Метод, алгоритмы и специализированное оптико-электронное устройство для вычисления флотационной активности реагентов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат технических наук Козлов, Павел Станиславович

• Козлов, Павел Станиславович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Козлов, Павел Станиславович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ МИКРОСКОПИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ В ЖИДКОСТИ

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОМ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОМ УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

2.1 Математическая модель ввода изображения в специализированное оптико-электронное устройство

2.2 Фильтрация искажений изображения

2.3 Выделение контуров объектов

2.4 Вычисление уточненного контура

2.5 Обнаружение пузырька и вычисление поверхностного натяжения жидкости

2.6 Вычисление флотационной активности реагента

3 МЕТОД, АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ И СИНТЕЗ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

3.1 Метод вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов по цифровому изображению расположенного в ней пузырька газа

3.2 Алгоритм вычисления поверхностного натяжения жидкости

3.3 Алгоритм численной оценки флотационной активности реагентов

3.4 Анализ погрешностей вычисления поверхностного натяжения жидкости по цифровому изображению пузырька

3.5 Структурно-функциональная схема специализированного оптико-электронного устройства для вычисления флотационной активности реагентов

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

4.1 Аппаратно-программный стенд для проведения испытаний

4.2 Методика проведения испытаний

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод, алгоритмы и специализированное оптико-электронное устройство для вычисления флотационной активности реагентов»

ВВЕДЕНИЕ

Высокотехнологичные инновационно ориентированные производства, обеспечивающие создание продукции на современном научно-техническом > уровне, невозможны без применения устройств вычислительной техники и управляющих различными процессами систем. Несмотря на весьма бурное развитие подобных устройств и систем и, казалось бы, их повсеместное внедрение, остались области, где их использование по ряду причин до сих пор реализуется в недостаточной степени.

Одними из таких областей являются области промышленности и хозяйственной сферы, связанные с вычислением флотационной активности реагентов и вычислением величины поверхностного натяжения жидкости. Для точной дозировки флотореагентов требуется обеспечить вычисление флотационной активности и динамически меняющегося поверхностного натяжения жидкости в реальном времени с точностью не ниже точности лабораторных методов. Существующие средства вычисления флотационной активности реагентов характеризуются низким быстродействием, обусловленным как несовершенством применяемых методов, так и отсутствием специализированных вычислительных устройств.

Известен подход, позволяющий по изображению микропузырька газа в исследуемой жидкости вычислить флотационную активность реагентов и поверхностное натяжение жидкости. Однако на настоящий момент времени не устранены следующие ограничения, затрудняющие создание специализированного устройства на базе данного подхода: необходимость обработки изображений пузырька микроскопического размера, обусловливающая применение специализированных цифровых оптико-электронных средств получения изображений, позволяющих вычислять форму контура пузырька (при этом, чем меньше пузырек, тем с большей

точностью должна быть вычислена его форма), а также необходимость обработки данных в реальном времени.

Существующие методы обработки изображений (В.А. Сойфер, Я.А. Фурман, H. Wang, Р. Дуда, П.Харт, M. Fischler, S. Tsuji, J. Zheng M. Penna и др.) и построения оптико-электронных устройств (B.C. Титов, Ю.Г. Якушенков, В.И. Сырямкин, Z. Wei, C.B. Дегтярев) требуют доработки для применения при решении указанной задачи в части обеспечения компенсации искажений пузырька в жидкости, вычисления формы пузырька с требуемой точностью, снижения вычислительной сложности процедур анализа изображений. При этом, в целях повышения быстродействия устройства целесообразно его реализовать на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), позволяющих создать специализированные вычислительные модули по обработки изображений для вычисления поверхностного натяжения и флотационной активности.

Таким образом, объективно сложилось противоречие между необходимостью решения задачи оценки флотационной активности веществ в реальном времени с достаточной точностью и отсутствием методов и аппаратных средств, которые могли бы одновременно обеспечить и реальное время вычислений и требуемую (не ниже лабораторной) точность.

В связи с этим, актуальной научно-технической задачей является повышение быстродействия устройств вычисления флотационной активности реагентов и поверхностного натяжения жидкости при требуемой точности вычислений.

Диссертационная работа выполнена в рамках Федеральной Целевой Программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» по проекту НК-631 «Разработка оптико-телевизионного устройства оценки флотационной активности веществ» Госконтракт П1006 от

27.05.2010, выполненной в период с 2010 по 2012гг. в Юго-Западном государственном университете.

Целью работы является разработка метода, алгоритмов обработки цифровых изображений пузырька газа в жидкости и специализрованного оптико-электронного устройства для вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов в реальном времени.

В соответствии с поставленной целью научно-техническая задача декомпозирована на следующие частные задачи.

1. Анализ известных методов и средств вычисления параметров объектов с криволинейными контурами, подверженными искажениями различной природы и оценка путей их применимости для решения задачи вычисления параметров пузырька в жидкости. Обоснование направления исследований

2. Разработка математической модели обработки изображений в специализированном оптико-электронном устройстве, обеспечивающего вычисление поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов.

3. Разработка метода и алгоритмов вычисления поверхностного натяжения жидкости по изображению пузырька газа.

4. Разработка структурно-функциональной организации специализированного оптико-электронного устройства для вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов, проведение экспериментальных исследований.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы методы распознавания образов, обработки и анализа цифровых изображений, статистической обработки результатов измерений.

Новыми научными результатами и положениями, выносимыми на защиту, являются:

1) математическая модель обработки изображений в специализированном оптико-электронном устройстве для вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов, учитывающая особенности получения изображений микропузырьков в жидкости, динамическое изменение их контуров, позволяющая компенсировать искажения, обусловленные неоднородностью жидкости и погрешностями оптико-электронного датчика;

2) метод вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов по цифровому изображению расположенного в ней динамически меняющегося пузырька газа, отличительной особенностью которого является введение операций снижения систематических и случайных погрешностей изображения, уточнения вычисленных координат контура пузырька и распознавания посторонних частиц в жидкости;

3) алгоритм вычисления поверхностного натяжения жидкости, отличающийся использованием вычислительно простых операций, и алгоритм оценки флотационной активности реагентов, позволяющие их реализацию в специализированном вычислительном устройстве на базе программируемых логических интегральных схем;

4) структурно-функциональная схема специализированного оптико-электронного устройства для вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов, отличающегося введением модулей коррекции искажений изображений, выделения и уточнения контура пузырька, распознавания пузырька, вычисления поверхностного натяжения жидкости и вычисления параметров флотационной активности и связей между ними, обеспечивающая вычисление поверхностного

натяжения жидкости в реальном времени и флотационной активности веществ.

Объект исследований - вычислительные средства автоматизации управления процессом обогащения полезных ископаемых на основе флотационного процесса.

Предмет исследований - методы обработки изображений в вычислительном устройстве измерения параметров микрообъектов, расположенных в жидкости.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- предложен и экспериментально проверен новый метод вычисления поверхностного натяжения жидкости, который применим как в лабораторных, так и в промышленных условиях для управления технологическими процессами, связанными с вычислением параметров флотационной активности реагентов, разработано специализирвоанное устройство для реализации созданного метода;

- предложены и экспериментально проверены созданные алгоритмы обработки изображений объектов в жидкостях, ориентированные на реализацию в однокристальных средствах обработки цифровых данных, которые могут быть использованы при повышении качества и распознавания изображения пузырька газа в жидкости при решении задач обогащения полезных ископаемых посредством применения флотационного процесса, а также других задач обработки изображений для вычислительных систем, в частности, на базе разработанных аппаратных модулей возможно решение задачи повышения четкости контуров сложных многоконтурных объектов, снижения помех при анализе изображений объектов в жидкости;

- разработанное устройство может применяться в горнообогатительной промышленности, в пищевой отрасли, в области домашней химии и ряде других отраслей, связанных с вычислением поверхностного натяжения

жидкости и флотационной активности, как определяющих технологический процесс или качество продукции парамертов.

Результаты работы внедрены в ООО Курская Бумажная Компания «Бутек», ООО «Сырная Долина», ООО Совместное Предприятие «Бел-Поль» и используются в учебном процессе Юго-западного государственного университета при проведении занятий по дисциплинам «Архитектура систем обработки, анализа и интерпретации данных», «Основы теории распознавания образов», что подтверждено соответствующими актами.

Соответствие паспорту специальности. Содержание диссертации соответствует п.1 «Разработка научных основ создания и исследования общих свойств и принципов функционирования элементов, схем и устройств вычислительной техники и систем управления» и п.2 «Теоретический анализ и экспериментальное исследование функционирования элементов и устройств вычислительной техники и систем управления в нормальных и специальных условиях с целью улучшения технико-экономических и эксплуатационных характеристик» паспорта специальности 05.13.05 -Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на международных и российских конференциях, семинарах, симпозиумах: на 5-й Международной конференции «Телевидение: передача и обработка изображений» (г. Санкт-Петербург, 2007г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Интеллектуальные и информационные системы» (г. Тула, 2007г.), на Международных научно-технических конференциях «Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации» «Распознавание» (г. Курск, 2005, 2008, 2010, 2012), на научно-технических конференциях 2008-20 Югг «Неделя горняка» (г. Москва), на научно-

технических семинарах кафедры «Вычислительная техника» Юго-западного государственного университета с 2004 по 2013 гг.

Публикации. Результаты проведенных исследований и разработок опубликованы в 13 научных работах, в том числе 4 статьях в рецензируемых научных журналах и двух зарубежных статьях. Оригинальность технических решений защищена 1 патентом на изобретение РФ.

Личный вклад автора. Все выносимые на защиту научные результаты получены соискателем лично. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателем разработаны: в [75, 116] - структурно-функциональная организация и принципы функционирования оптико-электронного устройства для вычисления поверхностного натяжения жидкости, в [117] -алгоритм вычисления поверхностного натяжения жидкости по изображению пузырька, полученного с оптико-электронного датчика относительно низкой разрешающей способности, в [72, 97, 124] - оптико-электронное устройство вычисления поверхностного натяжения жидкости и оценки флотационной активности веществ: принцип функционирования, макет, экспериментальные результаты, в [93, 95, 100] - метод и алгоритм оценки флотационной активности реагентов и особенности обработки изображений при решении данных задач, в [94, 97] - описание метода вычисления флотационной активности реагентов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 132 наименования, изложена на 117 страницах машинописного текста и поясняется 26 рисунками и 5 таблицами.

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ МИКРОСКОПИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ В ЖИДКОСТИ

Наблюдаемое в настоящее время революционное развитие современных вычислительных средств обработки цифровых данных обуславливает их внедрение в области промышленности, где традиционно их использование не было предусмотрено, что позволяет в конченом итоге не только исключить или значительно снизить человеческий труд, но и многократно повысить эффективность технологических процессов, определяемую выходом полезной продукции в единицу времени.

Такой областью промышленности, где, до сих пор, применяются методики, разработанные в начале и середине 20 века, является области, связанный с использованеим процесса флотации и пенообразованием (пеногашенеим). Под флотацией понимается прилипание мелких частиц полезного ископаемого к микроскопическим пузырькам в пульпе; затем из полученной пены, содержащей такие пузырьки с частицами искомого вещества извлекается полезное ископаемое. Вследствие огромных (десятки тыся тонн в год) перерабатываемых объемов исходных веществ более точная дозация реагентов приводит к многомиллионным выигрышах в экономическом плане.

Одним из параметров, влияющих на флотационные свойства реагента, является поверхностное натяжение жидкости с реагентом, вычисление которого в настоящее время производится в лабораторных условиях, что является длительным и никак не обеспечивает управление технологическим процессом в реальном времени.

В интересах решения поставленной цели работы и решения частных задач диссертационного исследования проведен анализ известных методов и

устройств обработки изображений микроскопических размеров в жидкости, оценена возможность их применения для решения задачи оценки флотационной активности по изображению пузырька газа в жидкости.

Автоматизация операций, заключающихся в расчете поверхностного натяжения вещества по изображению пузырька газа в жидкости с реагентом, на основе принципов цифровой обработки изображений, позволит получать результаты измерений в реальном времени и создать оптико-электроную систему определения поверхностного натяжения жидкости и оценки флотационной активности веществ, которая может найти широкое применение в системах автоматизации и управления флотационными процессами в промышленности.

Рассмотрим известные решения в данной области. Первоначально проанализируем решения, направленные на анализ флотационной активности веществ по изображениям объектов в жидкостях и объектов в воздушных средах, а затем определим применимость существующих методов обработки изображений для решения задачи вычисления параметров объектов микроскопических размеров в жидкостях.

Типичным подходом к оценке флотационной активности является метод [1], позволяющий определять флотационную активность для микроконцентраций флотореагентов по динамически изменяющемуся изображению пузырька газа (воздуха) в исследуемой жидкости и на основе этого осуществлять подбор их оптимального состава. Однако, существенным недостатком данного метода является использование выполняемых человеком операций, что не позволяет использовать метод для автоматического измерения поверхностного натяжения и оценки флотационной активности веществ и приводит к снижению точности измерений.

Известно устройство измерения поверхностного натяжения жидкостей и краевых углов смачивания [2]. Согласно предложенному устройству измерение поверхностного и межфазного натяжения жидкостей, краевых углов смачивания и коэффициента поверхностного натяжения жидкостей основано на нахождении координат межфазной поверхности сидящей или висящей капли жидкости по цифровому изображению и последующем оптимизационном анализе формы межфазной поверхности на основе уравнения Лапласа.

Недостатком устройства является невозможность измерения динамического и равновесного значений поверхностных натяжений, необходимых для определения флотационной активности реагентов.

Другим устройством, в котором устранен указанный выше недостаток, и которое разработано на основе способа оценки флотоактивности аполярных реагентов является устройство, представленное в [3]. Согласно принципу функционирования определяется равновесное значение поверхностного натяжения жидкости по изображению пузырька газа в жидкости, снимается релаксационная кривая - множество значений динамического поверхностного натяжения в заданные моменты времени, определяются параметры релаксационной кривой, характеризующие вклад отдельных групп поверхностно-активных веществ (ПАВ), содержащихся в реагенте, в величину флотационной активности. Изображение пузырька получают из цифровой микрофотокамеры.

Недостатком данного данного подхода является низкая скорость определения параметров, характеризующих вклад отдельных групп ПАВ в величину флотационной активности из-за проведения ряда трудоемких расчетных операций «вручную» и низкая точность определения параметров, обусловленная существенным влиянием дисторсии объектива фотоаппарата на изображение, а также случайными искажениями.

Другим известным способом является способ продувания воздуха через пористую пластину, находящуюся на дне цилиндра и измерении высоты пены [4]. Недостатком способа является низкая точность определения пенообразующей способности реагента обусловленная тем, что на точность ее определения влияет количество действующих пор в пористой пластине, которое вследствие засорения пор в процессе продувания уменьшается, что и снижает точность.

Известны способы определения пенообразующей способности растворов, основанные на получении пены падением исследуемого раствора с определенной высоты при пропускании его через калиброванное отверстие и на получении пены выбрасыванием раствора под давлением из форсунки. Недостатками способов является сложность их практической реализации, обусловленная необходимостью применения калиброванных трубок для истечения жидкости и других специальных приспособлений.

Способ определения пенообразующей способности раствора, заключающийся в ручном встряхивании цилиндра с раствором реагента и последующем измерении высоты (толщины) пены в цилиндре [4] характеризуется очевидным недостатком - ручным встряхиванием и плохой воспроизводимости, обусловленной невозможностью человека встряхивать цилиндр с постоянной амплитудой и периодом не только при различных экспериментах, но и в пределах одного опыта. Другими недостатками являются ограничение области применения способа вязкостью исследуемых растворов и рабочим температурным диапазоном.

Известно устройство автоматического контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камере флотомашины [5], содержащее подвешенный на гибкой нити поплавок и индикаторы пульпы и толщины слоя пены.

Недостатком устройства является сложность его применения, обусловленная необходимостью промывки контактирующих с реагентами

частей устройства после каждого опыта и низкая эффективность применения способа в лабораторных условиях для проведения многократных измерений различных реагентов.

Известно другое устройство для автоматического контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотационных машин [6], содержащее блок изолированных друг от друга контактов, два задатчика опорного напряжения, два компаратора, два элемента гальванической развязки, два вычислителя среднего значения, выходные сигналы которых определяют толщину слоя пены и уровень пульпы в камерах флотомашин, источник переменного напряжения, общий и опорный электроды.

Недостатком устройства, также как и для предыдущего устройства, является сложность его применения, обусловленная необходимостью промывки контактирующих с реагентами частей устройства после каждого опыта и низкая эффективность применения способа в лабораторных условиях для проведения многократных измерений различных реагентов. Другим недостатком является то, что устройство не предусматривает контроль процесса получения пены, что снижает точность определения пенообразующей способности реагента.

В [7, 8] представлен способ измерения поверхностного натяжения жидкостей и краевых углов смачивания, согласно которому измерение поверхностного и межфазного натяжения жидкостей, краевых углов смачивания и коэффициента поверхностного натяжения жидкостей основано на нахождении координат межфазной поверхности сидящей или висящей капли жидкости по цифровому изображению и последующем оптимизационном анализе формы межфазной поверхности на основе уравнения Лапласа [9].

Недостатком способа является невозможность измерения динамического и равновесного значений поверхностных натяжений, необходимых для определения флотационной активности реагентов.

Наиболее целесообразным для применения при цифровой обработке изображений является способ оценки флотоактивности реагентов [10].

Согласно способу определяется равновесное значение поверхностного натяжения жидкости по изображению пузырька газа в жидкости, снимается релаксационная кривая - множество значений динамического поверхностного натяжения в заданные моменты времени, определяются параметры релаксационной кривой, характеризующие вклад отдельных групп поверхностно-активных веществ, содержащихся в реагенте, в величину флотационной активности.

Недостатком данного способа является низкая скорость определения параметров, характеризующих вклад отдельных групп ПАВ в величину флотационной активности из-за проведения ряда трудоемких расчетных операций «вручную» и низкая точность определения параметров, обусловленная существенным влиянием дисторсии объектива фотоаппарата на изображение.

Одним из параметров, влияющих на флотационные свойства реагента, является поверхностное натяжение жидкости с реагентом, вычисление которого в настоящее время производится в лабораторных условиях, что является длительным и никак не обеспечивает управление технологическим процессом в реальном времени.

Вместе с тем, более века назад [11] разработан метод вычисления поверхностного натяжения жидкости по изображению микроскопического пузырька газа в исследуемой жидкости, который был модифицирован и доработан для определения флотационной активности веществ по фотографическому микроизображению пузарька газа в исследуемой

жидкости [12]. Однако, данный метод не применялся на практике ввиду отсутствия инструментальных средств для его реализации.

Применение в промышленных условиях данного метода возможно только с применением современных цифровых средств получения изображений и последующей обработки на специальных вычислительных устройствах [13]. Выполненный анализ научно-технических источников показал, что разрабатываемое специализированного вычислительное устройство должно корректировать искажения, обеспечивать высокоточное измерений формы контура пузырька, и, при этом, выполнять перечисленные действия в реальном времени. Рассмотрим методы и вычислительные модули для обработки изображений, который могут быть применены для реализации этого метода.

Существует способ определения поверхностного натяжения жидких металлов, находящихся во взвешенном состоянии [14]. Этот способ основан на определении поверхностного натяжения по частоте свободных колебаний капли жидкости, где поверхностное натяжение определяется по формуле

3

а = -тт/2, (1.1)

о

где т - масса образца, Г -частота колебаний капли.

Для определения частоты колебаний капли используют видеосъемку динамики колебания капли с последующим обмером изображений капли на измерительном микроскопе.

Недостатком способа является трудоемкость подготовки к измерениям и длительность обработки полученных результатов.

Известен аналогичный способ [15] определения поверхностного натяжения жидких металлов, находящихся во взвешенном состоянии в котором левитируемую каплю жидкого металла раскручивают в вертикальной или горизонтальной плоскости. Раскрученная капля принимает форму эллипсоида

вращения. В плоскости вращения фотографируют форму капли. Используя обработанные фотоматериалы, замеряют большую и малую оси эллипсоида. Поверхностное натяжение (а) определяют по формуле ра (За2м>2 -2§Ь)(ЗЬ2 +а2)3'2

<7 =

(1.2)

8 Ъ 5а2+362

где р- плотность жидкой капли, а - малая полуось жидкой капли, частота вращения капли, g -ускорение силы тяжести, Ь - большая полуось жидкой капли.

Недостатком этого способа является трудоемкость подготовки к измерениям, длительность обработки полученных результатов по причине большого числа измеряемых параметров, низкая точность измерений за счет погрешности определения частоты, конструкционная сложность установки.

Существует группа способов определения поверхностного натяжения по пленке жидкости на рамочном держателе[16].

Известен способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей, включающий формирование пленки жидкости на рамочном держателе, часть которого выполнена неподвижной, и измерение силы, действующей на подвижную часть рамки, по величине которой определяют коэффициент поверхностного натяжения.

Недостатками известного способа являются низкая точность из-за малой чувствительности к величине поверхностного натяжения и сложность определения коэффициента поверхностного натяжения по величине малой силы на подвижную часть рамки, являются низкая точность из-за малой чувствительности и низкая надежность работы из-за высокой сложности, а также дороговизна реализации способа.

Известен аналогичный способ, включающий формирование пленки жидкости на рамочном держателе, часть которого выполнена подвижной, измерение силы, действующей на подвижную часть рамки, по величине которой

определяют коэффициент поверхностного натяжения, подвижную часть рамки выполняют в виде нити из электропроводной резины, измеряют электрическое сопротивление нити по изменению величины которого определяют силу, действующую на нить.

Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей реализуется следующей последовательностью операций: на держателе, часть которого выполнена из нити электропроводной резины, формируют каплю жидкости, например, окунанием держателя в контролируемую жидкость; после формирования пленки жидкости, например, после извлечения держателя из жидкости, измеряют электрическое сопротивление нити; по величине электрического сопротивления нити определяют коэффициент поверхностного натяжения жидкости. Устройство для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей состоит из проволочного держателя 1, выполненного, например, в виде части окружности, часть которого выполнена из нити 2 электропроводной резины, концы которой крепежными элементами 3 и 4 соединены с держателем. Концы нити 2 проводниками 5 и 6 соединены со входами омметра 7. В нормальном состоянии при отсутствии пленки 8 жидкости нить 2 занимает показанное пунктиром положение 9.

1

Рис. 1.1 - Устройство для определения коэффициента поверхностного

натяжения

Сила поверхностного натяжения пленки жидкости, действующая на нить по всей ее длине, стремится обеспечить минимальную поверхность пленки. Величина силы на каждый участок нити в любой момент времени одинакова, а сама сила всегда направлена перпендикулярно нити в сторону пленки. Под действием сил поверхностного натяжения пленки жидкости нить удлиняется. Удлинение нити прекращается в тот момент, когда силы поверхностного натяжения жидкости на нить уравновесятся упругими силами растяжения нити.

Нить при растяжении силами поверхностного натяжения пленки жидкости работает в пределах упругих деформаций когда с одной стороны, удлинение нити согласно закону Гука пропорционально приложенной к нити силе, а, с другой стороны, когда объем нити в любой момент времени остается постоянным так, что произведение длины нити / на ее поперечное сечение 5 остается постоянным У=18=сот1. Поэтому при увеличении длины нити в п раз ровно в п раз уменьшается ее поперечное сечение. Известно, что сопротивление любого проводника, каковым является и нить 2, прямо пропорционально его длине / и удельному сопротивлению р и обратно пропорционально поперечному сечению Б, то есть численно равно

Я=р1/Б,

поэтому с ростом коэффициента поверхностного натяжения а в 2 раза в те же 2 раза увеличивается действующая на нить сила Б и в те же 2 раза увеличивается длина нити от / до 21, а для обеспечения постоянства объема нити ее сечение уменьшается в 2 раза от Б до Б/2 и в результате согласно формуле (1) сопротивление нити увеличивается уже в 4 раза. В общем случае п-кратного увеличения / сопротивление нити увеличивается в п раз. Таким образом, в данном способе, по сравнению с известными, где в лучшем случае сигнал увеличивается не более чем линейно с увеличением коэффициента поверхностного натяжения, обеспечивается п-кратное увеличение чувствительности.

Для проведения измерений поверхностного натяжения жидкостей необходимо произвести градуировку. Способ градуировки заключается в приведении в однозначное соответствие показаний омметра со значениями коэффициента поверхностного натяжения контролируемой жидкости. Поэтому шкала омметра должна быть квадратичной, чтобы квадрат изменения сопротивления соответствовал линейному изменению коэффициента поверхностного натяжения жидкости.

Известен способ, включающий формирование пленки жидкости на рамочном держателе, размещение на ней гибкой нити в виде петли, прокалывание пленки внутри петли и сужение о величине поверхностного натяжения по деформации нити, нить выполняют из электропроводной резины, измеряют изменение электрического сопротивления нити до и после прокалывания петли, по величине которого определяют коэффициент поверхностного натяжения жидкости. На рис. 1.2а схематически показано устройство для реализации способа определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей; на рис. 1.1 б - устройство в работе. Устройство для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей содержит жесткий держатель 1, выполненный, например, в виде квадратной рамки, петлю 2 из нити электропроводной резины, концы 3 и 4 которой соединены со входами омметра 5. Концы 3 и 4 петли 2 прикреплены к изоляционной пластинке 6, которая закреплена на держателе 1. С помощью пластинки 6 концы нити 3 и 4 изолированы друг от друга.

а)

б)

Рис. 1.2 - Устройство для определения коэффициента поверхностного

натяжения

Работа устройства происходит следующим образом. Держатель 1 с петлей нити 2 опускают вертикально в контролируемую жидкость и вынимают из жидкости. При этом на держателе образуется пленка жидкости. Прокалывают пленку внутри петли 2 нити. Пленка жидкости 7 снаружи петли нити будет сокращаться и равномерно растянет петлю нити 2, образовав нитяное кольцо, как показано на рис. 1.26. Пусть I - начальная длина нерастянутой нити 2, К -коэффициент упругости (жесткости) нити 2, а - коэффициент поверхностного натяжения контролируемой жидкости, р - удельное сопротивление нити 2, Э -поперечное сечение нити 2. После прокалывания пленки жидкости внутри петли нити 2 пленка растянет нить на Л1 под действием сил поверхностного натяжения пленки с обеих сторон и нить растянется в окружность, как показано на рис 1.1-6. Нить будет находиться в равновесии, когда силы поверхностного натяжения пленки жидкости уравновесятся силами растяжения нити 2 из электропроводной резины.

Поверхностное натяжение а вычисляет микроконтроллер по формуле жШ

1 + Ы' (1-3)

Сопротивление любого проводника, каковым является и нить из электропроводной резины, пропорционально р и (1+ А1) и обратно пропорционально

С ростом о почти прямо пропорционально увеличивается удлинение нити А1, так как относительное увеличение числителя значительно больше роста знаменателя. Электрическое сопротивление Я нити увеличивается с ростом ее длины (1+А1) по квадратичному закону.

Таким образом, после прокалывания пленки внутри петли нити 2 достаточно измерять омметром 5 сопротивление нити 2 и по показаниям омметра определить коэффициент поверхностного натяжения. Для приведения в однозначное соответствие показаний омметра со значениями шкалу омметра градуируют. Методика градуировки может быть любой из известных, например, по методу наименьших квадратов.

Недостатками двух рассмотренных способов являются недостаточная точность результатов, вызванная нелинейной зависимостью сопротивления нити от величины поверхностного натяжения пленки и неравномерной деформации нити, недостаточная надежность работы по внезапным отказам за счет большого количества блоков и узлов, высокая стоимость и сложность реализации способа.

Известен способ измерения поверхностного натяжения жидкостей и краевых углов смачивания [17, 18]. Согласно способу измерение поверхностного и межфазного натяжения жидкостей, краевых углов смачивания и коэффициента поверхностного натяжения жидкостей основано на нахождении координат межфазной поверхности сидящей или висящей капли жидкости по цифровому изображению и последующем оптимизационном анализе формы межфазной поверхности на основе уравнения Лапласа [19]. Одним из

вариантов применения метода является определение поверхностного натяжения капли жидкости на вертикальной нити.

Рассмотрим вычисление поверхностного натяжения по капле жидкости на вертикальной нити (рис. 1.3).

г

/ / /'+ / 5 / ъ / § \ 0\«Ь К7 СхЦ-'^ \

1 § I ,

\ 0 1 *

\ \ \ \ \ пить Гг 1 02/ /

Рис. 1.3 - Система координат для рассмотрения капли на нити Условие механического равновесия вдоль поверхности капли в гравитационном поле при отсутствии других внешних сил определяется уравнением Лапласа, которое в дифференциальной форме имеет вид:

= СОЯф,

с12/с1б = Бтср, (1-4)

Заключение диссертации по теме «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», Козлов, Павел Станиславович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

При решении поставленной в диссертационной работе задачи получены следующие основные результаты.

1. Разработана математическая модель обработки изображений в специализированном оптико-электронном устройстве для вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов, отличительными особенностями которой являются введение операций повышения точности измерений контура пузырька и вычисления параметров его контура, позволяющей в динамике вычислять поверхностное натяжение жидкости и тем самым определять активность флотореагента.

2. Разработан метод вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов с точностью выше точности применяемых лабораторных методов на основе анализа цифрового изображения пузырька относительно низком разрешении (не менее 800x600 пикселов), который может быть реализован с использованием программируемых логических интегральных схем, и позволяет в реальном времени вычислять поверхностное натяжение и количественно оценивать флотационную активность реагентов.

3. Разработаны алгоритмы вычисления поверхностного натяжения жидкости по микро- и миллископическим изображениям пузырьков газа в исследуемой жидкости и флотационной активности реагентов при небольших (от 0,1 г до 5г) объемах реагентов.

4. Разработана структурно-функциональная организация специализированного вычислительного устройства для вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов, отличающаяся введением новых блоков и связей между ними, построенное с использованием программируемых логических интегральных схем и сигнального процессора, позволяющее в реальном времени вычислять параметры, определяющие технологический процесс флотации.

5. Выполнены экспериментальные исследования с использованием химических реагентов и чистых жидкостей, подтверждающие адекватность созданной математической модели, большую по сравнению с лабораторными методами точность вычислений, а также на два порядка меньшее затрачиваемое время на численную оценку параметров реагента.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Козлов, Павел Станиславович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мелик-Гайказян, В. И. К инструментальной оценке флотоактивности аполярных реагентов и их сочетаний с различными веществами, используемыми при пенной флотации [Текст] / В. И. Мелик-Гайказян, Н.П. Емельянова, A.B. Драганов. // Обогащение руд. - 1994. - № 6.

2. Бойнович, Л.Б. Применение динамической пороговой обработки видеоизображений для определения поверхностного натяжения жидкостей и краевых углов смачивания [Текст] / Л.Б. Бойнович, A.M. Емельяненко //Приборы и техника эксперимента, 2002, №1. - С. 52-57.

3. Мелик-Гайказян, В.П.. К инструментальной оценке флотоактивности аполярных реагентов и их сочетаний с различными веществами, используемыми при пенной флотации [Текст] / В.И. Мелик-Гайказян, Н.П. Емельянова, A.B. Драганов // Обогащение руд. - 1994. - №6. - С. 53-61.

4. Тихомиров, В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. 2-е изд, перераб [Текст] / В.К. Тихомиров // - М.: Химия, 1983. - 264 с.

5. Патент РФ №2006290, МКП B03D1/00, B03D1/14. Устройство автоматического контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камере флотомашины [Текст] / A.M. Онищенко. - №5042012; заявлено 14.05.1992; опубл. 30.01.1994.

6. Патент РФ №2197328, МКП В03В13/00. Устройство для контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин [Текст] / Г.В. Федин, В.П. Топчаев. - №2001108804; заявлено 04.04.2001; опубл 27.01.2003.

7. Бойнович, Л.Б. Автоматизированная установка для измерения поверхностного натяжения жидкостей и краевых углов смачивания [Текст] /

JI.Б. Бойнович, A.M. Емельяненко / Приборы и техника эксперимента. - 2002. -№2.-С. 167-169.

8. Boinovich, L.B. Analysis of LongTerm Durability of Superhydrophobic Properties under Continuous Contact with Water [Text] / L.B. Boinovich, A.M. Emelyanenko, A.S. Pashinin // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2010. - V. 2 -№6-P.1754-1758.

9. Timofeev, A. Application DSP and ADSP For Artifical Neural Network Control of Dynamic Objects [Text] / Timofeev A.V., Derin O.A., Sova R.U // Proceedings of the First International Conference. Poland. - 1997. - PP.91-95.

10. Мелик-Гайказян, В.И. К инструментальной оценке флотоактивности аполярных реагентов и их сочетаний с различными веществами, используемыми при пенной флотации [Текст]/ В.И. Мелик-Гайказян, Н.П. Емельянова, А.В. Драганов// Обогащение руд. - 1994. - №6. - С. 32-37.

11. Bashfort, F. A. Capillary Action [Text] / F. A. Bashfort, J. C. Adams. // Cambridge.- 1883.

12. Мелик-Гайказян, В.И. Релаксационные кривые, методика их снятия и значение их для понимания процесса пенной флотации и управления им [Текст] / В.И. Мелик-Гайказян, Н.П. Емельянова, П.С. Козлов, М.И.Труфанов, Н.С.Фролов, Т.И. Юшина, Е.Н. Липная // Известия вузов. Цветная металлургия. -2008г. -№2. - С. 6-15.

13. Торшина, И.П. Компьютерное моделирование оптико-электронных систем первичной обработки информации [Текст] / И.П. Торшина // - М: Университетская книга, Логос, 2009. - 248с.

14. Пат. № 2086956 РФ, МКИ G01N13/02. Способ определения поверхностного натяжения жидкостей, находящихся во взвешенном состоянии [Текст] / В.И. Алтухов, Б.С. Карамурзов, Х.Ю. Курданов. -№93046640/25; заявлено 10.06.1993; опубл. 08.10.1997.

15. Пат. № 2024843 РФ, МКИ G01N13/02. Способ определения поверхностного натяжения жидкостей [Текст] / A.M. Онищенко. -№5063700/25; заявлено 09.29.1992; опубл. 12.15.1994.

16. Пат. № 2024842 РФ, МКИ GO 1 N13/02 Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей [Текст] / A.M. Онищенко. -№5063651/25; заявлено 08.27.1992; опубл. 12.15.1994.

17. Емельяненко, A.M. К изучению переходной зоны между каплей и смачивающей пленкой методами численного эксперимента [Текст] / A.M. Емельяненко, Л.Б. Бойпович // Коллоидный журнал. 1999. - Т.61. - № 2. - С. 198203.

18. Мелик-Гайказян, В. И. Результаты численного решения уравнения Лапласа для фигур вращения с формами от -0,0025 до -0,25 [Текст] / В. И. Мелик-Гайказян. // Изв. Томского политехнич. ин-та. - 1965. -№ 13. -С. 65-78.

19. Пат. №2359760, МПК B03D1/02, B03D1/14. Способ определения пенообразующей способности реагента и устройство для его реализации [Текст] / Н.П.Емельянова, В.И.Мелик-Гаяказян, В.С.Титов, М.И. Труфанов. -№2007117997 заявл. 14.05.2007; опубл. 27.06.09, Бюл. № 18.-9 с.

20. Chen, S.Y. Robot location using surface patches of curved objects [Text] / S.Y. Chen, W.H. Tsai // International Journal of Robotics and Automation. - 1989. -Vol. 4, № 3. - P. 123 -133.

21. Катыс, П.Г. Системы машинного видения с интеллектуальными видеодатчиками [Текст] / П.Г.Катыс, Г.П. Катыс // Информационные технологии. - 2001 - № 10. - С. 28-33.

22. Petrou, М. Learning in Pattern Recognition [Text]/ M. Petrou // Lecture Notes in Artificial Intelligence - Machine Learning and Data Mining in Pattern Recognition. - 1999. - PP. 1-12.

23. Andreas, J. M. Boundary tension by pendant drops [Text] / J. M. Andreas, E. A. Hauser, W. B. Tucker. //J. Phys. Chem. - 1938. - №18. - p. 1001.

24. Zhizhin, G.N. Aluminum optical constants in far infrared determined from surface electromagnetic waves characteristics [Text] / Zhizhin G.N. et al. // Proc. of SPIE, 6162: 61620C-1.

25. Saxler, J. Time-domain measurements of surface plasmon polaritons in the terahertz frequency range [Text] / J. Saxler et all // Phys. Rev., 2004, 69:155427-1.

26. Заявка на изобретение РФ №94026774. Способ и устройство контроля стекла [Текст] / К. Венай, Д. Мишле, Ф. ле Руа. - 94026774, 27.06.1997.

27. Reeves, W. Dynamic shape measurement system for laser materials processing [Text] / A. Moore, D. Hand, J. Jones // Optical Engineering. - 2003. - Vol. 42, № 10. - P. 2923 -2929.

28. Пахомов, A.M. Состояние и перспективы систем активного зрения [Текст] / А.Н. Пахомов // Успехи современной радиоэлектроники. -1999. -№ 2.-С.57-65.

29. Патент № 2223545 РФ, МКП G06K9/62. Устройство для распознавания объектов [Текст] / В.Ю.Анисимов, Э.В.Борисов, С.В. Шостак. - 2002118221, 9.07.2002. Опубл. 10.02.2004.

30. Патент № 2246762 РФ, МКП G06 К 9/68. Устройство для распознавания объектов [Текст] / Анисимов В.Ю., Борисов Э.В. №2003131082/09, заявл. 22.10.2003; опубл. 22.10.2003.

31. Патент №2242047 РФ, МКП G06F15/18, G06K9/00, G06T1/00. Открытая система для автоматизации обработки, анализа и распознавания изображений [Текст] / - №2003107587/09, заявл. 20.03.2003; опубл. 10.12.2004.

32 Патент № 2191431 РФ, МКП G06K9/68. Способ компьютерного распознавания объектов / В.М. Чеплашкин. -№99125814/09, заявл. 03.12.1999, опубл. 20.10.2002.

33. Патент №2308081 РФ, МКП G06K9/68. Система компьютерного распознавания объектов и способ распознавания [Текст] / Чеплашкин В.М. -№2004125680, заявл. 23.08.2004, опубл. 10.10.2007.

34. Bay, Н. SURF: Speeded Up Robust Features [Text] / H. Bay, A. Ess, T. Tuytelaars, L. V. Gool // Computer Vision and Image Understanding (CVIU), Vol. 110,- 2008, №3,-P. 346-359.

35. Патент №2251739 РФ, МКП G06K9/78, G06T7/00. Система распознавания объектов и слежения за ними [Текст] / П. Коуэн. - №2001121986, заявл. 01.02.2000, опубл. 10.05.2005.

36. Патент №2195702 РФ, МПК G06K9/62. Устройство для распознавания образов [Текст] /Аралбаев Т.З. №2000126451, заявл. 20.10.2000, опубл. 27.12.2002.

37. Патент №2256224 МКП G06K9/66. База знаний по обработке, анализу и распознаванию изображений [Текст] / Гуревич И.Б., Гуревич Н.Г., Мурашов Д.М., Трусова Ю.О. - №2003133170, заявл. 14.11.2003; опубл 10.07.2005.

38. Carpenter, G.A. What-and-Where filter. Apartial mapping neural network for object recognition and image understanding [Text]/ G.A.Carpenter, S. Grossber G.W. Leshert // Computervision and image understanding. 1998. Vol. 69, № 1. - P. 122.

39. Beyer, H.A. Accurate calibration of CCD-cameras [Text] / H.A. Beyer // In: Proc. International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. IEEE CS Press, 1992. - P. 96-101.

40. Методы компьютерной обработки изображений [Текст] / Под ред. В.А. Сойфера. -М.: Физматлит. - 2001. - 784 с.

41. Катыс, Г.П. Системы машинного видения: анализ состояния и перспективы развития [Текст] / Г.П. Катыс, П.Г. Катыс // Приборы и системы управления. - 1999 - №9. - С. 57-67

42. Janesick, J. CCD charge collection efficiency and the photon transfer technique [Text] / Janesick J., Klaasen K„ Elliott T. // Proc. SPIE. - 1985. - Vol. 570. -P. 7-19.

43. Гридин, B.H. Адаптивные системы технического зрения / В.Н. Гридин, B.C. Титов, М.И. Труфанов // Центр информационных технологий в проектировании РАН. ISBN 978-5-02-025391-9. - М.: Наука, 2009. - 441с.

44. Mindru, М. Moment invariants for recognition under changing viewpoint and illumination [Text] / F. Mindru, T. Tuytelaars, L. Van Gool, T. Moons // CVIU, 2004, P. 3-27.

45. Юрин, Д.В.О едином подходе к программной реализации фильтрации изображений по локальной окрестности / Д.В. Юрин // Математические методы распознавания образов: 13-я Всероссийская конференция, Ленинградская обл., г. Зеленогорск: Сборник докл. -М.:Макс-Пресс, 2007. -С.444-447.

46. Пат. № 2292033 РФ, МКИ GO 1 N13/00. Способ оценки содержания аполярных флотореагентов в пульпе по цифровому изображениию пузырька газа [Текст]/ С.Ю. Мирошниченко, М.И. Труфанов, Д.В. Титов., А.В. Драганов, Н.П.Емельянова, В.И.Мелик-Гайказян -№2005108769/28; заявлено 28.03.2005; опубл. 20.01.2007, Бюл. №2,-Юс.

47. Klette, R. Camera calibration using rectangular textures [Text] / Robot Vision // R. Klette, S. Peleg, G. Sommer. - Berlin, 2001,- PP. 245-251.

48. Адаптивная калибровка систем технического зрения [Текст]: Монография / B.C. Титов, М.И. Труфанов. - Курск: Курск, гос. тех. ун-т/, 2007. -147 е.: ил.

49. Непомнящий, П.В. Универсальный алгоритм перерастрирования изображений с автоматическим выбором оптимального способа аппроксимации / П.В. Непомнящий, А.В.Хельвас, Д.В. Юрин // Сборник трудов "Обработка информации и моделирование". -М.:МФТИ, 2002. - С. 54-65.

50. Минченков, М.В. Алгоритм автоматической сегментации изображений для систем технического зрения" [Текст] / М.В. Минченков, Хельвас А.В., Юрин Д.В. // Сборник трудов "Обработка информации и моделирование". М.:МФТИ, 2002. - С. 66-80.

51. Пат. № 2289111 РФ, МКИ G01M11. Способ адаптивной калибровки радиальной дисторсии оптической подсистемы системы технического зрения [Текст] / С.В. Дегтярев, B.C. Титов, М.И. Труфанов. - №2004104494/09; заявлено 16.02.2004; опубл. 10.12.2006, Бюл. №34.-10с.

52. Titov, V.S. The method of automatic determination monochromatic aberration of vision's optical subsystem [Text]/ V.S. Titov, M.I. Truphanov // Second international conference «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems». Proceedings. Spain. Barcelona, 2004. - PP. 40 -43.

53. Liu, Y. Essential representation and calibration of rigid body transformations [Text] / Y. Liu, M. Rodrigues //Machine Graphics and Vision. -2000. -Vol. 9, № 1/2.-P. 123 - 138.

54. Wang, L.L. Camera calibration by vanishing lines for 3-D computer vision [Text] / L.L. Wang, W.H.Tsai // IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell.- 1991. -№13(4). - P. 370-376.

55. Сирота, А.А. Статистические алгоритмы обнаружения границ объектов на изображениях [Текст] / А. А. Сирота, А. И. Соломатин // Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2008. № 1. С.58-64.

56. Чернов, А.В. Автоматическое распознавание контуров зданий на картографических изображениях [Текст]/ А.В. Чернов, Н.В. Чупшев// Научный журнал «Компьютерная оптика»: Том № 31 №4, Октябрь - декабрь 2007 г. -Самара: Институт систем обработки изображений РАН, 2007. С. - 101-103.

57. William, Т. Freeman, Edward H. Adelson. The design and use of steerable filters [Text] / William, T. Freeman and Edward H. Adelson // PAMI, 13(9): 891 -906, 1991.

58. Привалов, O.O. Автоматическая сегментация цифровых изображений медико-биологических препаратов методом кластерного анализа / 0.0. Привалов, Л.Н. Бутенко // Современные наукоемкие технологии. - 2007. - №10. -С. 79-80.

59. Патент 2466456 Российская Федерация, МПК G06G9/50.Способ выделения контуров движущихся объектов [Текст] / Орлов А. В. , Тру фанов М.И, Дегятрев С.В. - №2010151747, заявлено 16.12.2010, опубл. 10.11.12, Бюл. №31.

60. Пат. № 2383925, МПК G06K9/50. Способ выделения контуров объектов и устройство для его реализации [Текст] / А.В.Анциферов, М.И. Труфанов, С.Ю. Мирошниченко. - №2007139116, заявл. 22.10.2007; опубл. 10.03.10, Бюл. №7. -9 с.

61. Fischler, М. Random sample consensus: a paradigm for model fitting with applications to image analysis and automated cartography [Text]/ M. Fischler, R. Bolles//CACM 24(6). - 1981. - P. 381-395.

62. Обработка цифровых аэрокосмических изображений для геоинформационных систем: монография [Текст] / С.Г. Емельянов, С.Ю. Мирошниченко, B.C. Панищев, B.C. Титов, М.И. Труфанов. - Старый Оскол: ТНТ, 2011.-176 с.

63. Анисимов, Б.В. Распознавание и цифровая обработка изображений [Текст] / Б.В. Анисимов, В.Д. Курганов, В.К. Злобин. - М:Высшая школа, 1983. -298с.

64. Wolberg, G. Digital Image Warping [Text] / G. Wolberg. - IEEE Computer Society Press Monograph, 1990. - 344 p.

65. Катковник, В. Я. Непараметрическая идентификация и сглаживание данных [Текст] /В. Я. Катковник// М.: Наука, 1985. 336с.

66. Otsu, N. A threshold selection method from gray-level histograms / N. Otsu // IEEE Trans. Sys., Man., Cyber. - 1979. №9. -P. 62-66.

67. Liao, P. A Fast Algorithm for Multilevel Thresholding [Text] / P. Liao, T. Chen, P. Chung. //J. Inf. Sci. Eng. - 2001. -№17. - P. 713-727.

68. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB [Текст] / Р. Госалес, Р. Вудс, С. Эддинс. - М: Техносфера. -2006. - С. 616.

69. Lindeberg, Т. Scale-space for discrete signals [Text] / Lindeberg, T. // PAMI, vol. 12(3). 1990. - P. 234-254.

70. Фисенко, В.Т. Компьютерная обработка и распознавание изображений [Текст] / Фисенко В. Т., Фисенко Т. Ю. - С.-Петербург, 2008. - 195с.

71. Чепонис, К.А. Методы, критерии и алгоритмы, используемые при преобразовании, выделение и выборе признаков в анализе данных / К.А.Чепонис и др. // Сб.статей. - Вильнюс. 1988. -150с.

72. Оптико-электронная система измерения поверхностного натяжения жидкости и оценки флотационной активности веществ [Текст] / М.И. Труфанов, П.С. Козлов, В.И. Мелик-Гайказян // Известия вузов. Приборостроение. - 2008г. - №2. -С. 59-64.

73. Дли М.И. Локально-аппроксимационные модели сложных объектов [Текст]/Дли М.И.// М.: Наука; Физмалит, 1999.

74. Труфанов, М.И. Нечеткая математическая модель восстановления и скелетезации контуров [Текст] / М.И. Труфанов // Молодежь и XXI век: Материалы XXXI научной конференции. Ч. 1. - Курск. - 2003. - С. 34-35

75. Алгоритм уточнения вычисленных координат контура пузырька газа в жидкости при измерении поверхностного натяжения [Текст] / П.С. Козлов,

Е.В.Лукьянчиков, М.И. Труфанов // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2012. -№ 2. - Часть 2. - С. 90 - 95.

76. Wang, Y.F. Inegration of active and passive sensing techniques for representing three-dimensional objects [Text] / Y.F.Wang, J.K. Aggarwal // IEEE transactions on robotics and automation. - 1984. - Vol. 5, №. 4. - P. 460 - 470.

77. Viola, P. Robust real-time object detection [Text] / Viola P., Jones M. // IEEE ICCV Workshop on Statistical and Computational Theories of Vision. 2001.

78. Perona, P. Scale-space and edge detection using anisotropic diffusion [text] /Р. Perona, J. Malik//PAMI, 1990, №12. -P.629-639.

79. Boulanger, J. Space-time adaptation for patch based image sequence restoration / J. Boulanger, C. Kervrann, P. Bouthemy // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2007, vol. 8, no. 6, pp. 1096-1102/

80. Gilboa, G. Nonlocal linear image regularization and supervised segmentation [Text] / G. Gilboa, S. Osher // SIAM Multiscale Model. Simul. - 2007. -Vol.6. -№. 2. - P. 595-630.

81. Алгоритм уточнения вычисленных координат контура пузырька газа в жидкости при измерении поверхностного натяжения [Текст] / П.С. Козлов, Е.В.Лукьянчиков, М.И. Труфанов // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2012. -№ 2. - Часть 2. - С. 90 - 95.

82. Цибанов, В.Н. Применение метода регуляризации Тихонова для выделения контуров изображений [Текст] / В.Н.Цибанов, А.С.Крылов // Вестник МГУ сер. Вычисл. Матем. и Киберн. - 2008. - № 2. - С. 11-16.

83. Хрящев, Д. А. Об одном методе выделения контуров на цифровых изображениях [Текст] / Д. А. Хрящев // Вестник Астраханского государственного технического университета, Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. -2010. -№ 2. -С. 181-187.

84. Калиткин, H.H. Численные методы [Текст] / Калиткин Н.Н - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1978. - 512 с.

85. Дегтярев, C.B. Методы цифровой обработки изображений [Текст]: учебное пособие 4.1. Гриф УМО / Дегтярев C.B., Садыков С.С., Ширабакина Т.А.. - Курск: Курск, гос. тех. ун-т., 2001. - 167 с.

86. Титов, B.C. Оптико-электронные устройства обработки и распознавания изображений [Текст] / B.C. Титов, М.И. Труфанов., Е.А. Макарецкий, А.Я. Паринский. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - 121 с

87. Новейшие методы обработки изображений/ Потапов А. А., Пахомов А. А., Никитин С. А., Гуляев Ю. В.. — М.: Физматлит, 2008. — 496 с.

88. Распознавание плоских и объемных изображений на основе дискретно-геометрических методов [Текст]/ В.Н. Козлов// Математические методы распознавания образов: 13-я Всероссийская конференция: Сборник докладов,- М.: МАКС Пресс, 2007. - С. 331-399.

89. Yeon, С. Positioning three dimensional objects using stereo images [Text] / Yeon C., Aggarwal J. // IEEE J. robotics and automation. - 1987. - Vol. RA-3, № 6. -P. 361-373.

90. Методы быстрого поиска ближайшего аналога в большой базе изображений [Текст]/ Н.Г. Загоруйко, И.А. Борисова, В.В. Дюбанов, O.A. кутненко// Математические методы распознавания образов: 13-я Всероссийская конференция: Сборник докладов.-М.: МАКС Пресс, 2007. - С. 131-134.

91. Grabner, M. Fast approximated sift [Text] / Grabner M., Grabner H., Bischof H. // ACCV, vol. 1. 2006. - P. 918-927.

92. Волегов, Д.Б. Предварительное грубое совмещение изображений по найденным на них прямым линиям для построения мозаик, сверхразрешения и восстановления трехмерных сцен /Д.Б.Волегов, Д.В.Юрин // Программирование. - 2008, Т.34, N.5, С. 47-66.

93. Козлов, П.С. К использованию цифровой технологии для подбора аполярных флотореагентов, оценки их содержания в пульпе и управления процессом [Текст] / П.С.Козлов, В.И. Мелик-Гайказян, А.В. Драганов, Н.П. Емельянова, М.И. Труфанов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - № 1. - С.349-356.

94. Ivestigation of froth flotation and selection of reagents on the basis of the mechanism of their effect. Report 1. Substantiation of selected methods for investigation of the process [text]/ P.S. Kozlov, V.I. Melik-Gaykazyan and others// Russain Journal of non-ferrous metals. - 2009. - Vol. 50. - №2. -pp. 69-80.

95. Study of interaction of flotation reagents with fine particles of highly mineralized coal slimes [text]/ P.S.Kozlov, I.K.Deberdegev, I.B.Linev, V.I.Melik-Gaykazyan, V.M.Avdohin// International coal preparation congress and exhibition. -China, 2006. - pp. 378-385.

96. Мелик-Гайказян, В.И. К исследованию процессов образования и разрушения пены на основе снятия релаксационных кривых o{t) на поверхности деформированных пузырьков [Текст] / В.И.Мелик-Гайказян, Н.П.Емельянова, П.С.Козлов, М.И.Труфанов, Н.С.Фролов, Т.И. Ющина, Е.Н. Липная / Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд. МГГУ. - 2007. №9. - с. 316 -324.

97. О капиллярном механизме действия реагентов при пенной флотации, развитии методов его исследования и подбора реагентов. Обоснование выбранных методов исследования процесса (часть 1) [Текст] / П.С. Козлов, В.И. Мелик-Гайказян, Н.П. Емельянова и др. // Неделя горняка - 2008: материалы научно- технической конференции. - Москва, 2008. - С. 272-281.

98. О капиллярном механизме действия реагентов при пенной флотации, развитии методов его исследования и подбора реагентов [Текст] / Г1.С. Козлов и

др. // Неделя горняка - 2008: материалы научно- технической конференции. -Москва, 2008. - С. 228-236.

99. Метод оценки содержания апполярных флотореагентов в пульпе по цифровому изображению пузырька газа [Текст] / П.С. Козлов / Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации: материалы 7-й Международной конференции «Распознавание-2005». - Курск: КурскГТУ, 2005.-С. 81-83.

100. Оптико-электронная система измерения уровня пены [Текст] /П.С. Козлов, М.И. Труфанов / Интеллектуальные и информационные системы: материалы Всероссийской научно-технической конференции. - Тула: Тульский государственный университет, 2007. - С. 122 - 123.

101. Duff, Т. Smoothly shaded rendering of polyhedral objects on raster displays, Computer Graphics / T. Duff // SIGGRAPH '79 Proceedings of the 6th annual conference on Computer graphics and interactive techniques. - 1979, - vol. 13, 2. - P. 270-275.

102. Ellis, R.E. Locating and acquiring on object in a robot workspace using multiple stereo images [Text]/ R.E. Ellis // SP1E Intelligent robots and computer vision. - 1985. - Vol. 579. - P. 464 - 473.

103. Матросов, M. Улучшение качества изображения с микроскопа при помощи технологии HDRI в интерактивном режим / М.Матросов, В.Гаганов, А.Игнатенко, С.Сивоволенко // Труды конференции ГрафиКон'2009, Москва. -2009. - С. 332-335.

104. Амосов, А.А. Вычислительные методы для инженеров [Текст] / А.А. Амосов, Ю.А. Дубинский, Н.В. Копленова. -М.: Высшая школа - 1994.

105. Machine vision system for measuring the surface tension of liquids and evaluating the flotation activity of substances [text] / P.S. Kozlov / Pattern

Recognition and Image Analysis: New Information Technologies PRIA-9-2008. -C. 346-349.

106. Тисевич, И. Методы восстановления и визуализации полигональных моделей с помощью карт смещений [Текст] / И. Тисевич, А. Игнатенко // Новые информационные технологии: материалы десятого научно-практического семинара/М.: МГИЭМ, 2007.

107. Hjaltson, G.R. Ranking in spatial databases [Text] / G.R. Hjaltson, H. Samet // Lecture Notes in Computer Science, 951:83-95, 1995.

108. Longuet-Higgins, H. A computer algorithm for reconstructing a scene from two projections [Text] / Longuet-Higgins H. // Nature, ch. 6.2-6.3. 1981. - P. 133-135.

109. Насонов, A.B. Быстрое суперразрешение изображений с использованием взвешенной медианной фильтрации [Текст] / А.В.Насонов, А.С.Крылов // Труды 12-й международной конференции и выставки "Цифровая обработка сигналов и её применение" (DSPA'2010). - 2010, - т. 2. - С. 101-104.

110. Лукьянчиков, Е.В. Выбор алгоритма повышения разрешения цифрового изображения для портативных устройств / Е.В. Лукьянчиков // Материалы IX Международной конференции "Распознавание-2010". - Курск, 2010.-С. 242-243.

111. Борисенко, Г.В.. Об одном диффузионном методе фильтрации и повышения резкости изображений [Текст] / Г.В.Борисенко, А.М.Денисов, А.С.Крылов // Программирование. - 2008. - т. 34. - № 5. - С. 32-36.

112. Козлов, П.С. Оптико-электронная система измерения уровня пены [Текст] /П.С. Козлов, М.И. Труфанов / Интеллектуальные и информационные системы: материалы Всероссийской научно-технической конференции. - Тула: Тульский государственный университет, 2007. - С. 122 - 123.

113. Мелик-Гайказян В. И., Абрамов А. А., Рубинштейн 10. Б. и др. Методы исследования флотационного процесса. -М. : Недра, 1990. - 301 с.

114. Торшипа, И.П. Компьютерное моделирование оптико-электронных систем первичной обработки информации. / Торшина И.П. - М: Университетская книга, Логос, 2009. - 248с.

115. Абламейко, C.B. Обработка изображений: технология, методы, применение [Текст] / Абламейко С. В., Лагуновски Д.М. - Минск: «Амалфея», 2000.-304с.

116. Козлов, П.С. Специализированное оптико-электронное устройство вычисления поверхностного натяжения жидкости [Текст] / П.С. Козлов, М.И. Труфанов // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2012 . -№2. - Часть 1. - С. 53-59.

117. Пат. №2349899РФ, МКИ GO INI 3/02. Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкости и оценки флотационной активности флотореагента [Текст] / П.С. Козлов, Н.В. Алябьев, М.И. Труфанов. -№2007133058 заявл. 3.09.2007; опубл. 20.03.09, Бюл. №8.-7 с.

118. Пат. № 2250498 РФ, МКИ G06K9/32. Способ автоматической адаптивной трехмерной калибровки бинокулярной системы технического зрения и устройство для его реализации [Текст] / C.B. Дегтярев, B.C. Титов, М.И. Труфанов. - №2003105497/09; заявлено 25.02.2003; опубл. 20.04.2005, Бюл. №11. - 15с.

119. Пат. № 2295153 РФ, МКИ G09K32/00. Корректирующее устройство ввода изображения в ЭВМ [Текст]/ М.И. Труфанов, Д.В. Титов. -№2005120848; заявлено 4.07.2005; опубл. 10.03.2007, Бюл. №7.-6с.

120. Кнышев, Д. А. ПЛИС фирмы "Xilinx" .-описание структуры основных семейств [Текст] : Справочник / Д.А.Кнышев, М.О.Кузелин. -М.:ДОДЭКА-ХХ1. - 2001.- 238с.

121. Бибило, П.Н. VHDL. Эффективное использование при проектировании цифровых систем [Текст] / Бибило П. Н., Авдеев H. А. - М: Солон-Пресс, 2006. - 344с.

122. Пат. №2352987РФ, МКИ G06K9/20. Устройство получения изображения с коррекцией хроматической аберрации [Текст] / A.C. Козлов, B.C. Титов, М.И. Труфанов. - №2007113026 заявл. 3.09.2007; опубл. 20.04.09, Бюл. № 11.-9 с.

123. Поляков, А.К. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры [Текст] / А. К. Поляков. - М: Солон-Пресс, 2003. - 320с.

124. Козлов, П.С. Автоматизированный оптико-телевизионный комплекс измерения поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности веществ [Текст] / П.С.Козлов, Е.В.Лукьянчиков, М.И.Труфанов / Телевидение: передача и обработка изображений: материалы 5-й Международной конференции. - Санкт-Петербург, 2007. - С. 54-56.

125. Кузелин, М.О. Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx. Справочное пособие [Текст] / М. О. Кузелин, Д. А. Кнышев, В. Ю. Зотов. - М: Горячая Линия - Телеком, 2004. - 440с.

126. Пат. №2337501РФ, МКИ H04N 1/409, G06K9/46, G06T9/20. Способ компенсации размытости изображения движущихся объектов и устройство для его реализации [Текст] / C.B. Дегтярев, B.C. Титов, М.И. Труфанов, B.C. Яковлева. - №2006146536/09 заявлено 27.12.2006; опубл. 27.10.08, Бюл. №. -40с.

127. Зотов, В.Ю. Проектирование встраиваемых микропроцессорных систем на основе ПЛИС фирмы XILINX [Текст]/ В.Ю. Зотов. - М: Горячая линия - Телеком, 2006. - 520 с.

128. Дьяконов, В. П. MATLAB 6.5. Работа с изображениями и видеопотоками / В.П. Дьяконов. — М.: СОЛОН-Пресс, 2010. —400 с

129. Acklam, P. J. MATLAB Array Manipulation Tips and Tricks [Text] / P. J. Acklam. - The Math Works Inc. - 2002.

130. Hanselman, D. Mastering MATLAB 6 [Text] / D. Hanselman, B. R. Littleield. - Prentice Hall. Upper Saddle River. - NJ. - 2001.

131. Юдин, М.Ф. Основные термины в области метрологии [Текст]: Словарь-справочник / Юдин М.Ф., Селиванов М.Н., О.Ф. Тищенко, А.И. Скороходов; Под ред. Ю.В. Тарбеева."- М.: Издательство стандартов. - 1989. -ИЗ с.

132. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений [Текст]: ГОСТ 8.009-84. - Введ. 2002-11-01. - М.: Изд-во стандартов, 1985.- 31 с.