Активно-импульсные телевизионные измерительные системы с повышенной устойчивостью к оптическим помехам тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат наук Капустин Вячеслав Валериевич

• Капустин Вячеслав Валериевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Капустин Вячеслав Валериевич

ВВЕДЕНИЕ

1. АКТИВНО-ИМПУЛЬСНЫЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ

1.1 Описание предметной области

1.1.1 Отечественные производители АИ ТС

1.1.2 Зарубежные производители АИ ТС

1.1.3 Принципы построения АИ ТС на базе ЭОП

1.1.4 Классификация ЭОП

1.2 Измерение расстояния с использованием АИ ТС

1.3 Среда распространения излучения

1.4 Основные результаты главы

2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ АИ ТИС

2.1 Моделирование активной зоны видения

2.2 Пространственно-временная фильтрация изображений АИ ТИС по дальности

2.3 Вычисление «цветовой палитры» объектов на изображениях АИ ТИС по дальности

2.4 Основные результаты главы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАКЕТА АИ ТИС

3.1 Описание макета АИ ТИС

3.2 Экспериментальные исследования макета АИ ТИС в большой аэрозольной камере (БАК)

3.3 Основные результаты главы

4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

4.1 Программа для измерения разрешающей способности телевизионных изображений

4.2 Программа для коррекции сферической дисторсии телевизионных изображений

4.3 Программа для анализа характеристик внутрикадровой компрессии видеоданных

4.4 Основные результаты главы

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Применение пространственно-временной фильтрации изображений по дальности

5.2 Применение цветового представления изображений по дальности

5.3 Измерение разрешающей способности макета АИ ТИС

5.4 Основные результаты главы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Активно-импульсные телевизионные измерительные системы с повышенной устойчивостью к оптическим помехам»

Актуальность темы исследования

В настоящие время в науке и технике все более широкое распространение приобретают системы технического видения, способные эффективно решать задачи поиска, обнаружения и распознавания объектов интереса в сложных условиях видимости (туман, дымка, пыль, снегопад и т.д.).

К телевизионным системам способным эффективно работать в сложных условиях видимости можно отнести:

- тепловизионные системы;

- активно-импульсные телевизионные системы (АИ ТС).

Дальность действия и вероятность распознавания объектов традиционными телевизионными системами наблюдения значительно ограничивается в условиях пониженной прозрачности среды распространения. Основной причиной ограничения дальности обнаружения и идентификации объектов интереса в сложных условиях видимости является воздействие помехи обратного рассеивания.

Помеха обратного рассеивания возникает из-за рассеяния фотонов света в аэрозолях атмосферы в направлении наблюдателя, что приводит к значительному снижению контраста изображения, и как следствие, к невозможности обнаружения и распознавания объектов.

Основными достоинствами АИ ТС являются устранение помехи обратного рассеивания и значительное ослабление световых помех естественной и искусственной природы. Принцип работы АИ ТС основан на импульсном подсвете пространства и стробировании по времени фотоприемного устройства, оснащённого быстродействующим затвором. Импульсный режим работы системы позволяет сформировать активную зону видения и исключить все, что находится за ее пределами.

В качестве фотоприемного устройства в АИ ТС, как правило, применяется электронно-оптический преобразователь (ЭОП), работающий в режиме стробирования. В данном случае ЭОП, выполняет роль быстродействующего

электронного затвора и усилителя яркости изображения. Для получения видеосигнала ЭОП согласуется с телевизионной камерой.

В качестве устройства подсвета для АИ ТС в основном применяются осветители на базе лазеров или светодиодов, работающих в импульсном режиме. Длительность импульсов подсвета, может составлять десятки или единицы наносекунд, что позволяет добиться высокой импульсной мощности, а малое время экспозиции фотоприемника значительно снижает чувствительность системы к фоновому излучению.

Управление дальностью наблюдения осуществляется путем изменения задержки открытия затвора фотоприемника относительно импульса подсвета (задержка стробирования). Регулировка задержки стробирования ЭОП позволяет получить информацию о дальности до объекта наблюдения с определенной погрешностью, которая будет зависеть от глубины и формы активной зоны видения.

Системы синхронизации АИ ТС, обеспечивающие заданные задержки между импульсами подсвета и стробирования ЭОП, могут быть реализованы по различным схемам построения. Возможно формирование задержек аналоговыми времязадающими цепями, либо с использованием счётчиков на цифровых микросхемах.

За счет особенностей конструкции АИ ТС обладают высоким диапазоном регулировки чувствительности к освещенности. Помимо изменения значения диафрагмы входного объектива, управлять чувствительностью системы можно путем изменения коэффициента усиления ЭОП, коэффициента усиления ТВ камеры, изменения частоты, длительности и амплитуды импульсов подсвета и импульсов стробирования ЭОП, обеспечивая регулировку входной освещенности в диапазоне от 10-4 до 105 лк. Высокий диапазон регулировки чувствительности к освещенности позволяет повысить качество изображения и помехоустойчивость системы при воздействии естественных и искусственных оптических помех.

Исследованиям активно-импульсных телевизионных систем и повышению их помехоустойчивости посвящены работы таких специалистов как А.А. Лебедев, М.М. Бутслов, В.Г. Волков, П.Д. Гиндин, И.Л. Гейхман, В.В. Тарасов, Ю.Г. Якушенков, Ю.К. Грузевич, В.В. Белов, А. К. Цыцулин, А. А. Манцветов, N.S. Kopeika, X. Wang.

Однако ряд вопросов в обозначенном выше направлении остается нерешенным. Во многих работах, не рассмотрены методы цифровой обработки изображений, получаемых в АИ ТС. Не рассмотрены особенности работы АИ ТС в ближней зоне наблюдения, весьма обобщенно рассмотрен вопрос определения расстояния до наблюдаемых объектов.

Цель и задачи диссертационной работы

Цель диссертационной работы - повышение устойчивости активно-импульсных телевизионных измерительных систем (АИ ТИС) к воздействию оптических помех и точности определения расстояния до объектов наблюдения.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Вычислить форму активной зоны видения АИ ТИС с учетом реальных сигналов и искажений, возникающих в среде распространения.

2. Разработать методы пространственно-временной фильтрации изображений АИ ТИС по дальности для повышения помехоустойчивости системы и точности определения расстояния до объектов наблюдения.

3. Разработать программные модули для обработки изображений АИ ТИС и измерения их характеристик.

4. Провести экспериментальные исследования макета АИ ТИС в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения.

5. По результатам экспериментальных исследований подтвердить правильность расчета активной зоны видения, эффективность методов пространственно-временной фильтрации изображений АИ ТИС по дальности, достоверность измерения разрешающей способности макета АИ ТИС в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения.

Научная новизна

1. Получено выражение для расчета формы активной зоны видения активно-импульсных телевизионных измерительных систем (АИ ТИС) в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения, по которому оценены искажения формы активной зоны видения АИ ТИС на малых дальностях наблюдения и определены соотношения длительностей импульсов источника подсвета и фотоприемного устройства для минимизации данных искажений.

2. Предложен способ повышения устойчивости АИ ТИС к оптическим помехам и сокращения глубины активной зоны видения, отличающийся пространственно-временной обработкой изображений по дальности с использованием межкадровых разностей.

3. Разработан метод повышения точности определения расстояния до объекта наблюдения, основанный на вычислении «цветовой палитры», отличающийся использованием данных от трех взаимопересекающихся активных зон видения.

Теоретическая значимость

1. Предложено выражение для вычисления формы активной зоны видения с учетом ослабления световой энергии в пространстве пропорционально квадрату расстояния и функции ослабления среды распространения.

2. Предложены выражения для определения характерных точек активной зоны видения.

3. Предложены разностные уравнения для пространственно-временной фильтрации изображений АИ ТИС по дальности.

Практическая значимость

1. Экспериментально подтверждено повышение качества изображения при коррекции соотношения длительностей импульсов стробирования электронно-оптического преобразователя и импульсов источника подсвета на малых дальностях наблюдения.

2. Разработано программное обеспечение для обработки изображений АИ ТИС: измеритель разрешающей способности, корректор сферической дисторсии, анализатор внутрикадровой компрессии.

3. Получена зависимость разрешающей способности изображений АИ ТИС от прозрачности среды распространения.

4. Экспериментально подтверждена эффективность метода пространственно-временной обработки изображений АИ ТИС по дальности.

5. Проведены натурные испытания макета АИ ТИС в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения.

6. Составлена обширная база изображений АИ ТИС, полученных в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения (дым, туман) в различных режимах работы системы.

Методология и методы исследования

Предполагаемые методы исследования включают в себя экспериментальные и теоретические методы, заключающиеся в получении определённых характеристик АИ ТИС расчётным путём и последующем сравнении полученных данных с результатами натурных испытаний. В частности, среди теоретических методов исследования применялись: численные методы расчётов, теория вероятностей, математическая статистика и математическое моделирование.

Достоверность результатов

Достоверность результатов высока, поскольку основана на использовании сертифицированного оборудования, согласованности результатов аналитической оценки, моделирования и эксперимента, согласованности результатов, полученных разными средствами измерений, высокой повторяемости результатов.

Положения, выносимые на защиту

1. Полученное выражение для вычисления формы активной зоны видения АИ ТИС позволяет оценить ее искажения, возникающие на малых дальностях наблюдения в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения и определить соотношения длительностей импульсов стробирования ЭОП и импульсов источника подсвета для минимизации данных искажений.

2. Предложенный способ пространственно-временной фильтрации изображений АИ ТИС по дальности позволяет сократить глубину активной зоны видения в 3-4 раза, выделить объект интереса из фоновой составляющей изображения и устранить световые помехи естественной и искусственной природы.

3. Разработанный метод повышения точности определения расстояния до объекта наблюдения, основанный на вычислении «цветовой палитры» активной зоны видения по данным от трех взаимопересекающихся зон, позволяет повысить информативность изображения и точность определения расстояния до объектов наблюдения до значения 1 метр.

Использование результатов исследования

1. «Исследование и разработка методов и средств повышения качества изображений в активно-импульсных телевизионно-вычислительных системах видения в сложных метеоусловиях и малопрозрачных средах» (код проекта 3643), в рамках базовой части государственного задания Минобрнауки России 2014/225.

2. «Исследование и разработка методов и средств повышения эффективности активно-импульсных телевизионно-вычислительных систем мониторинга и обеспечения комплексной безопасности объектов», грант РФФИ по научному проекту 16-47-700939.

3. «Выявление новых подходов к совершенствованию обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры и

моделирования систем активного зрения роботов» в рамках базовой части государственного задания Минобрнауки России (шифр проекта 8.9562.2017/БЧ).

4. Дисциплина «Сети и системы цифрового телерадиовещания», предусмотренная учебным планом подготовки бакалавров по направлению 11.03.01 «Радиотехника» (профиль «Аудиовизуальная техника»).

5. Проведение совместных испытаний прибора ОЭС «Зонд М+» (разработчик ИОА СО РАН) и макета активно-импульсной телевизионной измерительной системы (АИ ТИС) - разработчик ТУСУР в большой аэрозольной камере (БАК) ИОА СО РАН при нормальной и пониженной прозрачности среды распространения (дым, туман) в различных режимах работы систем.

Апробация результатов

Результаты исследования доложены и обсуждены на следующих 9 международных научных конференциях.

1. Международная IEEE Сибирская конференция по управлению и связи (SIBCON-2017), Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина (КАТУ); - Астана, 2017.

2. XIII Международная научно-техническая конференция «Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации «Распознавание - 2017». Юго-Зап. гос. ун-т. - Курск, 2017.

3. XXII Международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Научная сессия - ТУСУР», посвящённая 55-летию вуза. Томск, ТУСУР, 2017.

4. XVII Международная конференция молодых специалистов по микро/нанотехнологиям и электронным приборам EDM-2016, Эрлагол (Алтайский край), НГТУ, 2016г.

5. XII Международная IEEE Сибирская конференция по управлению и связи (SIBC0N-2016), Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» - Москва, 2016.

6. XI Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления», Томск, ТУСУР, 2015 г.

7. XVI Международная конференция молодых специалистов по микро/нанотехнологиям и электронным приборам EDM-2015, Эрлагол (Алтайский край), НГТУ, 2015г.

8. XI Международная IEEE Сибирская конференция по управлению и связи (SIBCON-2015), Омский государственный технический университет -Омск, 2015.

9. XX Международная юбилейная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, ТПУ, Томск, 2014г.

Публикации

По результатам исследований опубликовано 12 работ: 3 статьи в журнале из перечня ВАК, 9 докладов в трудах международных конференций, 5 из которых проиндексированы в наукометрических базах Scopus и Web of Science.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и четырех приложений. Полный объём диссертации составляет 118 страниц, включая 67 рисунков и 7 таблиц. Список литературы содержит 70 наименований.

Личный вклад автора

Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследования, планировании и проведении экспериментальных исследований, анализе и интерпретации полученных данных, формулировании выводов, разработке программного обеспечения, подаче заявок на регистрацию программ для ЭВМ. Все результаты получены автором лично или совместно с соавторами при его непосредственном участии. Без соавторов опубликовано: 1 статья в журнале из перечня ВАК, 2 доклада в материалах международных научно-технических конференций.

Краткое содержание работы

Во введении представлена краткая характеристика работы.

В главе 1 выполнен аналитический обзор литературы по направлению диссертационного исследования, описаны принципы работы и особенности построения активно-импульсных телевизионных систем, сформулированы цель и задачи исследования.

В главе 2 представлены исследования направленные на вычисление и оптимизацию активной зоны видения АИ ТИС при наблюдении в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения. Описан способ пространственно-временной обработки изображений АИ ТИС по дальности. Описан метод повышения точности определения расстояния до объекта наблюдения, основанный на вычислении «цветовой палитры».

В главе 3 дано описание макета АИ ТИС и представлены результаты экспериментальных исследований при наблюдении в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения.

В главе 4 описано разработанное программное обеспечение для обработки изображений АИ ТИС: измеритель разрешающей способности, корректор сферической дисторсии, анализатор внутрикадровой компрессии.

В главе 5 приведены результаты практического применения результатов диссертационной работы. Далее приведены заключение, список сокращений и условных обозначений, список литературы. В приложениях представлены копии документов (акты использования результатов работы).

1. АКТИВНО-ИМПУЛЬСНЫЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ

1.1 Описание предметной области

В настоящее время для обнаружения, наблюдения и измерения параметров объектов в различных условиях окружающей среды применяются активно-импульсные телевизионные системы (АИ ТС). Системы могут применяться как в нормальных, так и в сложных условиях наблюдения за объектами: в солнечный день, в сумерки и ночью, при ограниченной или низкой прозрачности среды распространения излучения, при наличии дымки, тумана, различных осадков, естественных и искусственных световых помех [1].

Дальность действия и вероятность распознавания объектов традиционными телевизионными системами наблюдения значительно ограничивается в условиях пониженной прозрачности среды распространения. Основной причиной ограничения дальности обнаружения и идентификации объектов интереса в сложных условиях видимости является воздействие помехи обратного рассеивания.

Помеха обратного рассеивания возникает из-за рассеяния фотонов света в толще аэрозолей находящихся в атмосфере в направлении наблюдателя, что приводит к значительному понижению контраста изображения и как следствие к невозможности обнаружения и распознавания объектов [2].

Основными достоинствами АИ ТС являются устранение помехи обратного рассеивания и значительное ослабление световых помех естественной и искусственной природы. Принцип их действия основан на импульсном методе подсветки поля зрения системы и стробировании по времени импульсов излучения, отраженных от объектов наблюдения.

Сущность метода сводится к следующему. Объект наблюдения освещается световыми импульсами, длительность которых значительно меньше времени распространения света до объекта и обратно. В том случае, когда временная задержка между моментом излучения импульса и моментом открывания оптического затвора равна удвоенному времени, необходимому для прохождения светом расстояния до объекта и обратно, наблюдатель будет

видеть только сам объект и участок пространства, непосредственно его окружающий. Глубина этого пространства определяется как временем открытого состояния оптического затвора, так и длительностью светового импульса [3].

Длительность импульсов подсвета, может составлять десятки или единицы наносекунд, что позволяет добиться высокой импульсной мощности, а малое время экспозиции фотоприемника значительно снижает чувствительность системы к фоновому излучению. За счет работы системы в импульсном режиме любая длительная световая помеха (излучение прожекторов, фар, пламя костров и пр.) ослабляется в число крат, равное скважности работы прибора [4].

В зависимости от назначения АИ ТС могут использоваться в воздушных, наземных, подземных, надводных и подводных условиях окружающей среды [5].

Иллюстрация принципа работы АИ ТС представлена на рисунке 1 [6].

Рисунок 1.1 - Принцип работы АИ ТС Импульсный метод наблюдения впервые был предложен академиком А.А. Лебедевым в 1936 г. Для реализации данного метода необходимы импульсный осветитель, генерирующий достаточно короткие импульсы света, а также

преобразователь изображения, оснащенный быстродействующим оптическим затвором.

Первоначально в качестве такого осветителя использовался ламповый прожектор, а в приемной части аппаратуры устанавливался электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Импульсный режим работы приемной части обеспечивался либо установкой перед фотокатодом ЭОП быстродействующего затвора Керра или Поккельса, либо импульсным управлением (стробированием) ЭОП непосредственно по напряжению высоковольтного питания. Использование указанных затворов приводило к неоправданным энергетическим потерям, а стробирование по напряжению питания требовало ламповых электронных блоков, обладающих значительными массой, габаритами и энергопотреблением.

В конце 40-х годов М.М. Бутслову и его коллективу удалось разработать импульсные ЭОП с компенсированным затвором. Применение этих ЭОП позволило существенно упростить блок стробирования и снизить его массу, габариты и энергопотребление.

В 1950 г. по инициативе А.А. Лебедева в Государственном оптическом институте (ГОИ) СССР были начаты работы по созданию первых образцов активно-импульсных (АИ) приборов наблюдения. В качестве осветителя использовался прожектор, выполненный на основе отражатели диаметром 1500 мм и разборной аргоновой импульсной лампы ГОИ с давлением 4 - 6 атм, частотой 500 - 800 Гц и средней мощностью излучения 2 - 3 кВт.

Ощутимого прогресса в развитии АИ приборов наблюдения удалось достигнуть только в начале 60-х годов в связи с созданием лазеров. По сравнению с искровыми ламповыми источниками лазеры обладают существенными преимуществами:

- высокой яркостью и направленностью излучения;

- монохроматичностью излучения, позволяющей использовать в приемной части прибора узкополосные фильтры, отсекающие излучение световых помех;

- малой длительностью импульсов излучения (единица и десятки нс).

Однако минимальных габаритов, массы, энергопотребления, а также наиболее высоких эксплуатационных показателей удалось добиться при использовании в АИ приборах осветителей на базе импульсных лазерных полупроводниковых излучателей (ИЛПИ).

В России в 1962 - 1964 гг. экспериментальная АИ аппаратура с использованием ИЛПИ впервые была разработана в НИИ прикладной физики по инициативе чл.-кор. АН СССР Л.Н. Курбатова. Первые образцы ИЛПИ требовали охлаждения жидким азотом, что вынуждало использовать либо газовую холодильную машину Стирлинга, либо разомкнутую систему охлаждения. Это было неприемлемо для практического применения приборов.

В конце 60-х - в начале 70-х гг. появились образцы ИЛПИ, не требующие охлаждения, а объединение отдельных излучателей в многоэлементные решетки позволило достигнуть средних мощностей излучения, достаточных для достижения требуемых дальностей действия [3].

В настоящее время ведутся активные разработки образцов АИ приборов наблюдения, как у нас в стране, так и за рубежом.

1.1.1 Отечественные производители АИ ТС

НПП «ТУРН» производит серию АИ ТС, среди которых: система ночного видения для морского и речного транспорта СИ ЛИНКС (SEA LYNX); лазерная система подводного видения LSV-W, с дальностью видения в чистой воде до 150 м; лазерная система ночного видения NORD LYNX, предназначенная для установки на наземный и воздушный транспорт и эксплуатации в условиях Крайнего севера [7].

ОАО «НПО Геофизика-НВ» разработала круглосуточную АИ ТВ камеру с повышенной дальностью действия. В приборе используется ЭОП 3-го поколения с интегральной чувствительностью 1800 мкА/лм. Основные параметры прибора: дальность действия по группе людей - 1-2 км; угол зрения поля днем 1,1x1,5°; ночью 2x3°; разрешающая способность днем - 570 ТВ линий; ночью - 450 ТВ

линий; рабочий диапазон освещенности - от 10-4 до 5•Ю"4 лк; масса 11 кг; габариты 350x310x230 мм.

В ООО «ТАЛОС» самостоятельно или совместно с заводом «Юпитер» и ОКБ «АСТРОН» разработан целый ряд активно-импульсных телевизионных приборов ночного видения (АИ ТВ ПНВ). Они могут быть в различном исполнении: удерживаемые в руках (например, прибор «Призрак-М») либо мобильного и стационарного базирования (например, прибор «Призрак-С», модель TLS2503). На их основе осуществляется разработка новых АИ ТВ ПНВ: удерживаемых в руках («Призрак-Р»), а также мобильного и стационарного базирования («Призрак-СМ») [8].

АО «Катод» разработал АИ ТВ-прибор "ПАИН", предназначенный для наблюдения и ночного вождения автотранспорта. АИ ТВ-прибор обеспечивает дальность действия 200 м, угол поля зрения 16х12 град., имеет напряжение питания 12 В, массу - 4,8 кг. В приборе используется ЭОП поколения 11+ или III. В состав АИ ТВ-прибора входит видеомодуль с двумя полупроводниковыми осветителями и ТВ-монитор с пультом управления [9].

1.1.2 Зарубежные производители АИ ТС

Среди зарубежных АИ систем наблюдения следует отметить - комплекс «ARGC-2400» фирмы Obzerv (Канада) обеспечивающий максимальную дальность наблюдения и распознавания объектов до 10 км. Комплекс является многоканальным, для наблюдения в светлое время суток используются 2 цветных датчика широкоугольный и узкоугольный. Для наблюдения в темное время суток используется ночной канал, содержащий ЭОП 3-го поколения и запатентованный лазерный импульсный излучатель, работающий в ближнем ИК-диапазоне спектра. Опционально комплекс может также дополняться тепловизионным каналом [10].

Также в последнее время начали получать свое распространение коммерческие образцы систем, не использующие в своей конструкции ЭОП.

В 2014 году фирма LHERITIER, Франция, представила портативную камеру для дневного / ночного видения CAT EYE, способную работать в активно-импульсном режиме без применения ЭОП. В качестве фотоприемного устройства в данной камере используется sCMOS (Scientific CMOS) сенсор c глобальным затвором разрешением 1920x1080 пикселей (Full HD). Заявленная дальность распознавания человека по лицу в ночное время - 150 метров. Глубина выделения пространства в активно-импульсном режиме около 15 метров [11].

Фирма BrightWayVision (BWV), Израиль, предлагает активно-импульсную интеллектуальную систему помощи водителю. В качестве источника подсвета в системе используется импульсный лазерный модуль с пиковой мощностью 500 Вт, работающий в ближней ИК области спектра (808 нм). В качестве фотоприемного устройства используется стробируемый Automotive Gated CMOS (AGCMOS) сенсор с минимальным временем экспозиции 30 нс. Принцип работы системы основан на автоматическом многократном сканировании пространства по дальности, определения расстояния до объектов сцены и выводе суммарного изображения на экран, установленный в автомобиле [12].

1.1.3 Принципы построения АИ ТС на базе ЭОП

Применение ЭОП в АИ телевизионных системах наблюдения обусловлено, следующим:

- ЭОП обладает высоким коэффициентом усиления яркости изображения, что повышает дальность действия таких систем;

- ЭОП обеспечивает возможность временного стробирования входного изображения, т.е. выполняет роль быстродействующего оптического затвора.

Для получения видеосигнала ЭОП стыкуется с ТВ датчиком. Согласование возможно путём стыковки через волоконно-оптическую деталь (фокон) или путём применения линзового согласующего объектива (рисунок 1.2) [3].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Капустин Вячеслав Валериевич, 2017 год

АКТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

результатов диссертационной работы Капустина Вячеслава Валериевича

Я, нижеподписавшийся, заведующий кафедрой телевидения и управления (ТУ) ТУСУР, доктор технических наук, старший научный сотрудник Газизов Т.Р., руководитель проекта, выполняемого в рамках базовой части государственного задания по НИР «Выявление новых подходов к совершенствованию обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры и моделирования систем активного зрения роботов» (шифр проекта 8.9562.2017/БЧ), подтверждаю, что в указанном проекте использованы следующие результаты диссертационной работы Капустина В.В.

1. Программный модуль «Измеритель разрешающей способности телевизионных изображений».

2. Результаты натурных испытаний макета активно-импульсной телевизионной измерительной системы (АИ ТИС) в большой аэрозольной камере в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения.

3. База изображений АИ ТИС, полученных в условиях нормальной и пониженной прозрачности среды распространения {дым, туман) в различных режимах работы системы.

4. Результаты пространственно-временной обработки изображений по дальности с использованием межкадровых разностей.

Использование данных результатов способствовало успешному завершению первого этапа проекта.

Заведующий кафедрой ТУ,

руководитель проекта

(продолжение)

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по научной работе и инновациям ТУСУР

Р.В. Мещеряков

« 0 7 » О

2017 г.

АКТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

результатов диссертационной работы Капустина Вячеслава Валериевича

Мы, нижеподписавшиеся, заведующий кафедрой телевидения и управления (ТУ) ТУСУР, доктор технических наук, старший научный сотрудник Газизов Т.Р. и руководитель проекта, выполняемого в рамках базовой части государственного задания №2014/225 по НИР «Исследование и разработка методов и средств повышения качества изображений активно-импульсных телевизионно-вычислительных систем видения в сложных метеоусловиях и малопрозрачных средах» (код проекта 3643), доктор технических наук, профессор Пустынский И.Н. настоящим актом подтверждаем, что в указанном проекте использованы следующие результаты диссертационной работы Капустина В.В.

1. Программный модуль «Корректор сферической дисторсии изображений».

2. Результаты оценки разрешающей способности активно-импульсных телевизионно-вычислительных систем (АИТВС) по характерным фрагментам формируемых изображений.

3. Результаты натурных испытаний макета активно-импульсной телевизионной измерительной системы (АИ ТИС) в полевых условиях.

Использование данных результатов способствовало успешному завершению проекта.

Руководитель проекта

Заведующий кафедрой ТУ

Акт использования результатов в РФФИ

Г

М

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по научной работе и

л

I

22*

А/ « ¿>Г»

0£> 2017 г.

Р.В. Мещеряков

АКТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

результатов диссертационной работы Капустина Вячеслава Валериевича

Мы, нижеподписавшиеся, заведующий кафедрой телевидения и управления (ТУ) ТУСУР, доктор технических наук, старший научный сотрудник Газизов Т.Р. и руководитель проекта РФФИ «Исследование и разработка методов и средств повышения эффективности активно-импульсных телевизионно-вычислительных систем мониторинга и обеспечения комплексной безопасности объектов» (номер проекта 16-47-700939), доктор технических наук, профессор Пустынский И.Н. настоящим актом подтверждаем, что в указанном проекте использованы следующие результаты диссертационной работы Капустина В.В.

1. Программный модуль «Анализатор характеристик внутрикадровой компрессии видеоданных».

2. Результаты экспериментальных исследований макета активно-импульсной телевизионно-вычислительной системы (АИТВС) при различных условиях наблюдения.

3. Результаты анализа технических решений для повышения эффективности активно-импульсных телевизионно-вычислительных систем мониторинга и обеспечения безопасности объектов.

Использование данных результатов способствовало успешному завершению проекта.

Заведующий кафедрой ТУ

Руководитель проекта

Акты внедрения в учебный процесс

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор-проректор

об использовании в учебном процессе

результатов работы аспиранта Капустина Вячеслава Валериевича

Настоящий акт свидетельствует о том, что в учебном процессе кафедры «Телевидение и управление» ТУСУР используется методическое пособие Казанцева Г.Д., Капустина В.В. «Компрессия и декомпрессия видеоданных на основе дискретного косинусного преобразования» при подготовке бакалавров по направлениям:

- 210.400.62 «Радиотехника» (профиль «Аудиовизуальная техника»);

- 210.700.62 «Инфокоммуникационые технологии и системы связи» (профиль «Цифровое телерадиовещание»).

В частности, при подготовке учебно-методического и программного обеспечения для лабораторного практикума по дисциплине «Сети и системы цифрового телерадиовещания» были использованы:

- программное обеспечение «МАТЬАВ» для обработки изображений и проведения тестовых измерений;

- разработанный программный модуль компрессии и декомпрессии видеоданных;

- разработанное описание лабораторной работы.

Заведующий кафедрой ТУ,

д.т.н., профессор

И.Н. Пустынский

(продолжение)

УТВЕРЖДАЮ Первый проректор-проректор ^0 учебной работе ТУСУР, к.ф-м.н., профессор А. Боков Ъеьс&р^ 2014 г.

АКТ

об использовании в учебном процессе результатов работы аспиранта Капустина Вячеслава Валериевича

Настоящий акт свидетельствует о том, что в учебном процессе кафедры «Телевидение и управление» ТУСУР используется методическое пособие Казанцева Г.Д., Капустина В.В. «Кодирование и декодирование видеоданных на основе вейвлет-преобразования» при подготовке бакалавров по направлениям:

- 210.400.62 «Радиотехника» (профиль «Аудиовизуальная техника»);

- 210.700.62 «Инфокоммуникационые технологии и системы связи» (профиль «Цифровое телерадиовещание»).

В частности, при подготовке учебно-методического и программного обеспечения для лабораторного практикума по дисциплине «Сети и системы цифрового телерадиовещания» были использованы:

- программное обеспечение «МАТЬАВ» для обработки изображений и проведения тестовых измерений;

- разработанный программный модуль компрессии и декомпрессии видеоданных;

- разработанное описание лабораторной работы.

Заведующий кафедрой ТУ, д.т.н., профессор

И.Н. Пустынский

(продолжение)

УТВЕРЖДАЮ Первый проректор-проректор цр учебной работе ТУСУР, к.ф-м.н., профессор

\\ _ Л."А. Боков

2014 г.

АКТ

об использовании в учебном процессе результатов работы аспирантов Капустина Вячеслава Валериевича и Попова Александра Сергеевича

Настоящий акт свидетельствует о том, что в учебном процессе кафедры «Телевидение и управление» ТУСУР используется методическое пособие Капустина В.В., Курячего М.И., Попова A.C. «Исследование помехоустойчивости системы цифрового телерадиовещания стандарта DVB-Т/Т2 в лабораторных условиях» при подготовке бакалавров по направлениям:

- 210.400.62 «Радиотехника» (профиль «Аудиовизуальная техника»);

- 210.700.62 «Инфокоммуникационые технологии и системы связи» (профиль «Цифровое телерадиовещание»),

В частности, при подготовке учебно-методического и программного обеспечения для лабораторного практикума по дисциплине «Сети и системы цифрового телерадиовещания» были использованы:

- аппаратно-программные средства на базе DekTec DTA-115 и StreamXpress;

- разработанные методики измерения параметров сигнала DVB-T/T2 с использованием анализаторов IT-15T2 в лабораторных условиях;

- разработанное описание лабораторной работы.

Заведующий кафедрой ТУ, д.т.н., профессор

H.H. Пустынский