Введение к работе
Актуальность темы.
В современном мире, тепловизионные системы широко применяются в различных областях науки и техники, причем обработка информации в них может проводиться как с целью определения или идентификации температурных полей, так и с целью распознавания-формы объектов. Классические тепловизионные системы обеспечивают получение тепловых изображений наблюдаемых тел. которые интерпретируют неоднозначное решение о распределении температуры и коэффициентов излучения по их поверхности.
В общем случае неизвлеченной информацией является форма объектов внутри контура и поле истинных температур по их поверхности. Одной из нерешенных проблем тепловидения является распознавание формы объектов внутри контура их тепловизионных изображений. Исследования в этом направлении проводятся, но обобщенное описание каких-либо универсальных методов и алгоритмов в литературе отсутствует.
Кроме того, специфика формирования тепловизионного кадра, заключается в одновременной зависимости от распределения температуры по поверхности объекта, коэффициента излучения и ориентации визируемых элементов его поверхности (формы), что затрудняет однозначное распознавание формы объекта внутри контура по его тепловизионному изображению. Поэтому необходимы получение, анализ и обработка дополнительной информации, получаемой тепловизионной системой.
Целью данной работы является разработка
оптико-математической модели поляризационных тепловизионных изображений (ПТИ) объектов, обладающих дополнительной информативностью и способов распознавания формы объектов внутри контура на основе их поляризационных тепловизионных изображений.
Для достижения поставленной цели применен метод математического моделирования поляризационных термограмм на основе теории, учитывающей оптико-физические процессы в формировании изображений.
Научная новизна
1. Проанализирована и использована связь формы поверхности объекта со степенью поляризации его теплового излучения через
нормаль для кавдого элемента поверхности объекта и направление наблюдения.
2. Разработаны оптико-математические модели поляризационных тепловизионных изображений на основе вектор-параметра Стокса излучения объекта и разложения коэффициентов излучения элементов поверхности объекта на параллельную и перпендикулярную составляющие ; на основе степени и азимута поляризации теплового излучения объектов ;с учетом влияния на излучение от объекта
х поляризационного фильтра. играющего роль анализатора поляризационных свойств собственного излучения объектов.
Г 3. Разработаны оптико-математические модели ПТИ с учетом эллиптичности теплового излучения объектов, дальности их наблюдения, влияния на изображение свертки функции рассеяния точки (ФРТ) оптической системы и яркости теплового излучения элементов объекта на поверхности чувствительного элемента приемника излучения и передаточных характеристик оптической системы и электронных звеньев тепловизора.
-
Разработаны тепловизионные способы распознавания формы объектов внутри контура его изображения на основе 4-х ПТИ, полученных тепловизионной системой с поляризационной насадкой при азимутах 0.450.90 и 135 соответственно, и на основе 2-х ПТИ с азимутами 0 и 45.
-
Проведен анализ влияния оптических свойств материалов объектов на их поляризационные тепловизионные изображения.
-
На основе разработанной теории и алгоритмов получены модели поляризационных термограмм объектов простой формы в виде эллипсоидов и конусов разных коэффициентов сжатия.
Практическая ценность работы . На основе разработанных оптико-математических моделей поляризационных термограмм объектов можно формировать модели объектоз сложной формы для их распознавания.
Защищаемые положения
-
Оптико-математические модели поляризационных тепловизионных изображений объектов, обладающие дополнительной информативностью по сравнению с простым тепловизионным изображением.
-
Оптико-;;атематические модели поляризационных тепловизионных изображений объектов. учитывающие эллиптичность
теплового излучения элементов объекта, дальность наблюдения и влияние на изображение передаточных характеристик составных звеньев тепловизора и оптических свойств материала объекта.
3. Способы тепловизионного распознавания фермы объектов на основе 4-х термограмм .полученных тепловизионной системой с поляризационной насадкой при азимутах поляризации 0,45,90 и 135 и на основе 2-х термограмм с азимутами поляризации 0 и 45.позволяющие распознать форму объектов внутри их контура.
4.Алгоритмы и ' результаты моделирования поляризационных тепловизионных изображений объектов простой формы, демонстрирующие преимущества поляризационных тепловизионных изображений и способов распознавания формы объектов.
Работа по теме диссертации велась в рамках плановых х/д (N Х58835) И Г/б (N 0193.0001344) НИР , в ТОМ числе ГРАНТ (N 0193.007730)
Апробация работы . Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзных конференциях в г.Барнауле. 1989г., ("Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе"), в г.Томске, 1989г., ("Оптико-электронные измерительные приборы и системы"), в г.Барнауле, 1991 г.,("ККАПП-91"), в г.Ташкенте. 1992г.. ("Перспективные информационные технологии в анализе изображений и распознавании образов"), и на Международных конференциях в г.Курске. 1993 г..("Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработке изображений и символьной информации"), в г.Барнауле. 1994г..("ИКАПП-94") и в г.Новосибирске. 1995 г..("Авангардные технологии, оборудование, инструмент и компьютеризация производства оптико-электронных приборов в машиностроении").
По теме диссертации опубликованы 11 научных работ, в том числе 2 статьи, 1 авторское свидетельство, 7 тезисов докладов на Всесоюзных и Международных конференциях и 1 учебное пособие.
Объем работы. Диссертация содержит введение, 4 главы , заключение,список использованных источников и приложений. Материалы диссертации изложены на 160 страницах, содержит 24 рисунка, 12 приложений на 60 страницах, 1 таблица и список используемых источников из 45 наименований.
