автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Методы повышения эффективности биологического мониторинга с помощью телевизионных систем

На правах рукописи

РГ6 од

Будкин Денис Михайлович !.-. < ; г

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА С ПОМОЩЬЮ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ

05.11.07 — Оптические и оптико-электронные приборы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт -Петербург 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном

институте точной механики и оптики (технический университет).

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент С.Б. Лукин

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Андреев Лев Николаевич доктор физико-математических наук, доцент Гитин Андрей Валерьевич

Ведущая организация: АОЛОМО

Зашита диссертации состоится "2%" июня 2000г. в 15ч. ЗОмин. на заседании диссертационного совета Д 053.26.01 "Оптические и оптико-электронные приборы" при Санкт-Петербургском государственном институте точной механики и оптики (технический университет) по адресу: 197101 г. Санкт-Петербург, ул. Саблинская, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан"_"_2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 053.26.01 кандидат технических наук, доцент

п - . О Еоы.ъ? л

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Обеспечение эффективности экологического ониторинга лесных массивов , в частности биомонигоринга путем сследования годичных колец дерева , требует увеличения количества сследуемых биомониторов , при условии повышения скорости обработай олученной информации. При этом необходимо изменить методику в горону упрощения техники съема информации, приведения схемы змерения к типовой , появления возможности обработки совокупных

1ННЫХ.

Проблема биомониторинга может быть сведена к решению !едующего перечня типовых задач :

1. Контролю воздействия токсикантов на растение, ¡бирательно реагирующего на наличие загрязнителей.

2. Оперативному контролю загрязнения в сочетании с »тематическим моделированием зависимости между реакцией растения и ицентрацией вещества - загрязнителя .

3. Выявлению закономерностей отклика дерева на воздействие иболее жестких, разрушительных антропогенных факторов.

4. Обеспечению генетической однородности растительного ггериала , при этом условия роста растений должны быть оптимальными близкими . Следует также учесть влияние климатических параметров на зультаты наблюдений.

Дистанция до контролируемого объекта (среза ствола) составляет ничину в пределах десятков сантиметров. Для решения задач перечня с манными метрологическими параметрами предпочтительно пользование типовой телевизионной измерительной системы (ТВИС) на иборе с зарядовой связью, что определяет важное положительное

свойство — отсутствие непосредственной связи с контролируемым объектом.

Использование ТВИС приводит к расширению функциональных возможностей установки для биомониторинга. В частности, реализуются сверхбыстрые измерения, возможность измерения коэффициента авто - и кросскорреляции, малое взаимное влияние измеряемых объектов.

При использовании таких ТВИС и с последующей обработкой изображения формируются расстояния между годичными кольцами. Для обеспечения методологических требований необходимо разработка и исследование специальных алгоритмов обработки полученного изображения — как общих, так и частных.

При этом под общим алгоритмом измерений полагается следующая совокупность составляющих.

1. Типовая телевизионная измерительная система.

2. Параметры, описывающие оптическую систему , с помощью которой строится изображение на фоточувствительной поверхности телевизионного преобразователя на приборе с зарядовой связью.

3. Параметры видеоусилителя, усиливающего видеосигнал до уровня, определяемого рабочим диапазоном аналого-цифрового преобразователя.

4. Параметры метода фильтрации.

5. Приведение к каноническому виду, полученных числовых значений.

6. Способ определения по нормированным значениям экологической обстановки в регионе.

Под частными алгоритмами полагаются конкретные алгоритмы обработки, определяющие способ измерения параметров изображения среза и учитывающие особенности используемой в приёмном канале позиционно-чувствительной регистрирующей системы.

Известные алгоритмы измерений и последующего анализа расстояний ме>аду годичными кольцами основаны на сложных трудоемких и долгих процессах измерения, использование которых затруднительно в практике телевизионных измерений, либо очень дороги в реализации.

Указанные обстоятельства определили выбор объектом исследования ТВИС, а предметом исследования — реализуемые ими общие и частные алгоритмы измерений и обработай .

В этой связи тема работы , направленная на увеличение эффективности биомониторинга с помощью ТВИС , является актуальной как с научной, так и с практической точки зрения.

Целью работы является совершенствование известных алгоритмов измерений расстояний между годичными кольцами и разработка новой методики, позволяющей в полной мере использовать свойства ТВИС на зсяове прибора с зарядовой связью , увеличения перечня информационных тараметров , указывающих на состояние экологической обстановки в регионе.

Для достижения указанной цели необходимо решить ряд задач.

Поскольку известные алгоритмы обработки и методы фильтрации по ¡абору свойств разделяются на многие группы , различаются и :онкретные задачи исследования.

При исследовании алгоритмов измерения, обработки и оценки ^формативных параметров необходимо:

- получить более быстрые и позволяющие более полно оценивать кологическую обстановку (по сравнению с известными) теоретические азисимости между параметрами биомонитора, измеряемыми асстояниямн между годичными кольцами и другими информативными араметрами изображения;

-6- оценить погрешности измерения вследствие использования практических алгоритмов, основанных на приближённых теоретических зависимостях и определить области применимости этих алгоритмов;

оптимизировать алгоритмы оценки экологической обстановки, в этом случае необходимо решение проблемы оценки новых информативных параметров;

- провести математическое моделирование на основе известных дендрологических шкал.

Алгоритмы обработки сформированных нормированных значений , несущих информацию о состоянии биомонитора, с помощью ТВИС мало исследованы, что определяет для них дополнительные задачи исследования:

- определить теоретические зависимости между полученными канонизированными значениями, информативными параметрами изображения;

- разработать алгоритмы обработки новых информативных параметров;

- исследовать полученные результаты на соответствие традиционным алгоритмам.

Для увеличения эффективности может быть предложен алгоритм, в соответствии с которым возникающая погрешность измерения компенсируется при обработке результата по теоретически рассчитанной величине погрешности.

В экспериментальной области реализована установка для измерения расстояний между годичными кольцами , создан пакет программ, позволяющих быстро и удобно работать с полученными параметрами, разработана унифицированная система хранения данных.

Основные результаты . выносимые на защиту.

1. Разработан алгоритм измерения расстояния между годичными кольцами, обеспечивающий измерение этих расстояний с заданной точностью.

2. Корреляционный анализ изображения радиального среза дерева позволяет существенно сократить время анализа воздействия угнетающих факторов на биомонитор.

3. Проведенное математическое моделирование по известным дендрологическим шкалам различных регионов подтверждает разработанный алгоритм.

4. Принцип выбора базовой конфигурации установки, позволяющий :

- сделать выбор универсальной конфигурации типовой ТВИС;

- использовать стандартных комплектующих в типовой ТВИС, которые упрощают и удешевляют процесс съема информации;

- возможность сверхбыстрого измерения по сравнению с существующими методами и методиками.

Практическая ценность работы.

разработана группа новых практических методик оценки экологической обстановки в регионе;

- определены новые информативные параметры , позволяющие проводить биомониторинг.

- неоспоримыми достоинствами этого метода являются: исследование воздействий основных загрязняющих веществ непосредственно на живые организмы; обеспечение измерения суммарного эффекта от воздействия всех факторов окружающей среды; он позволяет изучать зависимость между концентрацией токсикантов и факторами их воздействия на растения ; предоставляется возможность определить пространственно - временную изменчивость интенсивности

воздействия на растения.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались в 1999 году на XXX Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ГИТМО ; Юбилейной научно -технической конференции профессорско-преподавательского состава , посвященной 100-летию университета ГИТМО(ТУ); Российской научно-практической конференции «Оптика и научное приборостроение - 2000 ФЦП «Интеграция»», ГИТМО (ТУ);

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 5 статьях и тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работая состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографического списка. Работа содержит 85 страниц, включая 9 Таблиц, 20 рисунков; библиографический список включает 56 наименований.

II КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, конкретизированы области, объект и предмет диссертационного исследования, сформулированы его цели и задачи.

Первая глава посвящена анализу актуальности работы. В первом параграфе дан детальный анализ современного состояния растительности на Северо -Западе Российской Федерации, который высвечивает и ставит сложные проблемы изучения воздействия на биоту разнообразных антропогенных факторов , познания процессов разрушения растительных сообществ, повышения их устойчивости и продуктивности , разработки новых технологических процессов , обезвреживания или нейтрализации

промышленкых эмиссий . В этой связи возникает очевидная необходимость в организации и проведения мониторинга состояния растительного покрова , в частности лесов . Программа и методика при этом должны базироваться выявленных закономерностях отклика растительности и отдельных видов растений на воздействие наиболее жестких , разрушительных антропогенных факторов . Весьма актуальной проблемой в настоящее время в регионе следует считать организацию и проведение экологического мониторинга. Отмечается, что растения -мониторы по сравнению с автоматическими приборами - анализаторами недороги , а возможность сканировать годичные кольца дерева , приходящего на лесообрабатывающее предприятие , еще больше уменьшает стоимость затрат. Они избирательно реагируют на воздействия, тем самым предоставляя возможность выбрать одну или несколько наиболее подходящих ответных реакций обзору экологической обстановки в северо-западной части Российской федерации.

Во втором параграфе дана оценка источников загрязнения и характеристики выбросов которыми являются: качественный состав выброса, определяемый видом производства и его технологией; концентрация загрязняющих веществ; мощность выброса. Главную роль в загрязнении окружающей среды играет довольно ограниченное число веществ . В первую очередь это газы: оксиды серы, азота, углерода, аммиак, газообразные фреоны, - а также вещества, которые могут находиться в аэрозольной и паровой фазах, например углеводороды, ртуть.

В третьем параграфе приводятся описания известных схем, для решения подобных задач.

Делается вывод об актуальности поставленной в диссертационной работе задаче.

Во второй главе рассматриваются характеристики породы биомонитора, оценка полученных параметров с точки зрения имеющихся

дендрохронологических методик, а именно, анализ полученных параметров - расстояний между годичными кольцами, а также подтверждение методики с помощью математического моделирования.

Первый параграф посвящен рассмотрению характеристик породы -ели обыкновенной. Рассмотрены особенности срезов дерева: поперечного, радиального и тангенциального. Дана оценка характерным порокам ели , которые могут повлиять на качество измерений. Второй параграф посвящен комплексному подходу к разработке системы для выбора самих объектов, сбора образцов и проведения измерений. В третьем параграфе рассматривается групповая изменчивость радиального прироста сосны в нормальных условиях местопроизростания. В четвертом производится анализ полученных результатов, сравниваются образцы, известные заранее как угнетенные (рис.1) и образцы, произраставшие в регионах с благоприятной экологической обстановкой (рис.2). В качестве подтверждения предложенной методики проведено математическое моделирование на основе известных дендрологических шкал регионов , благополучных в экологическом отношении.

-Я -40 -50 -30 -15 0 10 30 50 40 50

Рис.1. Кросскорреляционная функция угнетаемого образца .

-30 -40 -50 -20 -10 0 10 30 30 40 30

Рис.2. Кросскорреляционная функция благополучного образца. Во третьей главе рассматриваются алгоритмы обработки изображения, такие как предварительная обработка изображения, фильтрация, измерение расстояний между элементами изображения.

-11В первом параграфе приводятся характеристики системы восприятия изображений: частотно-контрастная характеристика (ЧКХ), область расстояний возможной идентификации объекта, разрешающая способность, спектральное распределение освещенности фотоприемника, скорость приема данных. Учитываются следующие собственные характеристики фотоприемника: пороговая чувствительность, обнаружительная способность, квантовую эффективность, динамический диапазон, количество информации, рабочую полоса частот и инерционность.

Во второй главе описывается предварительная обработка изображения - основой для проведения первой операции будет служить калибровка шкалы освещенности, которая проводится еще до начала формирования изображения . Коррекция позволяет устранить систематические искажения исходного изображения , носящие аддитивный либо мультипликативный характер : х,у ) = х,у ) Е( х,у ) + х,у ), где Е( х ,у ) - мультипликативные искажения; х ,у ) - фон ( аддитивная добавка ) . Определив заранее при калибровке функции Р(х,у) и х,у ) , можно восстановить исходное изображение Б(х,у) по наблюдаемому х,у).

Третий параграф посвящен выбору метода фильтрации . Рассмотрена медианная фильтрация, сохраняющая резкие перепады, тогда как, например, линейная низкочастотная смазывает такие перепады. Проведено сравнение методов медианной фильтрации и скользящего среднего.

В четвертом параграфе приведена схема измерения расстояния.

В четвертой главе предлагаются инструкции по работе с

программным обеспечением, позволяющим эффективно работать с большим числом биомониторов увеличить скорость обработки

полученной информации, а также позволяющим проводить обработку совокупных данных:

В первом параграфе описана организация хранения данных. Очень важное значение имеет структура хранения данных , как обработанных , так и исходных . Для систематизирования хранения информации и одновременной классификации предлагается древообразная структура. Для экспериментальных данных предлагается создать виртуальный диск, где исходная необработанная информация будет храниться в специально созданной директории, а подвергшаяся обработке в другой . Необходимо создать текстовый файл , где предлагается описывать место произрастания подопытных образцов. В директории для обработанных данных создать три корневые директории , где будут храниться обработанные данные, автокорреляционные кривые и их параметры, кросскорреляционные кривые и их параметры. Обработанные данные сохраняются по такой же системе , что и исходные. Программы, обрабатывающие изображение образца должны храниться в третьей корневой директории. Такая на первый взгляд громоздкая система хранения данных в последующем , при накоплении материала и увеличении числа станций биомониторинга, использующих данную методику, позволит унифицировать экспериментальный материал . Таюхе нужно учесть, что операторам, производящим работу с - установкой и программой, будет легче оперировать знакомыми величинами и названиями при обмене информацией между станциями . Этот алгоритм сохранения данных позволит избежать неизбежного хаоса и путаницы при возрастании количества операторов более одного.

Во втором параграфе рассмотрена программа фильтрации изображения среза дерева noise.exe , находящуюся в предварительно созданной директории , в которой находятся все программы , позволяющие производить необходимую обработку, согласно разработанной методике.

-13В третьем параграфе рассматривается работа программы , позволяющей производить расчет автокорреляционных кривых acd.exe . В результате работы этой программы на диске сохраняется изображение функции и расчитанные коэффициенты автокорреляции.

В четвертом параграфе рассматривается работа программы , позволяющей производить расчет кросскореляционных кривых ccd.exe

В пятом параграфе описана программа-броузер, которая обеспечивает быструю и удобную работу с файлами. Программа "броузер" дает возможность просматривать преобразованные в числовые параметры изображения , а также графики в виде гистограмм, плюс можно просматривать авто - и кросскорреляционные функции.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы:

1 .разработана методика оценки экологического состояния региона по расстояниям между изображениями годичных колец радиального среза дерева и рассчитанным авто- и кросскорреляционные функциям изображений, получаемых с помощью ТВИС;

2.выбрана и дана характеристика породы - биомонитора;

3.разработана методика измерения расстояния между элементами изображения - годичными кольцами которая включает калибровку шкалы яркости подавление шумов, измерение расстояний между изображениями годичных колец радиального среза дерева ;

4. исследованы метрологические характеристики ТВИС для сканирования среза дерева и определены требования к последующей обработке изображения среза в информативные параметры ;

5.выявлено преимущество предлагаемой схемы и методик перед имеющимися разработками;

6.проведены экспериментальные исследования , которые подтвердили достоверность основных положений работы;

7.произведено математическое моделирование для подтверждения

методики на основе имеющихся дендрологических шкал.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Будкин Д.М., Лукин С.Б.. Применение систем технического зрения при проведении биологического мониторинга /Сб. статей: Оптико-электронные приборы и системы— Выпуск № 99. — СПб.:СПбГИТМО, 1999.-С. 10-14.

2. Будкин Д.М. Экологический мониторинг состояния леса через изучение структуры годичных колец при помощи систем технического зрения /Труды молодых ученых н специалистов. Сборник научных статей .— Выпуск № 1.Часть № 1 — СПб. :СПбгаТМО,2000.-С.81-82.

3. Будкин Д.М. Использование методик дендроклиматохронологии для увеличения эффективности экологического мониторинга состояния леса через изучение структуры годичных колец при помощи систем технического зрения..// Российская научно-практическая конференция «Оптика и научное приборостроение - 2000 ФЦП «Интеграция»— Сб. тез. докл. СПб.СПбГИТМО,2000.-С.14.

4. Лукин С.Б., Будкин Д.М. Экологический мониторинг состояния леса с использованием типовой системы технического зрения //: Юбилейной научно -технической конференции профессорско-преподавательского состава, посвященной 100-летию университета ГИТМО(ТУ) Сб. тез. докл.,— СПб.: СПбГИТМО, 2000-С.38.

5. Будкин ДМ. Методы повышения эффективности экологического мониторинга с помощью систем технического зрения для лесных массивов Северо - Запада и Ленинградской области .// //XXX Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава: Сб. тез. докл.— СПб.: ГИТМО (ТУ).— 1999.-С.34.

Введение

Глава 1. Актуальность биомониторинга, классические схемы

1.1.Растения - индикаторы загрязненности окружающей среды.

1.2.Биомониторинг загрязнения атмосферы и источники выбросов в атмосферу.

1.3.Источники выбросов в атмосферу.

1.4.Методы наблюдения за растениями - биомониторами.

1.5.Постановка задачи исследования.

Глава 2. Дендрологический метод биомониторинга с применением твис.

2.1.Характеристика породы - биомонитора.

2.2.Методика сбора образцов.

2.3.Групповая изменчивость радиального прироста сосны в нормальных условиях местопроизростания.

2.4. Анализ полученных инфомативных признаков.

Глава 3. Алгоритмы обработки изображения.

3.1.Основные характеристики систем восприятия изображения.

3.2.Предварительная обработка изображения срезов.

3.3.Фильтрация изображения среза дерева.

3.4 .Измерение расстояний между элементами изображения.

Глава 4. Программное обеспечение для биомониторинга.

4.1.Организация хранения данных.

4.2.Программа фильтрации изображения среза.

4.3.Программа - «броузер».

4.4.Программа рачета и построения автокорреляционной функции.

4.5.Программа рачета и построения кросскорреляционной функции.

На экологическую обстановку в Северо -Западном и Северном регионах России оказывают существенное влияние все те новые процессы , с которыми столкнулось наше государство в последние годы в ходе радикальных преобразований .

Суверенизация" объектов Федерации , дестабилизация финансовой системы , рост инфляции , нестабильность политической обстановки негативно отражаются на осуществлении природоохранных мероприятий . Ослабление влияния центра , постоянные реорганизации Министерства ( так называемые "муки роста" ) , отсутствие четкой горизонтальной системы связи создают почву для серьезного усложнения экологической обстановки, в основном , естественно , в отрицательную сторону .

На сегодняшний день для нашей страны типичными чертами являются низкая экологическая культура субъектов хозяйствования , хищническое природопользование, общегосударственный экологический диктат и практическое отсутствие региональной политики. Эти отрицательные черты характерны для крупных стран , где присутствует значительная территориальная дифференциация природы и общества.

Задача увеличить эффективность экологического мониторинга -одного из приоритетных мероприятий, требующего первоочередной реализации в практике хозяйственного управления на основе вновь создаваемых и проетируемых механизмов релизации региональной экологической политики .

Использование телевизионных измерительных систем (ТВИС) для экологического мониторинга лесных ресурсов страны в целом, и Северо - Западного региона , в частности является предметом данного исследования и будет способствовать оптимизации лесопользования .

В качестве конкретных примеров предполагаемого биомониторинга может быть приведен следующий перечень типовых задач контроля.

1. Контроль воздействия токсикантов на растение , избирательно реагирующего на наличие загрязнителей.

2. Оперативный контроль загрязнения в сочетании математического моделирования зависимости между реакцией растения и концентрацией вещества - загрязнителя .

3. Выявление закономерностей отклика дерева на воздействие наиболее жестких , разрушительных антропогенных факторов.

4. Растительный материал должен быть генетически однородным , условия роста растений должны быть оптимальными и близкими. Следует учитывать влияние климатических параметров на результаты наблюдений.

Для обеспечения расширения функциональных возможностей биомониторинга путем сканирования годичных колец дерева требуется обеспечение специальных алгоритмов обработки полученного изображения , как общих так и частных.

Целью работы является совершенствование известных алгоритмов измерений расстояний между годичными кольцами и разработка новой методики , позволяющей в полной мере использовать свойства ТВИС, увеличения перечня информационных параметров , указывающих на состояние экологической обстановки в регионе. Для достижения указанной цели необходимо решить ряд задач :

- систематизировать известные алгоритмы оценки экологической обстановки в регионе , использующие методики "измерения расстояний между годичными кольцами;

- разработать методику позволяющую расширить как функциональных возможностей установки для биомониторинга , в частности реализовать сверхбыстрые измерения , возможность увеличения информативных параметров , позволяющих оценивать экологическую обстановку в регионе , с последующим прогнозированием;

- исследовать свойства объекта исследования - ТВИС, использующей матрицу на приборе с зарядовой связью ;

- провести экпериментальные исследования по указанным выше вопросам , реализовав установку для измерения.

Структурно работа состоит из введения , и четырех глав.

В первой главе проведен анализ как актуальности работы , так и обзор экологической обстановки в северо - западной части Российской федерации , оценка источников загрязнения , а также известных схем , для решения подобных задач.

Во второй главе рассматриваются характеристики породы биомонитора и , собственно , методика оценки полученных параметров с точки зрения имеющихся дендрохронологических методик.

В третьей главе рассматриваются алгоритмы обработки изображения , такие как предварительная обработка изображения , фильтрация , измерение расстояний между элементами изображения.

В четвертой главе предлагаются инструкции по работе с программным обеспечением , позволяющим эффективно работать с большим числом биомониторов , увеличить скорость обработки полученной информации , а также позволяющим проводить обработку совокупных данных.

Краткая формулировка новизны выполненной работы : В работе скомпилированны области знаний о оптико - электронных системах , экологическом мониторинге и дендрологии , что повлекло за собой появление новых алгоритмов оценки экологической обстановки в регионе. Это же привело к появлению возможности реализации сверхбыстрых измерений расстояний между годичными кольцами , равно как и новых информативных параметров для данной реализации, а именно автокорреляционная Я(х,ф) и кросскореляционные функции К(х,ф) позволяющие произвести экспресс - анализ наличия угнетающих факторов . Из основных положений , выносимых на защиту :

- разработан алгоритм измерения расстояния между годичными кольцами , обеспечивающий измерение этих расстояний с заданной точностью;

- корреляционный анализ изображения радиального среза дерева позволяет существенно сократить время анализа воздействия угнетающих факторов на биомонитор;

- проведенное математическое моделирование по известным дендрологическим шкалам различных регионов подтверждает разработанный алгоритм;

- принцип выбора базовой конфигурации установки , позволяющий сделать выбор универсальной конфигурации типовой телевизионной измерительной системы (ТВИС); использовать стандартных коплектующих в типовой ТВИС, которые упрощают и удешевляют процесс съема информации; возможность сверхбыстрого измерения по сравнению с существующими методами и методиками.

Заключение.

Целью работы являлось совершенствование известных алгоритмов измерений расстояний между годичными кольцами и разработка новой методики, позволяющей в полной мере использовать свойства ТВИС на основе прибора с зарядовой связью, увеличения информативных параметров, указывающих на состояние экологической обстановки в регионе. Для решения поставленной цели были: разработаны группы новых практических методик оценки экологической обстановки в регионе; определены новые информативные параметры, позволяющие проводить биомониторинг. В экспериментальной области реализована установка для измерения расстояний между годичными кольцами, создан пакет программ, позволяющих быстро и удобно работать с полученными параметрами, разработана унифицированная система хранения данных.

Были получены основные результаты: разработан алгоритм измерения расстояния между годичными кольцами, обеспечивающий измерение этих расстояний с заданной точностью; корреляционный анализ изображения радиального среза дерева позволяет существенно сократить время анализа воздействия угнетающих факторов на биомонитор; проведенное математическое моделирование по известным дендрологическим шкалам подтвердило разработанный алгоритм; разработан принцип выбора базовой установки, позволивший сделать выбор универсальной конфигурации типовой ТВИС, использовать стандартные комплектующие в типовой ТВИС, которые упрощают и удешевляют процесс съема информации, появилась возможность сверхбыстрого измерения по сравнению с существующими методами и методиками.

Неоспоримыми достоинствами этого метода являются: исследование воздействий основных загрязняющих веществ непосредственно на живые организмы; обеспечение измерения суммарного эффекта от воздействия всех факторов окружающей среды; он позволяет изучать зависимость между концентрацией токсикантов и факторами их воздействия на растения; предоставляется возможность определить пространственно - временную изменчивость интенсивности воздействия на растения.

1. Анисимов Б.В., Злобин В.К. Разработка и методика моделирования на ЭЦВМ некоторых алгоритмов нормализации плоских изображений//Автоматическое управление и вычислительная техника . М.:,1%8, вып.9, С.200-212.

2. Андреев Г.А.,Базарский О.В., Глауберман A.C. Анализ и синтез случайных пространственных текстур//3арубежная радиоэлектроника, 1984, №2 С.3-33.

3. Аспирантский сборник . Спб., ГИТМО , 1999.

4. Битвинскас Т. Т. Дендроклиматические исследования. Л., Гидрометеоиздат, 1974, 172 с.

5. Бугаев В. А., Лозовой А. Д. Влияние засухи 1972 г. на прирост ельников Тульской области. В сб,: Дендроклиматические исследования в СССР. Архангельск, 1978, с. 83-84.

6. Бузыкин А. И. Оценка эффективности лесоводственных мероприятий по ширине годичных колец. В сб. Дендроклиматические исследования в СССР. Архангельск, 1978, с. 158-159.

7. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений /Под ред. Г.С.Хуанга. М.: Радио и связь, 1984.

8. Ваганов Е. А., Спиров В.В., Терсков И. А. Фотометрический анализ структуры годичных слоев древесины хвойных. «Изв. Сиб. отд. АН СССР», № 5, Сер. Биол. Наук. вып. 1. С.132-138.

9. Ваганов Е. А., Терсков И. А. Анализ роста дерева по структуре годичных колец. Новосибирск, «Наука», 1977.

10. Веверис А. Л. Изменчивость основных показателей свойств древесины ели обыкновенной и березы бородавчатой в Латвийской ССР // Лесохозяйственная информация, № 1, 1977, с. 19-21

11. Вихров В. Е. Диагностические признаки древесины главнейших лесохозяйственных и лесопромышленных пород СССР. Изд-во АН СССР, 1959.

12. Гусев И. И. О качестве древесины северной ели, Лесная таксация и лесоустройство, Межвузовские научные труды по лесному хозяйству, Выпуск 3, Красноярск, 1974г. С. 25-31

13. Долацис Я. А., Ильясов С. Г., Красников В. В. Воздействе ИК-излучения на древесину. Рига: Изд-во «Зинатне», 1973.

14. Дуда Р., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен : Пер. с англ. М.: Мир, 1976.

15. Иванова Э. А. Связь радиального прироста сосны с некоторыми метеофактами в сосняке черничном Архангельской области (юго-запад средней подзоны тайги). В сб.: Дендроклиматические исследования в СССР. Архангельск, 1978, с.122.

16. Израэль Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1979

17. Кайрюкштис Л. А., Юодвалькис А. И. Особенности сезонного формирования годичных слоев в связи с климатическими условиями. В сб.: Дендроклиматология и радиоуглерод. Каунас, 1972, с. 27-31.

18. Козлов В. А., Филлинов М. М. Информационный листок №218-79. УДК 5.39.218. от 26.11.1979 г. Петрозаводск.

19. Комин Г. Е. Влияние климатических и феноценотических факторов на прирост деревьев в древостоях. Экология, № 1 1973, с.74-83.

20. Коноваленко В. М. Сезонный прирост по высоте деревьев ели разных классов Крафта. В сб.: Дендроклиматические исследования в СССР. Архангельск, 1978, с. 91 - 92.

21. Куусела Куллерво . Динамика бореальных лесов. Хельсинки . А/о Репола, 1991

22. Лакатош Б. К. Гаммаскопия древесины, Ростов-на-Дону, 1958.

23. Лебедев В.В. Техника оптической спектроскопии. М.:Изд-во МГУ, 1986.

24. Лобжанидзе Э. Д., Бариашвили И. Г. Влияние месторасположения дерева ели восточной в древостое на радиальный прирост и анатомическую структуру древесины. В сб,: Дендроклиматические исследования в СССР. Архангельск, 1978, с.135.

25. Ловелиус Н. В. Изменчивость прироста деревьев. Л., Наука, 1979, 232 с.

26. Миронов Б. А. Особенности сезонного и годичного роста сосняков Ильменского заповедника. В сб,: Дендроклиматические исследования в СССР. Архангельск, 1978, с.97.

27. ЗЗ.Обработка изображений и цифровая фильтрация/Под ред. Т.С.Хуанга, М.:Радио и связь , 1979.

28. Оранский A.M. Аппаратные средства в цифровой вычислительной технике . Минск : Изд во БГУ, 1977.

29. Орлов В. В., Мусняков С. И., Розанов М. И., Леонов Б. И., Гусев Е. А. Авторское свидетельство № 807774.

30. Писаревский А.Н. и др. Системы технического зрения(принципиальные основы, аппаратное и математическое обеспечение), Л.-.Машиностроение . Лен.отделение,1988.

31. Полубояринов О. В. «Древесиноведение. Таблицы, формулы, графики»: Учебное пособие по курсу древесиноведение и лесное товароведение. СПб: ЛТА, 1997г. 28 с.

32. Полупроводниковые формирователи сигналов изображения/ Под ред. П.Йесперса , Ф.Ван де Виле и М.Уайта. М.:Мир,1977,т.1,2.

33. Прэтт У. Цифровая обработка изрбражений: В 2-х кн., М.:Мир, 1982.

34. Радиотехнические цепи и сигналы/Под ред. Самойло К.А. М.:Радио и связь, 1982.

35. Рихтер И. Э. Влияние биологической милиорации и периодического недстатка влаги на динамику прироста у сосны и ели. В сб,: Дендроклиматические исследования в СССР. Архангельск, 1978, с. 142-143.

36. Сироткин Ю. Д. Сезонный прирост древесины некоторых хвойных интродуцентов в лесных культурфитоценозах Белоруссии. В сб,: Дендроклиматические исследования в СССР. Архангельск, 1978, с.101-102.

37. Спиров В. В. Анализ факторов, влияющих на рефлектограммы годичных слоев древесины, сб. «Пространственные изменения климата и годичные кольца деревьев», Каунас, 1981.

38. Спиров В.В., Терсков И. А. Ваганов Е. А., Исследования роста деревьев на микрофотометрическом анализаторе. В сб.,:Дендроклиматология и радиоуглерод. Каунас, 1972. С. 137 -140.

39. Тарасов А. И. Связь изменчивости годичного прироста сосны по толщине со степенью угнетения деревьев. В сб,: Дендроклиматические исследования в СССР. Архангельск, 1978, с.146.

40. Терсков И. А., Ваганов Е. А. Анализ роста дерева по структуре годичных колец. Наука, Новосибирск, 1977. 93с.

41. Терсков И. А. Ваганов Е. А., Спиров В.В. Новые методы изучения распределения пористости и плотности древесины внутри годичных слоев. «Изв. Сиб. отд. АН СССР», №15. Сер. Биол. Наук. вып. 3, с. 115 -120.

42. Уголев Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения -М,- Лесная промышленность, -1986г., 368 с.Конспект лекций за 1998г.94

43. Чершкене И. Корреляция ширины годичных колец ели и климатических факторов в западной Литве. В сб.: Дендроклиматология и радиоуглерод. Каунас, 1972, с.49-54.

44. Fritts L. С. Tree rings and climate. Academic press, London, New York, San Franciscko, 1976, 567 p.

45. Polge H. Paper prosented to a meeting of I. U. F. R. O. (Section 41), Melbourne, 1965.

46. S.G.Huang «Fixed Points of Running Medians»; Tech.Rpt.Dept. of EEPI of New Iork (1977)

47. S.G.Huang , G.J.Yang , G.Y.Yang: «А Fast Two Dimensional Median Filtering Algoritm» ; School of EEPU(1977)

48. W.K.Pratt: Digital Image Processing. ( Willey, New Jork 1978)