CC BY
35
Секция «Технологияпроизводства ракетно-космической техники»
УДК 681.3
А. А. Кульков, Д. Г. Киндяков Научный руководитель - Л. В. Ручкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРИ КОНТРОЛЕ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Проведен анализ методов, используемых для разработки алгоритмов обработки изображений при дистанционном контроле движения.
Одной из основной задач системы дистанционного контроля технологических процессов является автономное отслеживание подвижных целевых объектов в режиме реального времени. Рассмотрим существующие методы, используемые при разработке алгоритмов обработки изображений [1].
Для анализа положения объекта на полутоновых изображениях используется световой фильтр, функция яркости которого f (x, y) принимает значения в диапазоне 0-255. Входными данными являются: видеокадр и координаты объекта, полученные на предыдущем шаге n-1 или указанные оператором. В основе определения координат местоположения объекта на кадре лежит расчет его центра масс. В данном методе осуществляется перебор всех пикселей маски. Те пиксели, значение яркости которых меньше установленного порога определяются как пиксели, принадлежащие объекту, остальные пиксели определяются как фоновые. По пикселям, принадлежащим объекту, осуществляется пересчет координат центра масс объекта.
Цветное видеоизображение представляет собой последовательность 24-х битных кадров в формате RGB-24. Функция, описывающая исходное изображение, имеет вид f (x, y, с), где (x, y) - множество пикселей изображения, а «с» - функция, принимающая значения трех цветов диапазона RGB. Основная идея данного алгоритма в том, что расчет координат центра масс объекта осуществляется по
трем цветовым диапазонам по той же схеме исчисления, что и для полутоновых изображений.
Для определения положения объекта путем сопоставления с шаблоном на вход фильтра поступает полутоновый кадр f (x, y), шаблоны T (x, y) и координаты положения характерных признаков объекта X, Y в координатной системе кадра. В соответствии с координатами X, Y осуществляется запись локальной зоны поиска L(x, y) для n-го характерного признака. Отличительной особенностью данного метода является обход эталонного шаблона по некоторой локальной области поиска путем частичной перезаписи краевых значений предполагаемого места положения искомого признака.
На основании проведенного анализа для разработки алгоритма системы дистанционного контроля наиболее эффективен метод локального слежения, который позволяет реализовать обработку потока цифровых видеоизображений при осуществлении слежения за движущимися объектами в режиме реального времени.
Библиографическая ссылка
1. Визильтер Ю. В., Желтов С. Ю., Князев В. А. [и др.]. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW IMAQ Vision. М. : МДК Пресс, 2007.
© Кульков А. А., Киндяков Д. Г., Ручкин Л. В., 2010
УДК 621.9.06.001:534.01:674.05
Р. Э. Панков, Н. Л. Ручкина Научный руководитель - Л. В. Ручкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
АЛГОРИТМ СБОРКИ УРАВНЕНИЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МЕХАНИЗМА РАСКРЫТИЯ ШТАНГИ ПАНЕЛЕЙ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ
Рассмотрен алгоритм сборки уравнений кинетической энергии многозвенных механизмов с использованием матричного метода в среде графического программирования LabVIEW.
Математическое моделирование процессов раскрытия крупногабаритных трансформируемых систем значительно повышает эффективность проведения наземных испытаний функ-
ционирования изделий. Для создания полной механической модели процесса необходимо получить уравнения кинетической энергии многозвенного механизма.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Определим кинетическую энергию двухзвенного механизма, расчетная схема которого приведена на рис. 1. Для моделирования и сборки уравнений воспользуемся матричным методом.
ООБ цх - б1П цх О 2 а • ооб цх
О 1
б1П дх ооб дх 2 а • б1п дх
О О 1 О
О О О 1
А0 =
где дх - обобщенная координата; а - длина штанги 1.
Координаты центра масс (точка С) в 1-ой системе координат ( = [о О О О], где Т - знак транс -понирования.
Координаты центра масс в инерциальной системе координат
К =
1 1 • П !
— • а • 008 д1 — • а • Б1П д1 О 1
Матрица Б; изменения матрицы А10 при изменении обобщенной координаты д1 имеет вид
Б11 =
- б1п дх 008 дх О - -2 • а • б1п дх
- ооб - б1п дх О 2 • а • ооб дх
О О 1 О
О
О
О
1
Принимая, что звено представляет собой тонкую однородную трубку длиной а, массой т1, внутренним К1 и внешним К2 радиусами соответственно, матрицу 11 инерции звена представим в виде
I =
а 12
О
(К2 + ()
О
О
О О 1
(2 + К^ О
4 О
• т.
Обозначим как Бххт матрицу, транспонированную, по отношению к матрице Б11 .
Кинетическая К1 энергия двухзвенного механизма определяется выражением
к = 2 • тг (б; • л • б;т )• • =
Рис. 1. Расчетная схема двухзвенного механизма: О - основание, 1 - штанга
Матрица преобразования от 1-й (связанной с центром масс штанги) к О-й системе координат (инерциальной) имеет вид
1
1 2 К22 + К2 —•а + ■ 2 х 6
8
• <7х • mх,
где Тг (б; • 1х • БххТ) - след произведения определенных выше матриц; &х - обобщенная скорость штанги механизма.
В случае, если ось ххс смещена (рис. 2) относительно начала координат (хх О, х2 О) на расстояние й,
кинетическая энергия механизма вычисляется аналогично.
Рис. 2. Расчетная схема двухзвенного механизма со смещением оси
Кинетическая Кх энергия двухзвенного механизма со смещением оси определяется выражением
К; = 1 • Тг (б; • I; • Бххт )• &х • 4х =
1 2 К + К 1
— • а +—-- +—
6 8 2
• <7х • тх.
Рассмотренный алгоритм является базовым для сборки уравнений кинетической энергии, необходимых для построения механической модели многозвенных механизмов. Сборка уравнений проводилась с использованием среды графического программирования LabVIEW.
© Панков Р. Э., Ручкина Н. Л., Ручкин Л. В., 2О1О
О
