WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |

Разработка и исследование оптико-электронных методов определения трехмерной формы объектов

-- [ Страница 1 ] --

1

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

На правах рукописи

Фесько Юрий Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ

МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ

05.11.07 – «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск –

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным методам, способам и устройствам измерения трехмерной геометрии объектов

1.1 Методы обработки изображений и образов

1.2 Анализ методик и способов определения формы на основе обработки отраженного поверхностью объекта оптического излучения

1.2.1 Применение лазерного канала видения для определения формы объектов

1.2.2 Определение формы трехмерных объектов методом проекции пространственно-модулированных структур оптического излучения

1.2.3 Способ получения трехмерного изображения объекта путем измерения интенсивности диффузного отражения света различным точками его поверхности

1.2.4 Способ бесконтактного измерения линейных размеров трехмерных объектов посредством проецирования полос........ 1.3 Исследование теории и способов определения формы объектов на основе собственного инфракрасного излучения

1.3.1 Определение трехмерной формы объектов на основе четырех поляризационных тепловых изображений

1.3.2 Определение трехмерной формы объектов на основе трех поляризационных тепловых изображений

1.3.3 Определение трехмерной формы объектов на основе двух поляризационных тепловых изображений

1.4 Выводы к главе 1

2 Теория и методы определения трехмерной формы объектов на основе оптических свойств собственного и отраженного излучения

2.1 Физико-математические основы формирования тепловизионного изображения. Проблемы классического тепловидения

2.2 Физическое обоснование поляризации собственного теплового излучения объектов

2.3 Получение и анализ свойств поляризационных тепловых изображений выпуклых объектов

2.4 Метод определение трехмерной формы объектов на основе двух поляризационных тепловых изображений с учетом эллиптичности поляризации теплового излучения

2.5 Метод определение трехмерной формы объектов на основе одной поляризационной термограммы с комбинированным фильтром

2.6 Метод определения трехмерной формы объектов с направленнорассеивающим покрытием на основе анализа яркости отраженного излучения элементов их поверхности

2.7 Выводы к разделу 2

3 Математическое моделирование и экспериментальное исследование методов определения трехмерной формы объектов на основе поляризационных термограмм

3.1 Методика математического моделирования поляризационных тепловизионных изображений выпуклых объектов

3.2 Влияние оптических свойств материалов на поляризацию излучения объектов и их термограммы

3.3 Методика и результаты экспериментальных исследований поляризационных термограмм выпуклых объектов

3.4 Алгоритм, программа и результаты обработки поляризационных тепловизионных изображений объектов

3.4.1 Алгоритм и программа обработки поляризационных тепловизионных изображений объектов

3.4.2 Связь степени поляризации собственного излучения элементов поверхности объекта с углом наблюдения.............. 3.4.3 Результаты обработки теоретических и экспериментальных термограмм

3.5 Методика и результаты исследования погрешности метода определения трехмерной формы на основе поляризационных термограмм

3.6 Методика учета излучения внешней помехи фона при формировании поляризационных тепловых изображений................ 3.7 Выводы к разделу 3

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Насущной задачей современной науки, техники, промышленного производства и медицины является получение информации о трехмерной форме исследуемых объектов. Одна из основных проблем современного тепловидения состоит в том, что при использовании классических (работающих в неполяризованном свете) тепловизионных систем практически невозможно определить объемную форму наблюдаемого объекта, поскольку классические термограммы не обладают достаточной информативностью для того, чтобы определить трехмерную форму внутри теплового контура. Наличие неоднозначности и ограничение информативности классических тепловизионных изображений имеют место по причине зависимости их яркости, как от формы, так и от коэффициента излучения и температуры наблюдаемой поверхности объектов.





Существующие в настоящее время оптико-электронные комплексы наблюдения (ОЭКН) традиционно используют для выделения объектов наблюдения военной и транспортной техники тепловой или яркостный контраст, размеры и форму. Поэтому повышение пороговой чувствительности и углового разрешения остается приоритетным направлением развития ОЭКН. Однако, в настоящее время разработчики ОЭКН приближаются к тому уровню, когда прямое наращивание пороговой чувствительности и углового разрешения уже не дает пропорционального прироста эффективности комплекса. С другой стороны, на эти параметры ОЭКН наложены определенные принципиальные ограничения, а именно:

пороговая чувствительность ограничена фотонным шумом приемника излучения, а угловое разрешение – дифракцией объектива. Поэтому резервы повышения эффективности перспективных ОЭКН логично искать в регистрации и привлечении к анализу дополнительных специфических характеристик поля оптического излучения, претендующих на роль устойчивых демаскирующих признаков объектов.

Для увеличения информации о наблюдаемом объекте и повышения эффективности ОЭКН, может быть использован поляризационный контраст, спектральном рабочем диапазоне канала для компонентов этого излучения, поляризованных в плоскости выхода его из поверхности объекта и перпендикулярно ей соответственно.

Также следует отметить, что методы определения трехмерной формы объектов на основе анализа отраженного излучения их элементов поверхности, применимы только для поверхностей объектов с диффузным покрытием.

В этой связи, тема диссертационной работы, посвященной разработке и исследованию оптико-электронных методов определения трехмерной формы объектов на основе их оптических свойств собственного и отраженного излучения, представляется актуальной.

Степень разработанности темы. Целесообразно отметить следующие геометрических параметров объектов:

1. Метод лазерного сканирования поверхности крупногабаритных объектов, основанный на пространственно-временном анализе импульсного излучения поверхности объектов.

2. Дифракционные методы в области лазерного трехмерного контроля объектов, размеры которых d соизмеримы или больше длины волны оптического излучения (д.т.н., профессор Чугуй Ю.В. с сотрудниками, Учреждение науки «КТИ НП СО РАН» [23]).

3. Методы на основе использования диффузного отражения излучения поверхностью крупногабаритных трехмерных объектов (д.т.н., профессор Н.Н. Красильников, к.т.н. О.И. Красильникова, ФГАОУ ВПО «СанктПетербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» [19].

4. Методы пространственно-временной модуляции оптического излучения и структурного освещения поверхности объектов (Учреждение науки «КТИ НП СО РАН» [23], Учреждение науки «Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН» [9]).

К.Е. Лощиловым [4].

6. Методы получения и анализа стереоизображений.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка, развитие и исследование методов определения трехмерной формы выпуклых объектов на основе их оптических свойств собственного излучения и отражения, а также расширение информативности современных тепловизионных приборов.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

разработать методику и схему оптического устройства неконтактного определения формы трехмерного объекта, которые позволяют выполнять измерение в реальном масштабе времени;

исследовать и совершенствовать метод неконтактного определения трехмерной формы объекта на основе двух поляризационных термограмм с азимутами поляризации 45° и 90°;

совершенствовать метод определения трехмерной формы объекта на основе измерения яркости оптического излучения, отраженного его поверхностью для объектов с направленно-рассеивающим характером отражения;

разработать методику и экспериментальный стенд получения поляризационных термограмм и провести экспериментальные исследования поляризационных термограмм объемных тел;

разработать методику и алгоритм обработки поляризационных термограмм объекта с азимутами поляризации 45° и 90° с целью построения трехмерного изображения его поверхности;

исследовать влияние оптических свойств материалов и погрешность определения формы объекта.

Объект и предмет исследования. Объектом настоящего исследования являются тепловизионные приборы и оптические системы, предназначенные для анализа и определения трехмерной формы наблюдаемых объектов по их собственному и отраженному излучению. Его предмет составляют насущные вопросы теории и методов исследования дистанционного определения трехмерной формы объектов на основе анализа поляризационных свойств собственного теплового излучения и отражательных свойств элементов поверхности при освещении с раздельных направлений и наблюдении с одного направления.

Научная новизна результатов исследования:

разработаны и исследованы оптико-физические основы формирования и получения поляризационных тепловизионных изображений объектов, содержащие информацию о трехмерной форме;

теоретически и экспериментально исследована и установлена функциональная связь интенсивности видеосигналов поляризационных тепловизионных изображений элементов поверхности объектов с их ориентацией по направлению наблюдения;

разработан и исследован оптико-электронный метод определения трехмерной формы, основанный на термограмме объекта, полученной с использованием поляризационного комбинированного фильтра в виде последовательно расположенных ахроматической четвертьволновой пластинки и линейного ИК поляризатора. Технические решения указанного метода защищены двумя патентами РФ на изобретение.

теоретически и экспериментально исследован и развит метод определения трехмерной формы объекта с произвольным состоянием поляризации его теплового излучения, основанный на обработке поляризационных термограмм с азимутами поляризации равными 45° и 90°;



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |
 


Похожие работы:

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.