WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 15 |

Разработка и исследование оптико-электронных методов определения трехмерной формы объектов

-- [ Страница 7 ] --

изображениям можно определить угол наклона (N,K) каждого элемента поверхности объекта по отношению к направлению наблюдения. Тогда для произвольной линии, сканируемой по поверхности объекта, искомые уравнения формы поверхности можно записать в виде:

1.3.2 Определение трехмерной формы объектов на основе трех поляризационных тепловых изображений Поскольку одним из недостатков тепловизионного способа определения, основанного на четырех базисных поляризационных тепловизионных изображений, является длительность цикла определения формы, которая складывается из времени сканирования четырех поляризационных кадров и времени, требующегося для изменения направления азимута поляризации, то с целью уменьшения времени обработки, предлагается тепловизионный способ определение трехмерной формы для организации непрерывного процесса обработки. В этом случае непрерывно формируются три кадра поляризационного тепловизионного изображения объекта, каждый элемент которых построен со сдвигом азимута поляризации на угол 60. Для уменьшения времени обработки изображения будем непрерывно менять азимут поляризации tп, определенным способом так, чтобы за время его поворота на 180 сформировались три поляризационных кадра.

1-вращаемый линейный ИК-поляризатор; 2-сферическое зеркало со слепым пятном;

3-плоское качающееся зеркало кадровой развертки; 4-врвщающаяся призма строчной развертки; 5-диафрагма, расположенная в фокальной плоскости телескопического объектива, состоящего из элементов 2 и 3; 6-окуляр; 7-плоское зеркало; 8-конденсор;

9-приемник теплового излучения; 10-запоминающее устройство; 11-блок обработки информации; 12-видеоконтрольное устройство; 13-привод призмы и качающегося зеркала;

14-устройство сопряжения вращения призмы и поляризатора; 15-привод поляризатора.

Рисунок 23 – Функциональная схема тепловизионного устройства для определения формы на основе трех базисных поляризационных Собственное ИК излучение от наблюдаемого объекта проходит через вращающийся поляризатор 1 и отражается от зеркала 2, далее качающееся плоское зеркало 3 осуществляет сканирование поверхности по кадру, а вращающаяся призма 4-по строке. ИК излучение от объекта проходит диафрагму 5, окуляр 6, отражается от зеркала 7, проходит через конденсор 8 и синхронизирует вращение сканирующего механизма 3 и 4 и вращение поляризатора 1 таким образом, что за время формирования полного кадра NK элементов поляризатор поворачивается на 60. Таким образом, после сканирования первого кадра происходит сканирование второго кадра, для каждого элемента которого азимут поляризации сдвинут на 60 [27].

изображения имеет вид:

1.3.3 Определение трехмерной формы объектов на основе двух поляризационных тепловых изображений В способе определения трехмерной формы объекта предполагается азимутами 0, 45 с последующей обработкой полученных сигналов, а устройство, реализующее данный способ, снабжено вращающейся ИК– поляризационной насадкой, установленной перед приемником излучения.

Изобретение относится к области тепловизионной техники и может быть использовано в оптико-электронных системах обработки информации и воспроизведение трехмерного изображения. Задачей предполагаемого способа является сокращение времени определения формы объекта внутри его контура путем формирования двух поляризационных изображений.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе сканировании поверхности объекта, преобразовании поляризационного тепловизионного сигнала в электрический с последующим запоминанием и анализом электрического тепловизионного изображения объекта, согласно изображения с азимутами поляризации 0, 45. Это говорит о том, что для успешного использования таких оптических свойств излучения, как степень, азимут и эллиптичность поляризации, тепловизионное устройство должно быть снабжено поляризационной насадкой, которая устанавливается по ходу излучения перпендикулярно оптической оси устройства [31]. Устройство способа представлено на рисунке 24.

1 - защитное окно; 2 - сферическое зеркало со слепым пятном; 3 - плоское качающееся зеркало; 4 -вращающаяся призма; 5 - диафрагма; 6 - окуляр телескопической системы; 7 - плоское зеркало; 8 - линейный ИК поляризатор; 9 - конденсор; 10 - ИК приемник излучения; 11 - запоминающее устройство (ЗУ); 12 - блок обработки информации (БОИ); 13 - видеоконтрольное устройство (ВКУ) Рисунок 24 – Функциональная схема тепловизионного устройства для определения формы на основе двух базисных поляризационных Нормированные сигналы в изображении для каждой элементарной площадки объекта определяются по формулам:

При решении этих уравнений как системы, можно выразить через сигналы U1 и U 2, степень и азимут поляризации:

Анализируя связь степени поляризации P собственного теплового излучения различных материалов, в работах [25, 27, 40, 41] теоретически и экспериментально установлено следующее соотношение:

Тогда, с учетом этого соотношение формул (38) и (40) угол наблюдения можно записать в виде:

1. Основываясь на анализе информации об исследованиях оптикоэлектронных методов и устройств определения формы удаленных объектов, а также их объемной формы, выяснено, что одним из наиболее информативных демаскирующих признаков является их трехмерная форма. В разделе приведены и проанализированы способы и методы, направленные на решение такой задачи как определение трехмерной формы поверхности удаленного объекта, приведены достоинства и анализ недостатков.

2. На основе анализа научно-технической и патентной литературы можно сделать вывод о том, что существующие оптико-электронные методы и устройства получения информации о форме удаленных объектов недостаточны для определения трехмерной формы (рельефа) поверхности или имеют определенные ограничения. Так, методы анализа поверхности объекта внутри контура классического тепловизионного изображения неоднозначно определяют форму ввиду зависимости яркости изображения объекта, как от формы, так и температуры и индикатрисы коэффициента излучения его поверхности внутри контура. Для раскрытия указанной неоднозначности, необходимо анализировать поляризационные термограммы, в основе формирования которых используются поляризационные свойства собственного излучения поверхности объектов.





3. Существуют методы определения трехмерной формы объектов на основе его многократного освещения пространственно-модулированными структурами оптического излучения, регистрации изображений искаженной рельефом поверхности контролируемого объекта и определении высоты рельефа поверхности по степени искажения изображения структуры зондирующей подсветки, а двух других координат по положению искаженной структуры подсветки в зарегистрированных изображениях. Эти методы достаточно громоздки и требуют решения проблемы сшивания изображений по нескольким проекциям. Кроме того, не очевидно их практическое применение для объектов с направленно-рассеивающим и зеркальным характерами отражения их поверхности.

4. Методы получения трехмерного изображения объекта путем измерения интенсивности отраженного излучения объектов с диффузным покрытием. Эти методы требуют дальнейшего развития применительно к объектам с направленно-рассеивающими свойствами отражения оптического излучения.

5. Применяемые технологии лазерного трехмерного сканирования в настоящее время наиболее развиты, но они успешно применяются только для сканирования крупных объектов, таких как жилые и производственные здания, башни, вышки, заводские территории, аэропорты и так далее. Это объясняется ростом погрешности измерения глубины при сканировании небольших объектов. Кроме того, наличие зеркальных бликов в индикатрисе обратного отражения покрытия объектов может свести на нет работоспособность метода лазерного сканирования.

6. Недостаток технологии, основанной на использовании стереоизображений, заключается в том, что при её применении трудно обеспечить точное соответствие пикселей на изображениях объекта, полученных с двух видеокамер в бесструктурных областях, в следствии чего трудно обеспечить достаточную точность получаемых трехмерных изображений.

7. К недостаткам описанных методов относится также невозможность их применения в оптико-электронных приборах и комплексах для определения формы объектов в реальном масштабе времени.

8. Обобщая материалы настоящего обзора научно-технической и патентной литературы и суммируя пп. 1–8 выводов, целесообразно отметить, что тема диссертационной работы по разработке, исследованию и развитию оптико-электронных методов определения трехмерной формы объектов на основе оптических свойств излучения и отражения является актуальной.

2 ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ

ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

СОБСТВЕННОГО И ОТРАЖЕННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Получение информации о трехмерной форме, наблюдаемых объектов является одной из актуальных проблем современной науки и техники. В первой главе настоящей работы были рассмотрены ряд известных методов и способов извлечения информации об объемной форме удаленных объектов.

Однако эти методы и способы имеют существенные ограничения в их реализации и применении. В этой связи были развиты ранее известные, а также разработаны и исследованы новые методы получения информации о трехмерной форме объектов, которые представляются в данной главе.

2.1 Физико-математические основы формирования тепловизионного изображения. Проблемы классического информацию о составляющих эти тела веществах и их расположений.

соответствующая ее обработка позволяют определить и проконтролировать дистанционного наблюдения или измерения этих параметров сама система присутствовать обязательно, причем состоит она, как отмечается в работе [29], из исследуемого источника излучения, окружающей среды, системы пропускающей излучение и формирующей изображение приемной системы, блоков обработки информации и визуализации. Вся система в целом формирует изображение, в котором видимый яркостный контраст пропорционален тепловому контрасту наблюдаемого объекта, то есть его пространственному распределению температуры T(x,y) и коэффициенту излучения (x,y).

Это преобразование обычно осуществляют последовательно анализируя различные точки объекта мгновенным элементарным радиометрическим полем зрения, вырезающим в плоскости объекта площадь поверхности dA.

Мгновенное поле зрения выбирают малым и быстро перемещают по объекту, чтобы перекрыть всю его площадь в случае одноэлементного приемника излучения. Распределение яркости L(x,y) теплового излучения объекта при сканировании площадкой dA формирует на выходе приемника сигнал U(t), амплитуда которого изменяется во времени в соответствии с изменениями визируемой яркости поверхности объекта. Сигнал U(t) после усиления поступает в блок визуализации, развертка которого синхронизирована со сканированием при анализе. Видимая яркость каждого небольшого участка восстановленного изображения пропорциональна яркости теплового излучения исследуемого объекта. При таком методе получения изображения изменение теплового распределения во времени должно происходить медленнее по сравнению со временем полной развертки изображения объекта.

Таким образом, в ИК системе формирования изображения устройство пространственного анализа (сканирующее устройство) позволяет путем соответствующего кодирования (по закону развертки) получить сигнал, пространственным распределением тепла в рассматриваемой тепловой картине.

Поток излучения, попадающий на входной зрачок оптической системы от элементарной площадки dA для реальных тел описывается формулой [56]:



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 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.