Система автоматического выделения и фильтрации следа частиц.

Задача выделения треков частиц — одна из первых классических задач обработки изображений. В частности, в свое время именно эта задача породила исследования по выделению прямолинейных объектов на изображениях, а также инициировала разработку ряда структурно-лингвистических методов распознавания образов.

В данном случае речь идет не об анализе изображений траекторий физических частиц атомного или субатомного уровня, а об исследовании картины массового истечения горячих частиц макроуровня в специальном физическом эксперименте. При этом, хотя регистрация изображений движущихся горячих частиц производится при помощи скоростной видеосъемки, за время экспозиции видеокамеры частицы все равно успевают пройти значительное расстояние, в результате чего их образы на цифровом изображении представляют собой размытые прямолинейные отрезки. По длине получившегося отрезка-следа можно судить о скорости, по его толщине - о размере, а по яркости - о температуре соответствующей частицы. Специфика анализа изображений в данной задаче связана с тем, что, во-первых, среди множества прямолинейных объектов необходимо выделять только те отрезки, которые удовлетворяют ряду условий (находятся в фокусе камеры и не пересекаются с другими треками, во-вторых, измерения параметров треков необходимо производить с субпиксельной точностью, поскольку разница в толщине треков порядка нескольких десятых долей пиксела в данном случае соответствует различным типоразмерам частиц в объектном пространстве Разработанная система компьютерного зрения позволила автоматизировать процесс обработки и анализа 12-битных цифровых изображений следа частиц, полученных скоростной фотосъемкой.

Система обеспечивает надежное выделение следа частиц с субпиксельной точностью и их фильтрацию согласно следующим параметрам:

- минимальная и максимальная длина следа частицы;

- максимальная интенсивность по длине следа;

- поперечный размер следа частицы с учетом угла следа;

- угол наклона следа частицы относительно границ изображения.

Частицы с пересекающимся следом или частицы на границах изображения отфильтровываются.

Система также содержит универсальное средство анализа цифровых изображений, позволяющее строить гистограмму, проекции и профили изображения, применять к изображению как стандартные, так и произвольные LUT преобразования, отображать значения интенсивности изображения в виде трехмерной поверхности и т. д.

На рисунках 6 и 7 показаны результаты обработки. На рисунках выделены треки частиц, удовлетворяющие заданным параметрам.

Система автоматизированного бесконтактного измерения объема круглых лесоматериалов.

Задача измерения объема лесо- и пиломатериалов является одной из чрезвычайно актуальных задач в области лесозаготовки и деревообрабатывающей области в целом. К качеству и составу поставляемых лесоматериалов в мире предъявляются достаточно высокие требования, что определяет необходимость контроля объема и параметров поставляемых партий лесоматериалов на всех этапах их производства и транспортировки - от заготовки до непосредственной поставки потребителю. При этом наиболее распространенные на сегодняшний день ручные методы измерений (при этом измеряются габаритные размеры связки древесины, после чего объем связки определяется по табличным формулам) обеспечивают результаты с погрешностью до 25-30%. Бесконтактные методы измерения объема лесоматериалов методами машинного зрения и цифровой фотограмметрии позволяют обеспечить точность измерения объема связки порядка 3-5%, что дает несомненный и существенный экономический эффект.

Разработанный аппаратно-программный комплекс предназначен для проведения дистанционных измерений параметров пачки древесины па основе стереометрической съемки.

Состав комплекса:

- персональный компьютер;

- плата захвата и оцифровки изображений;

- две цифровые видеокамеры высокого разрешения;

- специальное программное обеспечение.

Функции комплекса:

- просмотр видеоизображения с левой и правой камеры на мониторе компьютера;

- захват и оцифровку видеоизображений и сохранение их в файлы;

- проведение измерений трехмерных размеров объекта в ручном режиме;

- поиск границ среза ствола и расчет его площади в полуавтоматическом режиме;

- поиск всех срезов стволов в пачке расчет их площадей в автоматическом режиме;

- поиск границ пачки древесины расчет ее площади в автоматическом режиме.

Характеристики комплекса:

- точность измерения линейных размеров отдельных торцов стволов - 1%;

- время получения и обработки одной стереопары в автоматическом режиме - 0,5 мин;

- вероятность автоматического выделения каждого отдельного торца ствола - 0,95.

На рисунках 8-10 продемонстрирована работа системы бесконтактного измерения круглых лесоматериалов. На рисунке 8 показан внешний вид пачки древесины, на рисунке 9 — исходная стереопара, а результаты анализа трансформированного изображения — на рисунке 10.