗ

Третій розділ присвячений розробці та удосконаленню засобів формування зображення тепловізійною системою. На основі проведеного аналізу вимог до алгоритмічно-програмного забезпечення комп’ютеризованої тепловізійної системи пропонується застосування цифрової обробки ТЗ (рис. 7), яка передбачає:

  1.  Отримання оцифрованого ТЗ та доповнення його градаційною шкалою сірого кольору.
  2.  Корекцію контрасту зображення на задане оператором значення.
  3.  Отримання оцифрованого видимого зображення та перетворення його на контурне зображення.
  4.  Вивід на монітор композитного зображення, побудованого шляхом суміщення тепловізійного та контурного зображень.
  5.  Створення негативного варіанту ТЗ.
  6.  Псевдокольорове розфарбовування ТЗ.
  7.  Визначення оператором ТС доцільності продовження корекції зображення.
  8.  У випадку позитивного рішення значення контрастності та варіанту кольорової схеми зображення змінюється оператором ТС.
  9.  Обробку фону ТЗ.
  10.  

Побудову графіку температурного розподілу ТЗ.

  1.   Порівняння ТЗ із еталонним зображенням досліджуваного теплового об’єкту в оптимальному стані.
  2.   Вивід зображень на екран монітору для прийняття рішень оператором ТС.
  3.  Збереження на диску варіантів обробки та супровідної інформації.  

Засобами мов програмування високого рівня розроблено програмне забезпечення для роботи у складі ТС з метою реалізації пропонованої ЦО.

На основі удосконалених у розділі 2 методів обробки відеосигналу проведено синтез структурно-функціональної схеми пристрою для формування комплексного зображення (рис. 8) (патент України № u2006 13278), яка складається з детекторів інфрачервоного (ІЧ) випромінювання ІЧВ та видимого випромінювання ВВ, генераторів тепловізійного сигналу ГТПС та відеосигналу ГВС, синхрогенератора СГ, синтезатора кольору СК, змішувача З, кольорового відеомонітора КВ та генератора контурів ГК (рис. 9). Виходи детекторів ІЧ та видимого випромінювання з’єднані з інформаційними входами генераторів, відповідно, ГТПС та ГВС, синхровходи яких з’єднані з першим виходом синхрогенератора та першим синхровходом генератора контурів, а їх виходи – з, відповідно, входом синтезатора кольору та інформаційним входом генератора контурів, другий синхровхід якого з’єднаний з другим виходом синхрогенератора, а вихід – з другим входом змішувача, перший вхід якого з’єднаний з RGB-виходами синтезатора кольору, а вихід – з входом кольорового відеомонітора.

Структурно-функціональна схема генератора контурів видимого зображення в режимі реального часу містить детектори ІЧ та видимого випромінювання, генератори тепловізійного та відеосигналів, синхрогенератор, синтезатор кольору, змішувач і кольоровий відеомонітор, та обладнується
генератором контурів. Останній містить пам’ять кадру, регістр зсуву, арифметико-логічний пристрій, буферний регістр, схему порівняння та тригер.

Синтезований пристрій пропонується для застосування у техніці телевізійних систем перетворення ІЧ випромінювання в електричний сигнал, оскільки формування контурів видимого зображення у реальному часі дає змогу отримувати точну прив’язку температурної карти до елементів об’єкту спостереження, що значно покращує ефективність моніторингу слабоконтрастних теплових об’єктів.

Четвертий розділ присвячений дослідженню ефективності удосконалених методів та засобів формування сигналу шляхом експертної оцінки ТЗ. Основним завданням досліджень є підтвердження розроблених в дисертації теоретичних положень щодо можливості підвищення ефективності роботи ТС в реальних умовах експлуатації.

Розроблено методику оцінки роботи тепловізійної системи, сформовано вибірку з 24 типових сюжетних ТЗ, близьких за характером до тих, що найчастіше зустрічаються у практиці теплового моніторингу, піддано їх обробці із застосуванням пропонованих у дослідженні методів (рис. 10), на їх основі проведено експертне оцінювання отриманих зображень методом суб’єктивної експертизи із застосуванням процедури з одним стимулом з використанням шкали якості та з побіжною прив’язкою нижньої та верхньої границь шкали. Отримані в результаті обробки зображення об’єктів теплового моніторингу оцінені в середньому у 3,4 бала за п’ятибальною шкалою, тобто як задовільні для оператора ТС. На основі закону розподілу оцінок визначено теоретичну частоту кожної оцінки, а за біноміальним законом розподілу визначено відносну кількість оцінок та теоретичні частоти кожної оцінки для підтвердження достовірності отриманих результатів.


 Проведено оцінку
максимальної яскравості та контрасту оцінюваних ТЗ, за її результатами побудовано графіки розподілу отриманих значень (рис. 11-12). Встановлено, що значення максимальної яскравості вибірки досліджуваних ТЗ, яке відповідає значенню максимальної температури досліджуваних об’єктів, коливається у межах від 58 до 99 одиниць, а значення контрасту, яке відповідає співвідношенню найвищого та найнижчого значень температури об’єктів, – у межах від 1 до 44 одиниць.

Рис. 11. Графік розподілу значень

максимальної яскравості зображень

Рис. 12. Графік розподілу значень

контрасту зображень

За розробленою методикою проведено експертну оцінку роботи розробленого для роботи в операційних системах MS DOS та Windows спеціалізованого програмного забезпечення для цифрової обробки зображень (рис. 13), в результаті якої встановлено, що застосування пропонованих засобів цифрової обробки у складі ТС дозволяє істотно підвищити інформативність зображень у тепловізійній системі та підвищує ефективність її застосування на 33% (рис. 14).

Рис. 13. Робоче вікно програми, де 1 – заголовок вікна програми з іменем оброблюваного файлу; 2 – список імен результуючих файлів; 3 – початкове зображення; 4, 5 – псевдокольоровий та інверсний варіанти зображення; 6, 7, 8 – градаційні шкали; 9 – лінійка прокрутки для зміни значення контрасту;

10 – поточне значення контрасту;

11 – дерево дискових каталогів; 12 – список файлів у поточному каталозі; 13 – назва робочого файлу;

14 – розширення вхідних файлів

Рис. 14. Графік розподілу середніх

оцінок програмно оброблених ТЗ

ВИСНОВКИ

У результаті проведених дисертаційних досліджень вирішено важливе наукове завдання удосконалення методів та засобів формування відеосигналу зображення в тепловізійній системі, що має суттєве значення для тих сфер людської діяльності, де доцільним є застосовування засобів безконтактного контролю за допомогою інфрачервоного випромінювання – у медицині, військовій справі, контролі довколишнього середовища, теплоенергетичній, аерокосмічній галузях тощо.

У дисертації отримані такі основні результати:

  1.  Удосконалено метод різницевої обробки тепловізійного зображення шляхом застосування багатокадрового накопичення з одночасним усередненням кадрів, що дозволяє збільшити амплітуду оброблюваного сигналу до 30% та спростити структурну схему модуля обробки тепловізійного сигналу.
  2.  Удосконалено метод накопичення кадрів тепловізійного зображення за рахунок суміщення обчислення їх різниці і накопичення, застосування якого покращує якість зображення об’єкта в статичному стані та дозволяє звести до мінімуму розмиття границь рухомого об’єкта, зменшити мерехтіння формованого тепловізійного зображення при покращенні відношення сигнал/шум, а також підвищити його контрастність на 30÷35 % за умови, що рівень фону та рівень сигналу є однаковими.
  3.  Вперше запропоновано метод двоканального формування сигналу зображення, який полягає у покадровому сумуванні сигналів від двох тепловізійних камер, що дозволяє за рахунок різницевої обробки сигналів збільшити амплітуду корисного сигналу і, відповідно, зменшити вплив шумів п’єдесталу, та вперше розроблено структурно-функціональну схему відеопроцесора, яка є реалізацією запропонованого методу.
  4.  На основі проведеного аналізу специфіки формування відеосигналу у тепловізійній камері встановлено, що розмір зменшеного растру компенсації відносно растру зчитування складає 80÷85% залежно від типу фокусуючо-відхилювальної системи тепловізійної камери. Запропоновано новий метод сканування мішені тепловізійної камери дискретним лінійно-сходинчатим растром, що забезпечує повне використання площини растру зчитування за рахунок вдосконалення робочого циклу компенсації та зчитування сигналу. На його основі розроблено структурно-функціональну схему тепловізійної камери, що дозволяє зменшити вплив шумів п’єдесталу, підвищити рівномірність сканування та дозволяє запобігти можливим втратам інформації.
  5.  Удосконалено метод формування багатоспектрального тепловізійного зображення шляхом формування комплексного зображення за рахунок суміщення сигналів від тепловізійної камери та похідної сигналу телевізійної камери, яка забезпечує оконтурювання фрагментів тепловізійного зображення, що значно спростить дії оператора по визначенню та ідентифікації ділянок об’єктів і систем з граничними параметрами та підвищить оперативність їх діагностики. З метою реалізації даного методу розроблено структурно-функціональну схему дводіапазонного тепловізійного комплексу для формування багатоспектрального зображення.
  6.  Синтезовано нову структурно-функціональну схему формування комплексного зображення у тепловізійній системі в режимі реального часу, що дає змогу здійснювати прив’язку цифрової температурної карти об’єкту безпосередньо до елементів об’єкту спостереження та покращує якість моніторингу рухомих та слабоконтрастних теплових об’єктів.
  7.  Систематизовано методи цифрової обробки зображень (формування позитивного та негативного варіантів зображення, корекція контрастності, порівняння з еталоном, виділення та знищення фону), розроблено новий алгоритм обробки цифрового тепловізійного зображення та на його основі створено програмне забезпечення для покращення формованого тепловізійною системою зображення, що дозволяє підвищити інформативність зображень у тепловізійній системі, у відповідності з проведеною експертною оцінкою, на 33 %.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

  1.  Анализ методов сканирования пировидиконной мишени тепловизионной камеры / В.И. Боженко, С.А. Воронов, О.П. Кондратов, П.А. Кондратов // Системы контроля окружающей среды. Средства и мониторинг. Сборник научных трудов НАНУ. – Севастополь: МГИ, 2007.  С. 119–121.
  2.  Боженко В.І. Відтворення теплового зображення на моніторі персонального комп’ютера. / В.І. Боженко // Вісник НУ «ЛП» Комп’ютерні системи та мережі. – Львів: НУ «ЛП», 2009. – № 658. – С. 7–15.  
  3.  Боженко В.І. Дослідження способів різницевої обробки зображень у тепловізійній камері на основі піровідикона / В.І. Боженко // Вісник НУ «ЛП» Автоматика, вимірювання та керування. – Львів: НУ «ЛП», 2010. – № 665. – С. 112–117. 
  4.  Боженко В.И. Методы динамического накопления кадров в тепловизионной камере / В.И. Боженко, П.А. Кондратов // Системы контроля окружающей среды. Средства и мониторинг. Сборник научных трудов НАНУ. – Севастополь: МГИ, 2008. – С. 119–121.
  5.  Боженко В.И. Параллельная цифровая обработка динамического теплового изображения / В.И. Боженко // Системи обробки інформації. – Харків: ХУПС, 2009. – Вип. 6 (80). – С. 15–18.
  6.  Боженко В.І. Підвищення інформативності тепловізійної системи шляхом формування композитних зображень / В.І. Боженко, П.О. Кондратов // Системи обробки інформації. – Харків: ХУПС, 2007.– Вип. 8 (66). – С. 16–17.
  7.  Боженко В.І. Тепловізійні системи як засіб дослідження теплових об’єктів / В.І. Боженко, В.І. Шклярський // Вісник НУ «ЛП» Радіоелектроніка та телекомунікації. – Львів: НУ «ЛП», 2010. – № 680. – С. 45–54.
  8.  Боженко В.І. Формування багатоканального зображення у тепловізійній системі / В.І. Боженко // Військово-технічний збірник, № 4. – Львів: АСВ, 2010. – С. 29–32.
  9.  Динамічне накопичення піросигналу в процесі його багатокадрової обробки / В.І. Боженко, С.O. Воронов, П.О Кондратов, С.О. Муравов, В.І. Шклярський // Электроника и связь. К.: Аверс, 2009.– № 4-5 (51-52). Ч. 2. – С.9598.
  10.  Компьютерная обработка изображения, полученного пировидиконной камерой / В.Боженко, И.Боженко, С.Воронов, П.Кондратов, В.Ткаченко // Системы контроля окружающей среды. Средства и мониторинг. Сборник научных трудов НАНУ. – Севастополь: МГИ, 2006. – С. 194–197.
  11.  Можливі методи формування комплексних тепловізійних зображень / В.І. Боженко, Р.В. Казмірчук, В.І. Шклярський, П.О. Кондратов // Військово-технічний збірник. – Львів: АСВ, 2010. – Вип. 3. – С. 16–21.
  12.  Особливості дистанційного моніторингу за допомогою тепловізійної камери, обладнаної каналом видимого зображення / В.І. Боженко, М.О. Бродський, П.О. Кондратов, В.І. Шклярський // Вісник НУ «ЛП» Радіоелектроніка та телекомунікації. – Львів: НУ «ЛП», 2007. – № 595. – С. 28–32.
  13.  Патент на корисну модель 27117 Україна, МПК H04N 5/33. Пристрій для формування комплексного зображення / В.Боженко, І.Боженко, П.Кондратов; заявник та власник патенту Національний університет «Львівська політехніка». – № u200613278; заявл. 15.12.06; опубл. 25.10.07, Бюл. № 17.
  14.  Bozhenko V. Expansion of functionality and increase use information pyrovidicons termovision systems [Electronic source]: Proceedings of the X-th International Conference «Modern Problems of Radio Engeneering, Telecommunications and Computer Science» / V.Bozhenko, O.Kondratov, P.Kondratov // 700 MB. – Lviv-Slavsko, Ukraine, February 23-27, 2010. – 2 p. – Electron. dat. Lviv: NY «LP», 2010. – 1 CD-ROM. – Title from the disk label.
  15.  Device for Complex Image generation [Electronic source]:  Proceedings of the X-th International Conference «Modern Problems of Radio Engeneering, Telecommunications and Computer Science» / V.Bozhenko, O.Kondratov, P.Kondratov, V.Shkljarskij // 700 MBLviv-Slavsko, Ukraine, February 23-27, 2010. – 3 p. – Electron. dat. Lviv: NY «LP», 2010. – 1 CD-ROM. – Title from the disk label.
  16.  Адаптивный алгоритм многокадрового накопления пиросигнала в реальном времени / В.И. Боженко, О.П. Кондратов, П.А. Кондратов, В.Ф. Ткаченко // Тезисы докладов ХХ Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения. – Москва, 27-30 мая 2008 г. – Россия, М.: ФГУП НПО «Орион», 2008. – С. 41. 
  17.  Боженко В.І. Застосування систем комплексного сприйняття об’єктів при двоспектральному моніторингу / В.І. Боженко, Р.В. Казмірчук, П.О. Кондратов // Збірка тез доповідей Другої Всеукраїнської науково-технічної конференції «Перспективи розвитку озброєння і військової техніки Сухопутних військ». – Львів, 28-29 квіт. 2009 р. – Львів: ЛІСВ НУ «ЛП», 2009. – С. 34.
  18.  Боженко В. Системи комплексного сприйняття об’єктів при двохспектральному моніторингу / В.Боженко, М.Бродський, П.Кондратов // Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища – GPS і GIS –технології: XІІI міжнародний науково-технічний симпозіум. Алушта, 9-14 верес. 2008 р. – Львів: НУ “ЛП”, 2008. – С. 169–173. 
  19.  Інфрачервоний моніторинг – дієвий засіб виявлення тепловитрат на об’єктах господарського призначення та житлового фонду / В.І. Боженко, Р.В. Казмірчук, П.О. Кондратов, В.І. Шклярський // [ВЦ «Лемберг»] Матеріали IV Міжнародного форуму «ECO Solutions – new technologies». (Львів, 24-26.02.2010 р.). – Режим доступу: http://www.lemberg.ua/file.php?id=1490. – Заголовок з екрану. 
  20.  Програмна цифрова обробка теплових зображень / В.І. Боженко, Р.В. Казмірчук, П.О. Кондратов, В.І. Шклярський // Збірка тез доповідей Третьої Всеукраїнської науково-технічної конференції «Перспективи розвитку озброєння та військової техніки Сухопутних військ». – Львів, 13-14 квіт. 2010 р. – Львів: АСВ, 2010. – С. 31-32. 
  21.  Системи багатокадрового накопичення та усереднення у тепловізійній камері / В.Боженко, М.Бродський, О.Кондратов, П.Кондратов, В.Ткаченко // Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища – GPS і GIS –технології: XІI міжнародний науково-технічний симпозіум. Алушта, 10-15 верес. 2007 р. – Львів: НУ “ЛП”, 2007. – С. 107–110.
  22.  Формування композитних зображень у тепловізійній системі / В. Боженко, І. Боженко, М. Бродський, П. Кондратов, В. Ткаченко // Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища – GPS і GIS –технології: XI міжнародний науково-технічний симпозіум. Алушта, 7-12 верес. 2006 р. – Львів: НУ «ЛП», 2006. – С.72–75. 
  23.  Bozhenko V. Expansion of functionality and increase use information pyrovidicons termovision systems / V.Bozhenko, O.Kondratov, P.Kondratov // Хth International Conference «Modern Problems of Radio Engeneering, Telecommunications and Computer Science» – Slavsko, 23-27 Feb. 2010. – Lviv: NY «LP», 2010. – P.110.  
  24.  Bozhenko V. Probable Methods of Complex Images Formation / V.Bozhenko, P.Kondratov, V.Shkljarskij // 9th International Conference «Modern Problems of Radio Engeneering, Telecommunications and Computer Science» – Slavsko, 19-23 Feb. 2008. – Lviv: NY «LP», 2008. – P. 357–358.  
  25.  Bozhenko V. Thermovision Camera with Discrete Reversal Scanning of PEMET Vidicon Target / V.Bozhenko, P.Kondratov, V.Shkljarskij // 9th International Conference «Modern Problems of Radio Engeneering, Telecommunications and Computer Science» – Slavsko, 19-23 Feb. 2008. – Lviv: NY «LP», 2008. – P. 244–245.  
  26.  Device for Complex Image generation / V.Bozhenko, O.Kondratov, P.Kondratov, V.Shkljarskij // Хth International Conference «Modern Problems of Radio Engeneering, Telecommunications and Computer Science» – Slavsko, 23-27 Feb. 2010. – Lviv: NY «LP», 2010. – P. 103.
  27.  Research of Image Difference Processing Ways in Thermovision Camera Based on Pyrovidicon / I.Bozhenko, V.Bozhenko, O.Kondratov, P.Kondratov // 3rd International Conference «Advanced Computer Systems and Networks: Design and Applications». Lviv, 20-22 Sept. 2007. – Lviv: NY «LP», 2007. – P. 181–183.


АНОТАЦІЯ

Боженко В.І. Удосконалення методів та засобів формування зображення тепловізійною системою. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 - радіотехнічні і телевізійні системи. – Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, 2011.

У дисертації розв’язано актуальне наукове завдання удосконалення методів та засобів формування відеосигналу зображення у тепловізійній системі.

Проаналізовано, систематизовано та удосконалено методи формування та обробки відеосигналу тепловізійної камери, методи та алгоритми комп’ютерної обробки цифрового тепловізійного зображення, запропоновано метод формування багатоканальних зображень та розроблено покращені структурно-функціональні схеми тепловізійної системи.

Оцінка ефективності запропонованих методів та засобів формування відеосигналу у тепловізійній системі виконана шляхом проведення математичного моделювання, оцінка ефективності розроблених засобів обробки цифрового зображення виконана шляхом проведення експертного оцінювання результатів роботи програмного комплексу, включеного до складу тепловізійної системи.

Ключові слова: тепловізійна система, інфрачервона камера, комплексне тепловізійне зображення, багатоспектральне зображення.

АННОТАЦИЯ

Боженко В.И. Усовершенствование методов и способов формирования изображения тепловизионной системой. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.17 – радиотехнические и телевизионные системы. – Национальный университет «Львовская политехника», г. Львов, 2011.

В диссертации решена актуальная научная задача усовершенствования методов и способов формирования изображения в тепловизионной системе.

Основным направлением диссертационных исследований является анализ, систематизация, усовершенствование и разработка новых методов, алгоритмов и средств, позволяющих улучшить работу сканирующей тепловизионной системы путем усовершенствования процесса формирования и обработки видеосигнала тепловизионной камеры, а также компьютерной цифровой обработки полученных тепловизионных изображений.

В результате анализа недостатков стандартного метода разностной обработки кадров разработан метод параллельного многокадрового накопления и усреднения кадров для мониторинга динамических тепловых объектов. Усовершенствован метод использования площади растра считывания тепловизионной камеры, позволяющий избежать возможных потерь информации. Предложен метод формирования мультиспектрального изображения в тепловизионной системе путем формирования теплового сигнала и вспомогательного видеосигнала, полученного из видимого спектрального диапазона, на его основе разработаны улучшенные структурно-функциональные схемы тепловизионной системы. Проанализированы и систематизированы методы цифровой обработки изображений, на их основе предложены методы компьютерной обработки цифрового тепловизионного изображения.

Оценка эффективности предложенных методов и способов формирования видеосигнала в тепловизионной системе осуществлена путем проведения математического моделирования, оценка эффективности разработанных средств обработки цифрового изображения осуществлена путем проведения экспертной оценки результатов работы программного комплекса, включенного в состав тепловизионной системы.

Ключевые слова: тепловизионная система, инфракрасная камера, комплексное тепловизионное изображение, мультиспектральное изображение.

SUMMARY

V. Bozhenko. Improvement of methods and ways of the thermal system images formation. - Manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences by specialty 05.12.17 - radio and television systems - the Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2011.

In the thesis the actual scientific and practical problem of methods and ways of images formation in the thermal system improvement is solved.

Methods of formation and video-signal processing thermal camera, methods and algorithms of computer processing digital thermal images are analysed, systematized and improved, method of formation of multispectral images is offered and the improved thermal system’s structure-functional schemes are developed.

The estimation of the efficiency of the offered methods and ways of the video signal formation in thermal system is carried out by the mathematical modelling. The estimation of the efficiency of the digital image processing developed ways is carried out by the expert estimation of the included in the structure of thermal system program complex work results.

Keywords: thermal system, infrared camera, complex thermal image, multichannel image.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47335. Технология изготовления зубчатых колес 218 KB
  Зубчатые передачи, используемые в различных механизмах и машинах, делят на цилиндрические, конические, червячные, смешанные и гиперболоидные (винтовые и гипоидные).
47337. Україна і націоналізм 677 KB
  Так, нерозуміння себе стає основною проблемою сьогодення. Ми не завжди здатні пізнати істинну сутність всього людського єства, коли брат не розуміє брата, коли панує байдужість і невігластво...
47339. Анализ деятельности Пенсионного фонда РФ на примере Управления Пенсионного фонда по Находкинскому городскому округу 711 KB
  Этапы становления Пенсионного фонда РФ Этапы формирования системы пенсионного страхования в России Создание Пенсионного фонда Российской Федерации его структура задачи и функции Создание Пенсионного фонда РФ Задачи и функции Пенсионного фонда РФ Структура Пенсионного фонда РФ Правовое регулирование деятельности Пенсионного фонда Российской Федерации Глава 2. Анализ деятельности Пенсионного фонда РФ на примере Управления Пенсионного фонда по Находкинскому городскому округу 3. Гарантия прав российских граждан на пенсионное...
47340. Общая характеристика Судебника 198 KB
  Цель работы – комплексный анализ норм Судебника, для определения его значения в формировании единого правового пространства Российского государства. В качестве объекта исследования выступает российское законодательство второй половины XV века и тенденции его развития.