автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Разработка и исследование методов выделения пространственной информации динамической стереотелевизионной системой

электротехнический институт связи

лп им. проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА

ж>—од————-

. , .. 6 .-г На правах рукописи

УДК 621.397.6

МИГАЛОВИЧ Петер

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМОЙ

Специальность 05.12.17— Радиотехнические и телевизионные системы и устройства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

санкт-петербург 1993

Работа выполнена в Электротехническом институте связи им. проф. М. А. Бонч-Бруевича.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент К. Т. КОЛИН.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Г. Н. ГРЯЗИН, кандидат технических наук, с. н. с. В. А. ЛЕОНОВ.

Ведущее предприятие: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им. В. И. Ульянова (Ленина).

Защита состоится « «иД<Л....... 1993 г.

в у^^Учасов на заседании специализированного совета К 118.01.01 при Электротехническом институте связи им. проф. М. А. Бонч-Бруевича по адресу: 191065, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, Д. 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направить по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

Автореферат разослан

1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

К. Т* и - дпирит

В. X. ХАРИТОНОВ

ОСцая характеристика работы

Актуальность проСлеиы. Усланное решение задачи выделения формации о пространственных характеристиках объектов Слюдаемоя трехмерной сцены имеет большое значение для льнейшего развития и широкого практического внедрения хнических средств, производящих обработку и преобразование зуальной информации. С точки зрения целей обработки и «образования визуальной информации технические средства можно оделить на две основные группы:

1 .Технические средства количественного анализа.

2.Технические средства визуализации трехмерного изображения.

Технические средства количественного анализа трехмерного юстранства предназначены для выделения метрической информации I объектах, находящихся в наблюдаемом объемном предметном юстранстве. По способу получения метрической информации их шно разделить на операторные и автоматические.

При операторном дистанционном управлении

Лотами-манипуляторами, разнообразными подводными агрегатами и з. на практике часто требуется достоверная оценка как размеров ¡ъехтов, находящихся в рабочем пространстве, так и их взаимного эо стран ственного расположения. Видеосигнал с присутствием оделенной пространственной информацией позволяет по заданию гератора в диалоговом режиме оперативно получить необходимую шчественную информацию о выделенных объектах наблюдаемого Уьемного пространства.

Автоматический количественный анализ широко применяется в 1 стенах технического зрения (СТЗ) робототехнических комплексов, цной из ключевых задач, возлагаемых на 'робототехнические эмплексы, оснаценные СТЗ, является способность автомаггической цаптации к изменяющейся внешней обстановке. Для решения этой здачи необходимо на основе анализа видеосигнала изображения ред ставить наблюдаемое трехмерное пространство в виде ормализованного описания на уровни отдельных объектов. Очевидно, го наличие выделенной пространственной информации в видеосигнале зображения в значительной степени расширяет язык ормализованного описания изображения и тем самым упроцает ешение многих задач управления.

г -

Технические средства визуализации предназначены воспроизведения трехмерного предметного пространства на зкр соответствующего видеоконтрольного устройства. Присутствие видеосигнале изображения выделенной пространственной, информш предоставляет широкие возможности для разработки ное информационных технологий обработки и преобразования видеосигш с целью визуализации. Процес визуализации объемного изоВраже: может осуществляться в интерактивном режиме в зависимости текущих условий наблюдения. При этом условия наблюде! определяются целями и задачами визуализации.

8 связи с вышеизложенным, разработка и исследование мето; выделения пространственной информации в телевизионных систеп приобретает особую актуальность, так квк открываются нов перспективные возмохшости для решения многих практичес» прикладных задач, связанных с автоматическим количественн анализом и воспроизведением трехмерной визуальной информации.

Предмет исследования. , Предметом исследования являют способы выделения пространственной информации- в динамическ стереотелевизионных системах. Под динамически

стереотелевизионными системами будем понимать такие телевизпопн: системы, в которых происходит взаимное прострЕнелгенн перемещение оптико-электронного ч преобразователя (ОЭП) неЗлылеомых обгеитоз, находящихся б тргхкернои пространство, известен за:он перемещения ОЭП в заданной системе координат.

Цела райош. Цели и задачи, диссертационной раЗоты мож; разделить на следующие оеносн&е группы:

-разработка и исследование методов выделен ПрОСТрСНСТБСКНОЙ ИПфОрлЬЦЩ! КС ОСКОВО ЕИДеОСИГНГЛИ ДИКВМКЧССь

стергетелсскзизкнсл система;

-опредйлсиив основных принципов постр:ений дкншнчесх стереотелевизионных систем, предказначешшх для выделен пространственной кнформецки о наблюдаемых объектах;

-разреЭотка алгоритмов о5р£5отхи видеосигнала днначич«;;:! сторосггЕлез'лзаонной системы с целью автоматического выделен ¡фостршственноз информеции;

-теоретическое и экспериментальное исследование глуО.ын; р&зр&шцеа способности динамических стереотелешшснкых систем; -определение основных принципов формирования и оОрабоп

гасигнала с выделенной пространственной информацией для целея ализации, а техже передачи выделенной пространственной эрмации в контур автоматизировенной системы управления.

Методы исследования. При решении поставленных задач эльзоевлись основные положения мefoдoз анаанза и синтеза гсм, методы аналитической геометрии, линейной алгебры, теории >ритмоз, моделирование на ЭВН и натурные испытания.

Научная исзнзна. В диссертации разработаны и вынесены на пу следующие основные положения:

-разработаны основные принципы построения динамических эеотелевизионных систем, предназначенных для выделения ггранственной информации;

-разработан метод выделения пространственной информации об жтах трехмерного пространства на основе видеосигнала змической стереотелевизионной системы;

-разработан алгоритм обработки видеосигнала динамической эеотелевизионной системы с целью автоматического выделения ггранственной информации;

-для вычисления трехмерных координат точек изобрежения иботвна методика, позволяющая получить аналитическое эжение для определения значения'временного параллакса объект пп »извольной динамикой движения;

-разработан метод идентификации одноименных тичек стереопары ражения динамической бинокулярной системы;

-получены аналитические выражения для определения глубинно) сдающей способности динамических стереотелевизионных систем;

-разработан универсальный цифровой стереотелевизионный 1лекс для разработки и практической проверки на объектах 1ьного трехмерного пространства алгоритмов выделения ггранственной информации.

Практическая ценность результатов, полученных в ходе [едований, заключается в следующем:

1. На основании результатов, проведенных в роботе этических и экспериментальных исследования, разреВотан 1мическии стереотелевизионный метод выделения пространственной »рмации о реальных объектах, находящихся в наблюдаемом ¡мерном пространстве.

2. Разработаны и практически реализованы в виде программного

обеспечения ряд алгоритмов выделения пространственных параш реальных объектов на уровни их трехмерных геометричс

характеристик.

3. Разработан алгоритм автоматизированного выде/ пространственной информации, который предназначен для пострс автоматизированных систем количественного анализа трехмер пространства в СТЗ.

4-. Разработана и создана цифровая динамиче стереотелевизионная система на базе универсальной ПЭВМ типа рс. Для цифровой динамической стереотелевизионной системы i разработано сканирующее устройство и соответствующее програм! обеспечение.

- Апробация работы. Материалы, приведенные в раб' докладывались и обсуждались на:

- Всесоюзной научно-технической конференции "Развитие совершенствование технических средстз телевизионного вещания -М.:Радио и связь, 1988.

- Всесоюзной научно-техн-сческой конференции "Проблемы перспективы развития телевидения". -М.:Радио и связь, 1991.

-{Властной 47-й научно-технической конференции, посвяще1 Дню радио "Актуальные проблемы развития радиотехники и связи' -С.-Петербург, 1992.

-На 45-й,научно-технической конференции ЭИС. -С.-Петерб) 27-31 января 1992.

-На 46-й научно-технической конференции ЭИС. -С.-Петерб) 25-29 января 1993.

-На семинарах кафедры Телевидения и видеотехники ЛЭ

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 рвЕ в том числе тезисы докладов на трех Всесоюзных научно-технкчес конференциях, двух научно-технических конференциях ЛЭИС. Кр того, получено положительное решение на получение патента данной тематике, и в настоящее время три работы находятся печати.

Структура н обгвн работы. Диссертационная работа состоит введения, четырех глав, заключения, списка литературы приложений. Основной текст диссертации изложен на 135 страни машинописного текста. Работа содержит 45 рисунков, спи литературы 94 наименований.

Содержание работы

Во введения дано схюснозакие темы диссертационной работы, ¡ходя из перспективы применения полученных результатов в ютемах обработки и преобразования визуальной информации, формулированы цели исследований' и разработок в области »строения телевизионных (ТВ) систем с выделением юстранственной информации, показана научная новизна, эахтическая ценность1 и основные результаты, выносимые на защиту.

Первая глаза диссертационной работы .состоит из трех частей.

В первой части рассматриваются основные принципы построения области применения 13 систем с выделением пространственной ¡формации. Показано, что а зависимости от области применения >зможны различные в ар) анты построения предлагаемой ТВ системы с ¿делением пространственной информации с соответствующей груктуроя. Несмотря на разнообразность г возможных применения, Зщим для всех является новый подход к формированию и обработке 1деосигнала в 23 системе, а именно, формирование видеосигнала зображення с присутствием в нем информации о глубине сйлщаемого трехмерного пространства, которая при последующей эрзбстко выделяется з Третою координату ТВ изображения. Пр1 этом сносной задачей является разработка способа формирования идеосигнала изображения в снзлиирующем устройстве передающей тороны и выбор соответствующего алгоритма его образотхи с цель:о ¡¡¡деления третьей координаты изображения. Сформулированы основные робсвания к устройствам ТВ систем с выделением пространственной нформсции. Еа примере стереоскопической ТВ системы для пгрпгорного наблюдения и ТВ системы для построения СТЗ показано, то присутствие з Еидоосигнзлв выделенной

рострачстзенной информации значительно расширяет их |ункциональные возможности по сравнению с применением в данных :истемах видеосигнала без выделенной простренстзенной информгдии.

Во второй чвегги проигзодится анализ известных методов ¡ыделения гфострзнственкоп ^¡формации в ТЗ системах с учетом :ледующих основных требований:

-максимальной совместимости с существующей промышленной ТВ аппаратурой;

-максимально возможной универсальности применения" данного

метода выделения пространственной информации;

—возможности автоматизации процесса выделе

пространственной информации;

-возможности обеспечения реального масштаба врем выделения пространственной информации.

Показано, что определяющее влияние на характеристики мел выделения пространственной информации имеют конструктивь особенности анализирующего устройства. По конструктива особенностям анализирующего устройства ТВ системы с выделет пространственной информации , предложено разделить > моноскопические, стереоскопические, многоракурснь

голографические. Рассмотрены факторы глубинного восприят трехмерного пространства, которые можно использовать для оцег пространственных параметров объектов в 1В системах. В результе проведенного ача/шза сделан вывод, что наиболее подходящи фЕ-тсрами глубинного восприятия, на основе которых меж построить ТВ системы с выделением пространственной информации учетом заданных тргбования, являются факторы, основанные 1 взеимнои динамическом смещении анализирующего ОЭП и наблюдаемо трехмерного предметного пространства. Динамические мето, выделения пространственной информации основаны на вычислен! значения вра^енного параллакса объектов.

В третьей части рассматриваются особенности обрабоп видеосигнала изображения в ТВ системах с выделение пространственной информации. Отмечено, что в ТВ системах ' выделением пространственной информации реализация основны алгоритмов обработки визуальной информации с целью выделен* пространственных параметров объектов осуществляется цифровым методами. Для обеспечения реального масштаба времени выполнен« алгоритмов обработки необходимо минимизировать поте обрабатываемой визуальной информации путем выбора соответствующи классов обрабатываемых изображений- на . отдельных этапа визуального анализа. Минимизация возможна при отказе от, обработк всех точек изображения, и ограничиться только группо определенных характерных точек. Предложено в качестве характерны; точек изображения, для которых будет производится выделени< пространственной информации в виде трехмерных координат, выбрал яркостные перепады видеосигнала изображения. Показано, что в Т£

:истемах с выделением пространственной информации анализируемое йъемное пространство удобно представить в виде суммы трехмерных икселов с координатами х, у, ь в заданной системе координат, [ентральной задачей, решаемой в ТВ системе ' с выделением [ространственной информации в процессе количественного анализа, вляется определение трехмерных координат пикселов' занимаемых бъектами.

Во второй главе разработаны методы выделения простран-твенной информации в динамических стереотелевизионных системах онокулярного и бинокулярного типа. Определена глубинная азрешающая способность выделения пространственной информации в ависимости от технических параметров применяемой для . анализа ТВ истемы.

Для определения значения временного параллакса в «намических монокулярных стереотелевизионных системах предложен гсособ дискретного динамического сканирования анализируемого эехмерного пространства, который обеспечивает однозначное [•слеживание одноименных точек изображения при перемещении ОЭП. гслеживание осуществляется методом ближайшего совпадения поименных точек на дискретной последовательности изображений зкурсов. Для -данного метода отслеживания точек изображения >лучено выражение для определения ¡-максимально допустимого базисг. Лорки п^ при дискретном динамическом сканировании, исходя из пснических характеристик применяемого ОЭП. Допустимый базис гёорки в ^ равен

. у ■ Ц=

__ Ш1 п 5

к-г n-

о

е го-фокусное расстояние объектива; Ls-длинa активной части •роки; (^-количество элементов изображения по строке; ^-минимальное расстояние наблюдения.

Для вычисления трехмерных координат характерных точек ображения разработана методика, которая позволяет получить алитическое Еыряжение для определения значения временного роллокса объектов с произвольной динамикой движения. Согласно едлсжснкок методике, сканирование наблюдаемого трехмерного остранства осуществляется по известному закону в заданной стеме координат. Показано, что наиболее подходящей траекторией внироввния является сканирование ОЭП в направлении

перпендикулярном оптической оси объектива ОЭП. Тогда вехт динамического перемещения объектов в трехмерном пространст аппроксимируем в направлении параллельном и ' шрпендикулярн оптической оси объектива ОЭП дифференциальными радами степени н

Е а'м'х ас" ш &

х- 2 ..(к» • ¿"

"ТП— •

где уу - составляющие вектора перемещения, объектов вдо

заданных координатных осей х, у; дъ - минимальный пери

дискретного сканирования. Значение ь определяется, исходя

допустимой величины методической погрешности вычислен

временного параллакса, на основе выражения:

1.. . ро ¿<ь>х

< ~7~ "ТГТм Н~1

шъп О!

Если для данной динамики движения объектов и г аппроксимации составляющих движения рядом степени ь выполняют« условия

ы4 Н! Л ЯГ

где значение м определяется из выражения

м - 2Ь * 2 ,

то показано, что величину временного параллакса объектов наход решая систему и линейных уравнений типа ^«к^+а. (1=1,2,..., для м лучей центропроектирования, полученных через дискрета моменты времени ль, для одноименных точек изображения. При эт коэффициенты к. и а. являются параметрами дискретной динамическ съемки анализируемого трехмерного пространства и определяются соотношений

, О О ъ

к" —- , а.« —-- ,

где хм1 -координата одноименной точки вдоль строки изображении 1-го ракурса; о. -координата точки огтгическс центропроектирования при формировании 1-го ракурса.

1сли аппроксимировать динамику объектов, наблюдаемых анализируемом трехмерном пространстве, равномерным прямолинеен] движением, то ь=1, м=л и виеменной параллакс определяет выражением

В общем случае временной параллакс точки с произвольной [намикой движения представляет собой и-мерную функцию

р = 5<х«и'ки-1'м) •

;ачение которой не зависит от направления движения. объектов з визируемом трехмерном пространстве и однозначно определяется гремснными при данном разложении вектора движения

1ъеэтов в ряд степени ь.

На основе вычисленного временного параллакса можно 1ределить трехмерные координаты пиксела, в котором находится в жущий момент времени отслеживаемая точка, из выражений:

V - а ж = *•» ^ 7 -Т . = " ■ ■■■■—■■ , X . « -----, 7' у

v р v г v г

1-1

вv. -оСщий базис сканирования ОЭП.

Для выделения пространственной информации в динамических нокулярных стереотелевизионных системах разработан алгоритм ентификации одноименных точек стереопары изображения. Он :нован на взаимном пересчете координат одноименных точек ображений стереопары между двумя каналами бинокулярной системы. 1Я этого в каждом из каналов бинокулярной системы производится ределение значения временного параллакса по приведенной ггодике. На основе вычисленного значения временного параллакса уществляется взаимный пересчет координаты *м одноименной точки ображения на Вазис бинокулярной съемки ь. Пересчет из ображения правого канала на изображение левого канала уществляется по формуле

уя _ -П ь _п хм ' Хы + ТГ р •

е X*, х^-координеты одноименной точки на изображении левого и авого канала биногулярной системы; р" -временной параллакс чки, вычисленный в пршом канале бинокулярной системы.

Аналогично пересчет из изображения левого канала на обрежение правого какала осуществляется по формуле

УП ш Х'__Р*

и м Т г '

в рп -временной параллакс точки, вычисленный в левом канале »окулярной системы.

е

После проведения взаимной идентификации одноименных то изображений бинокулярной системы, дальнейшее выделе пространственной информации осуществляется путем бинокулярн отслеживания одноименных точек на бинокулярном базисе съемки При этом отслеживание осуществляется с частотой кадро развертки ТВ системы. Получены выражения для определе; максимально допустимых скоростей движения объектов анализируемом трехмерном пространстве для обеспечения уела однозначного отслеживания точек изображения в каждом из кана бинокулярной системы методом ближайшего совпадения.

Во второй главе диссертационной работы получены . так выражения для определения пространственной разрешаюи способности выделения пространственной информации в зависимо« от технических параметров применяемого оптико-электроннс преобразователя:

у. ц V. у. н

» I

где у. -координата у 1 -го пиксела; нк -размер ОЭП вдоль кадр мк -разрешение ОЭП по кадру.

Фактически, приведенные выражения определяют размер &х, ь трехмерного пиксела, расположенного на расстоянии у. от нача заданной координатной системы. Необходимо отметить, ч совокупность пикселов с одинаковой координатой у. образует од стереоскопический план. Проведен анализ распределения глубинн разрешающей способности выделения пространственной информации пределах зоны обзора динамических стереотелевизионных систем.

В третьей главе диссертационной работы рассмотрены приици: построения и определены особенности обработки видеосигна изображения в анализирующей части динамическ стереотелевизионных систем.

Предложена структурная схема анализирующей час Динамической монокулярной стереотелевизионной системы и подроб: Рассмотрено функциональное назначение отдельных ее устройств, составе анализирующей части выделены следующие основш Устройства: сканирующее устройство та камеры с блоком управлени: специализированные процессоры предварительной цифровой обр^от видеосигнала изображения ракурсов; устройство рыделения сигна

N

араллвкса, трехмерные оперативные запоминающие устройства ыделенной пространственной информации. • Для динамической онокулярной стереотелевизионной ' системы с предложенной груктурной схемой анализирующей части разработаны алгоритмы, эторые позволяют выделять пространственную информацию об зъехтах наблюдаемого объемного > предметного пространства зтсматическим путем Без прямого участия оператора. Отмечено, что 1Я пвтоматичесхого выделения пространственной информации жОолее высокое быстродействие достигается, если сканирование зоизводится в фиксированной системе координат и закон анировЕния является перюдической функцией времени.

Предложен способ динамического бинокулярного анализа ъемного пространства и разработана структурная схема авизирующей части динамической Бинокулярной стереотелевизионной стемы. Отдельные каналы бинокулярной системы представляют собой чамические монокулярше стреотелевизионные системы. В каждом из ^ов производится независимое выделение пространственной формации в единой координатной системе с последующим взаимным зесчетом координат отслеживаемых точек изображения на бражение второго канала бинокулярной системы. Рассмотрено ■жциональное назначение отдельных устройств и . разраоманы ■оритмы автоматического выделения пространственной информации в даических бинокулярных стереотелевизионных системах.

Проведет сравнительный анализ основных характеристик амической монокулярной и динамической бинокулярной реотелевизионной системы. Показано, что при прочих равных овиях динамической съемки у бинокулярной системы достигается ее высоки скорость и точность выделения пространственной ормации. В монокулярной системе скоррсть выделения зтранствекной информации ограничивается периодом сканирования, бинокулярной системе она может достигать частоты кадровой (ертки прменяемой ТВ системы. В бинокулярных системах в с раз 5 глубинная разрешающая способность выделения пространственной зрмации, где с=ь/в <ь -бинокулярный базис съемки).

Особенности обработки видеосигнала изображения в иических стереотелевизионных системах определяются методом >ления пространственной информации. Для разработанного в ерггеционноя работе метода необходимо в видеосигнале выделить

характерные точки изображения и обеспечить их отслеживание I Последовательности дискретных ракурсов в процессе динамическо сканирования ОЭП. Исходя из максимального сокращения количест обрабатываемой и запоминаемой видеоинформации, в качест характерных точек изображения предложено использовать яркости] переподы видеосигнала. Практически показано, что наибол оптимальные результаты при выделении характерных точ изображения достигаются при использовании в качестве выделяющ фильтров дифференциальных операторов первого порядка последующей логической обработкой полученного отклика. При эт необходимо для конкретных условий наблюдения и требуем разрешающей способности путем анализа освещенности наблюдаем с пространства определить размер и значение. коэффициент дифференциальных операторов. Разработан алгоритм автоматическс Однозначного отслеживания выделенных характерных точек метод ближайшего совпадения в пределах соседних элементов на двухмерн изображении дискретной последовательности ракурсов г соответствующих условиях динамической съемки. Также показе возможность коррекции смазывания изображения, вызваннс движением наблюдаемых динамической стереотелевизионной сиетос объестск. Е.6рре::ш;я произсодится на основе выделенных паричет] движения наблюдаемых объектов, .которые используются , нахождения пространственно зависимой функции рассеяния то' (импульсной характеристики) корректирующего филм-ра.

В четвертой глазе рассмотрены методы обработки преобразования выделенной пространственной информации для це, визуализации анализируемого объемного пространства и для перед: в контур автоматизированной системы управления.

Похазано, что видеосигнал с присутствием выделен) пространственной информации позволяет реализовать визуализирующем устройстве дополнительные факторы, усиливаю! восприятие объемного изображения, например, эффект динамическ оглядывания воспроизводимых трехмерных объектов при смеце наблюдателя перед экраном визуализирующего устройства. При э видеосигнал с присутствием выделенной пространственной инфорие занимает полосу частот существенно меньше, чем видессигн других систем объемного 'отображения с возможное воспроизведения аналогичных эффектов (например, многоракурсные

-олографические системы >.

Установлено, что телевизионные системы, производящие шзуализацию объемных изображения - на основе видеосигнала с фисутствием выделенной пространственной информации," позволяют в начительной степени исключить зависимость между условиями юспроизведения объемного изображения на экране визуализирующего ■стройства и условиями стереосъемки на анализирующей (передающей) гго£оне, а также условиями, предъявляемыми к ширине канала связи, |ри обеспечении формирования соответствующих факторов восприятия Съемного изображения.

Получены выражения, позволяющие синтезировать изображения тереопары на экраде стереоскопического визуализирующего стройства на основе видеосигнала с присутствием выделенной ространственной информации в зависимости от условия наблюдения и «сущих координат наблюдателя перед экраном воспроизводящего стройства. Полученные выражения позволяют производить следующее оординвтное преобразование:

,х, у, г> -► (*эд, хэп, 2э) ,

чо <х, у, г) -трехмерные координата визуализируемой точки в нализируемом реальном пространстве; хэп' 2э} -координаты

изуализируемой точки на экране стереоскопического изуализирующего устройства в момент воспроизведения. оответствующие выражения имеют вид:

ХУ„-<У+ у')(хн +а) + у„ х'> *ЗП= .-Уд - V - у'-- '

Хув-(У+ у')(хв -а) + ун х») *3л= у^ г V - у» '

Ув<1'~ 2) " + г*> гэ -у„ - V - у'-

1е 2 а -глазной базис наблюдателя; х" ,у' -смещение

юрдинатной системы экрана относительно координатной системы аблюдателя; х„, ун, гя - текущие координаты наблюдателя перед ;раном визуализирующего устройства.

Рассмотрены основные принципа построения визуализирующих ггройств оОъемных изображений на оснозе видеосигнала с лсутствисм еыделейной пространственной информации.

Показано, что представление видеосигнала с выделенное

пространственной информацией в контура автоматизированной систе: управления расширяет функциональные возможности упрсвляющ: систем, предназначенных для анализа или синтеза объемно прздмегсного пространства. Определены основные пршци! представления и обработки пространственной информации в ви, трехмерных координат выделенных характерных точек объектов д управления кинематической системой робототезнических комплексе Приведет пример получения заданного пространственного матрично преобразования трехмерных объектов.

Для проведения научно-исследовательских работ в облас создания динамических стереотелевизионных систем, предназначенш как для количественного анализа наблюдаемого реального объемно предметного пространства, так и для синтеза объемного предметно; пространства на экране визуализирующего устройства на осно] видеосигнала с выделенной пространственной информацией, построй стереотелевизионный комплекс на базе универсальной ПЭВМ типа и рс. Специально для комплекса разработано и создано сканируют электронно-механическое устройство и программное обеспечение д. разработки и практической проверки алгоритмов выделен] пространственней информации об объектах реального объемно! пространства . Программное обеспечение представляет соб< специализированную интегрированную среду разработчика, котор оснащена пакетом сервисных программ, предназначенных & настройки динамической стереотелевизионной системы, пакете программ, предназначенных для выделения пространственж информации и для обеспечения процесса визуализации анализируемо! предметного пространства на экране видеоконтрольного устройств« Текст программы интегрированной <среды разработчика, разработаннь с помощью алгоритмического языка Паскаль, приведен в приложении диссертационной роботе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследований, проведенных в рамках нестоящ* диссертационной реСоты, можно сформулировать следующие основнь результаты:

1. Разработаны основные принципы построения динамически стереотелевизионных систем, предназначенных для количественно!

1иза наблюдаемого объемного пространства.

2. Разработан метод выделения пространственной информации об ктах объемного пространства • на основе дискретного мического сканирования трехмерного пространства с помощью ко-электронного преобразователя.

3. Для вычисления трехмерных координат точек изображения аботана методика получения аналитического выражения для деления значения временного параллакса объектов с згольной динамикой движения при заданных условиях мической съемки.

4. Разработан способ идентификации- одноименных точек эажений стереопары, основанный на взаимном пересчете между лами динамической бинокулярнон стереотелевизионной системы.

5. Для проведения автомвггического количественного анализа вботакы алгоритмы выделения пространственной информации без ого участия оператора.

6. Получены аналитические выражения • для определения тной разрешающей способности динамической еотелевизионноа скстемн в зависимости от технических ктер'стнк применяемого спткко-злектрон«ого преобразователя и митре;; дкыачмчгскогс с::гннрсвгн::я;

7. Разработан и построен ун-гверсальнкй ци?оозоа динамический еотелесизионнхй ко;шлекс для разргЛзтлч а прггсткч\'с?сп ;рКИ не сбъестсх рзпльного трехморк/го ПрОСТр2ЯСТБа 31TK03 выделения пространственной информации.

По теме диссертации опу5л;г:свп-!ы слэдучмно р:.5ст:-.

1. йол'н ЕЛ., '¿ук.ке? B.C., Гкгнго?кч П. Подгсд:!.''''? зижоннь-е установки для Сезко-^/щскское Го С // Bceccrcijiea НГА штие и созериенствоЕоние технических средств толезигионнрго ¡.л": 1эз. долл. -К.: Р?дно к сгязь, 19ЕЗ.

2. )?йГШ1Ш1Ч П. Проблемы ranомвтизсц"л стерэос^опичесхга: п;я',окнь!Х и:мете:-.!'Л // Бсоссаснзя КП "Проблемы к 'гсфспгктгаы ¡тая телевидения": 2оз. докл. -4{.:Радио г. сзязъ, 1591.

3. й'ивлопич П. Стерзотолэвнзгонняя система с выделением >ла паряллглса // 47-я ¡Ж , посвгцшнга Дню радио

"Актуальные проблемы развития радиотехники и связи": Тез. дс -СПб.: Общ. "Знание", 1992.

4. Мигалович П. Выделение пространственной информации динамических телевизионных системах // 47-я ВТК, посвященная , радио "Актуальные проблемы развития радиотехники и связи": 1 докл. -СПб.: Общ. "Знание", 1992.

5». Мигалович П. Монокулярная одноканал! стереотелевизионная система с эффектом оглядывания // 45-я ЭИС: Тез. докл. -СПб.: ЭИС, 1992.

б. Мигалович П. Универсальный стереотелевизион измерительный комплекс // 46-я НТК ЭИС: Тез. докл. -СПб.:- 3 1993.

Подписано к печати 08.04.93 г. ЛР N-020475 от 10.03.92

_Объем 1 п.л. Тираж 60 экз. Бесплатно. Зак.

Типография ЭИС. 198 320, Санкт-Петербург, Свободы, 31.