Введение к работе
Актуальность темы.
Аппаратурные методы непрерывного отображения изображений в сложных динамических условиях требуемого качества с использованием различных способов регистрации - зрительного анализатора человека, фотослоев, координатно-чувствительных фотоприемников, динамических фанспарантов и др. связаны с проблемой стабилизации изображения в плоскости их регистрации.
В настоящее время системами стабилизации изображения оснащен широкий круг оптических приборов различного назначения, к числу которых, в частности, относятся различные системы наблюдения, наведения, прицелы и др. В этих приборах для компенсации смещений изображения использованы различные принципы стабилизации изображения.
Анализ методов построения систем стабилизации приборов показал, что в каждом классе приборов они были рассчитаны применительно к различным оптическим системам приборов с применением в качестве компенсаторов различных оптических элементов. При этом установлено, что отсутствует единая методика проектирования систем стабилизации изображения в плоскости регистрации.
В процессе развития техники съемок в последнее время появилась новая задача обратного плана - создавать произвольные, управляемые ЭВМ движения изображения при отсутствии пространственного перемещения регистрирующей аппаратуры.
Бурное развитие приборной техники, способной регистрировать подвижные изображения ставит задачу создания единых методик проектирования систем стабилизации изображения. Решение указанных задач в аналитическом виде проблематично. С развитием вычислительной техники становится возможным решить данную задачу созданием моделей систем стабилизации изображений. Исходя из вышеизложенного, можно считать, что указанные задачи весьма актуальны.
Целью настоящей работы является создание математических моделей, позволяющих выбирать рациональные параметры и режимы работы оптических элементов, управляющих положением изображения. Результаты анализа моделирования должны послужить основой создания методов проектирования рациональных конструкций зеркальных систем управления положением изображений.
Дляіїастіїжещіаделн^^
-
Исследование известных систем стабилизации изображения, их классификация и определение задачи исследований диссертационной работы.
-
Разработка математического программного обеспечения для систем моделирования.
-
Разработка аппаратного комплекса системы моделирования.
-
Исследование основных классов зеркальных систем стабилизации, моделирование различных конструктивных решений по построению универсальных зеркальных систем стабилизации изображений.
-
Моделирование и построение системы для компенсации погрешностей работы систем стабилизации.
-
Разработка зеркальной системы управления положением изображения в плоскости регистрации по заданным программам.
-
Разработка принципа визуализационного моделирования и связанных с ним особенностей воспроизведения статического и динамического изображения телевизионными системами. ,.
-
Разработка и исследование физической модели системы стабилизации изображения.
Методы исследований.
При исследовании разрабатываемых устройств проводилось математическое и физическое моделирование оптических систем стабилизации изображения.
В разработанных программах использовались методы матричной оптики, численные методы математического анализа, методы объектно-ориентированного программирования.
При выводе математических соотношений использовалась система символьных вычислений REDUCE.
По результатам моделирования были разработаны реальные устройства стабилизации. Проведенные эксперименты с приборами подтвердили корректность построения систем моделирования.
На базе существующих приборов стабилизации разработана система имитации колебаний подвижного основания.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Методика построения визуализационных моделей зеркальных систем стабилизации положения изображений (ЗССПИ).
-
Алгоритмы, используемые в разработанных моделях.
-
Методы моделирования одно- и двухосных ЗССПИ на базе разработанных алгоритмов.
Научная понизил.
1. В результате анализа различных классов систем стабилизации установлена целесообразность использования системы плоских подвижных зеркал для создания универсальных ЗССПИ.
-
Разработана универсальная библиотека алгоритмов для расчета динамических оптических систем.
-
Разработана система моделирования различных классов ЗССПИ, использующая программно-аппаратный комплекс.
-
Результаты исследований основных типов ЗССПИ, вычисленные погрешности стабилизации в существующей двухосной ЗССПИ и предложенные методы устранения данных погрешностей.
-
Предложенная и исследованная в работе система имитации колебаний подвижного основания.
-
Результаты исследования телевизионной системы отображения информации, использованной в разработанных системах моделирования и определенные в работе оптимальные параметры системы отображения для адекватного восприятия графической информации зрительным анализатором человека.
Практическая ценность работы состоит в том, что разработаны методики и алгоритмы расчета и моделирования различных типов систем управления положением изображения, которые были использованы для разработки
конкретных конструктивных решений макета зеркальных систем управления
положением изображения.
" Реализация предложенных методов моделирования ЗССПИ была
осуществлена на действующе» универсальной двухосной системе стабилизации
изображения ОС2-50 и заключалась в практическом применении разработанной
системы моделирования при исследовании погрешностей стабилизации и для
решения задач устранения сдвига изображения в вертикальной плоскости
указанной установки путем дополнительного поворота зеркала. Внедрена также
разработанная система создания искусственных движений изображения.
Разработанное программное обеспечение совместно с комплексом моделирования
используется в научно-производственном центре "Наутэк-холдинг" ' для
проектирования систем стабилизации. Указанные разработки подтверждены актом
I о внедрении.
Апробация работы. Основные положения исследований обсуждались на семинарах кафедры прикладной оптики МИИГАиК и докладывались на конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК.
Достоверность полученных в работе выводов и рекомендаций подтвердилась результатами математического и физического моделирования.
Публикации
По результатам работы были опубликованы четыре научно-технические статьи.
Объем и структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Содержит 114 страниц машинописного текста, 3 таблицы, 44 рисунка. Список литературы включает 83 наименования.
