Атомное число вещества управляет обработкой изображения в рентгено-телевизионной системе Papiscan 500 EPX, представленной на «Интерполитех-99». В отличие от рентгено-телевизионных систем, отображающих все органические субстанции в оранжевом цвете (в результате чего наркотики и взрывчатка, входящие в органическую группу наравне с бумагой, кожей, мылом и т.д., также отображаются в оранжевом цвете), в данной системе субстанции, имеющие специфические характеристики наркотиков или взрывчатки, отображаются в красном цвете, в котором же могут быть идентифицированы валюта и золото. На рисунке показано выделение красным цветом взрывчатого вещества.
Мультиэнергетический модуль системы определяет атомные числа Z (подразделяя их на низкое Z, среднее Z. и высокое Z) с точностью 0,5 Z. Функция «удаление органики/неорганики» позволяет «осерять» материалы с высоким атомным числом, улучшая видимость материалов с низким атомным числом. «Псевдоцвет» представляет различные плотности различными цветами. «Изменяемое удаление цветов» улучшает избирательность. Проникающая способность детектора: через сталь — на 25 мм, через воду — на 35 мм. А. П. Барсуков, журнал "ТКТ" № 3, 2000 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

14/10/2010. Новые 1/2" CCD цветные видеокамеры TK-C9510E и TK-C9511EG. Камеры разработаны для решения задач видеонаблюдения, особенно в условиях плохого освещения.
DОбе модели оснащены автоматическим противотуманным режимом, который поможет получить четкое и резкое изображение в неблагоприятных погодных условиях, таких как туман, дождь, дымка.
Также в камерах применена улучшенная функция расширения динамического диапазона ExDR “Plus”. Это значит, что камеры смогут выдавать четкую картинку даже для объектов в зоне сильного контрового освещения. Для осветления особо темных участков изображения в камерах имеются функции Dual Shutter и АРУ.
Новые модели имеют восемь различных предустановок сцен, что поможет быстрее настроить камеры при монтаже. Настройки сцен выбраны под типовые условия наблюдения. Вот некоторые из них: день, ночь, wide-D, трафик, анти-туман. Каждая настройка может быть подстроена с учетом конкретного применения камеры.
TK-C9510E и TK-C9511EG могут управляться удаленно по интерфейсу RS-485. Также в камерах реализована поддержка протоколов JVC, Pelco P/D для простоты интеграции в имеющиеся системы управления. Переключение между протоколами осуществляется через тревожный вход.

МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНО-ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ (В. А. Карачинов, А. О. Разумовская, И. Г. Джеренов, НовГУ им. Я. Мудрого, Великий Новгород); THE OPTIMISATION METHOD OF THE LASER-TELEVISION SYSTEM’S ENERGY FEATURES (V. A. Karachinov, A. O. Razumovskaya, I. G. Jerenov, NovSU named after Yaroslav The Wise, Novgorod the Great) По докладу на 17-й Международной научно-технической конференции «СОВРЕМЕННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ»
Системы неразрушающего контроля и технической диагностики приобретают все большее значение на производствах различного профиля. Значительная часть подобных систем строится с использованием телевизионных средств. Удобны и достаточно широко распространены диагностические приборы на основе лазерно-телевизионных систем (ЛТС). Они могут использоваться, к примеру, для дистанционного зондирования атмосферы, фотографирования объектов, измерения свойств веществ.
Определенный интерес представляют теневые ЛТС, в том числе, построенные по методу Теплера, которые, как известно, не вносят искажений в исследуемые процессы и явления, отличаются безынерционностью и высокой чувствительностью. Кроме того, современная элементная база позволяет изготовить их в малогабаритном исполнении, что особенно актуально в системах экспресс-диагностики.
Важно помнить, что использование зондирующего лазерного излучения может причинить непоправимый вред глазам оператора. Поэтому, с точки зрения техники безопасности, мощность лазера, применяемого в установке должна быть минимальной. Однако, при неизменной освещенности основного объектива фоновым дневным светом с уменьшением мощности излучения от источника Ф_е,пзс падает освещенность фотоприемника (ПЗС-матрицы) и снижается контраст изображения. При этом суммарная освещенность фотоприемника не должна выходить за пределы рабочих освещенностей.
Таким образом, целью расчета являлось определение зависимости освещенности ПЗС-матрицы и контраста теневого изображения от мощности источника лазерного излучения, ширины открытой части изображения щели (т.е. от положения оптического ножа) при различных освещенностях основного объектива фоновым дневным светом. А также определение минимальной мощности лазерного излучения от источника, требуемой для формирования изображения высокого контраста (К > 0,5) и среднего контраста (К ~ 0,2-0,5) при различных уровнях освещенности основного объектива.
Методика разрабатывалась применительно к ЛТС «Луч-К» [1,2], оптико-геометрическая модель которой была разработана в ходе исследования (рис.1).
Рис. 1 - Оптико-геометрическая модель ЛТС «Луч-К»
И – источник света (полупроводниковый лазер λ = 0,63 мкм); К – коллиматор; Я – ячейка с оптической неоднородностью; СФ – красный светофильтр КС10; О – основной объектив «Юпитер-8» (фокусное расстояние: f = 52 мм; диаметр входного, выходного отверстия: D = 26 мм; коэффициент светопропускания τ_об = 0,81); ПЗС – ПЗС-матрица; F – фокальная плоскость основного объектива О; τ_к – коэффициент светопропускания коллиматора; τ_атм – коэффициент светопропускания атмосферы; τ_об – коэффициент светопропускания основного объектива.
В фокальной плоскости объектива К коллиматорной части теневого прибора находился когерентный источник света конечных размеров И (портативный полупроводниковый лазер с длиной волны λ = 0,63 мкм мощностью Ф_е,ист = 3 мВт). Излучение передавалось по открытому оптическому каналу. Форма источника света протяженная (щелевой источник с размерами 2 мм * 5 мм). Считалось, что объектив К безаберрационный, поэтому от каждой точки источника выходила плоская световая полна. Пренебрегая дифракционными явлениями на оправе объектива коллиматора, размер плоской волны считали неограниченным. Коэффициент светопропускания объектива коллиматорной части К ЛТС был принят равным единице. Пучок лазерных лучей, проходя путь до ПЗС-матрицы теневой телевизионной камеры, испытывал ослабление (поглощение и отражение) в среде распространения, в светофильтре СФ, установленном перед основным объективом, и в основном объективе О. При расчете ослабления энергии излучения было учтено влияние оптической ячейки Я (две стеклянные стенки толщиной 2,5 мм) – отражение и поглощение; слой дистиллированной воды толщиной 64 мм – поглощение). Коэффициент светопропускания атмосферы τ_атм на пути лазерного излучения был также принят равным единице (толщина воздушной прослойки слишком мала для того, чтобы заметно ослабить его мощность). В фокусе основного объектива О ЛТС находится ПЗС-матрица. В фокальной плоскости F основного объектива О был размещен оптический нож (край ножа прямолинейный, ровный, не создает искажения лучей на своей границе). Перемещая оптический нож перпендикулярно оптической оси теневого прибора, можно было изменять степень перекрытия изображения открытой части щели, формируемого на ПЗС-матрице, а следовательно, и ее освещенность. Учитывалось, что когда освещенность ПЗС-матрицы превышает предел насыщения, изображение получается засвеченным. Если же освещенность ниже порогового значения, количество фотонов, достигающих сенсоров, становится недостаточным для формирования изображения.
Максимальная ширина изображения открытой части щели в плоскости ПЗС-матрицы составляла приблизительно 4 мм. Освещенность ПЗС-матрицы при ширине изображения открытой части щели менее 0,5 мм близка к пороговому значению и мало пригодна для проведения исследований. Освещенность основного объектива ЛТС дневным светом в лабораторных условиях составляла E°_ДС ≈ ≈100 лк. Таким образом, согласно расчетам, освещенность ПЗС-матрицы лазерным излучением в лабораторных условиях была соизмерима с фоновой освещенностью дневным светом. Поэтому для фильтрации фонового освещения перед основным объективом оптической системы был помещен абсорбционный красный светофильтр КС10. Таким образом, в оптическую систему попадало излучение с длиной волны λ > 600 нм.
Формула (1) позволяла найти наилучшие условия проектирования светящегося тела источника света на осветительную щель теневого прибора. Освещенность изображения на ПЗС-матрице E_ν,пзс может быть определена по формуле, [3]:
, (1)
где Ф_об – световой поток в люменах, попадающий в объектив; α – апертура основного объектива, (α ≈ 2R/f); ξ – ширина открытой части изображения осветительной щели; τ_об – коэффициент пропускания света оптической системой теневого прибора; l – средняя ширина источника света в направлении, перпендикулярном щели теневого прибора; μ – масштаб изображения неоднородности; μ’ – масштаб изображения источника света; R – радиус основного объектива теневого прибора.
Были проведены расчеты зависимости освещенности ФПЗС-матрицы теневого прибора лазерным излучением E°_пзс от ширины открытой части изображения оптической щели ξ ~ 0,5-4 мм при изменении мощности лазерного излучения от источника Ф^е_ист в диапазоне ~ 0,3-3 мВт. [4] Аналогичным образом рассчитывалась освещенность ФПЗС-матрицы E°_пзсДС, создаваемая фоновым дневным светом. С учетом суммарного уровня шума и фоновой освещенности основного объектива дневным светом были построены графики зависимости контраста изображения контролируемой оптической неоднородности от ширины изображения осветительной щели при различных мощностях источника излучения Ф^е_ист и освещенности основного объектива ЛТС фоновым дневным светом E°_ДС.
Для проверки достоверности разработанной оптико-геометрической модели ЛТС «Луч-К» было проведено экспериментальные исследования контраста теневых изображений оптической неоднородности, полученных с помощью специализированного программного обеспечения, и последующее сравнение экспериментальных и расчетных данных.
Разработанная методика энергетического расчета позволила оценить контраст теневого изображения в зависимости от мощности источника излучения, фоновой освещенности дневным светом основного объектива ЛТС и ширины открытой части изображения осветительной щели (положения оптического ножа) и может быть применена для оптимизации энергетических характеристик ЛТС.
Литература
1. Карачинов В.А., Ильин СВ., Торицин С.Б. Лазерно - телевизионная система исследования конвективных потоков // Вестник НовГУ им. Я. Мудрого. Сер. Техн. науки. Великий Новгород. 2003, № 23 , С 86-91.
2. Свидетельство 2005611975 РФ. Программа визуализации и расчета распределения температур конвекционных потоков (Termo Vision 0.5) / Ильин С. В., Торицин С. Б., Карачинов В.А. // " Программы для ЭВМ, базы данных, топологии ИМС" О.Б. 2005, №4 (53 ).
3. Васильев Л. А. Теневые методы. М.: Наука, 1968. 400 с.
4. Крутик М. И., Майоров В.П. Люмены, канделы, ватты и фотоны. Различные единицы – различные результаты измерения чувствительности телевизионных камер на основе ЭОП и ПЗС, журнал «Специальная техника», № 5, 2002 г.

Слагаемые машинного зрения (научный комментарий к статье "Кинематограф и его роботы...).
▪ Субпиксельное оценивание перемещения дискретных изображений (Научно-конструкторское бюро вычислительных систем, г. Таганрог). В задачах наблюдения за удалёнными или медленно движущимися объектами возникает необходимость получения оценок текущих координат дискретных изображений с погрешностью, существенно меньшей размеров элементарного фрагмента изображения - дискретного элемента (ДЭ). Оценки координат с такими свойствами условно назовём субпиксельными. Принципиальная возможность получения субпиксельных оценок координат перемещающихся изображений следует из того, что даже при малых перемещениях непрерывного распределения яркостей изображения объекта на дискретной матрице элементов фотоприёмного устройства (ФПУ) распределение уровней сигналов элементов ФПУ меняется. Из-за относительно малой величины указанных изменений следует ожидать, что субпиксельные оценки координат могут обладать приемлемыми свойствами при достаточно больших отношениях сигнал/шум.
Субпиксельные оценки координат могут быть получены на основе максимума отношения правдоподобия в условиях, когда процесс формирования изображения в ФПУ сопровождается воздействием аддитивного гауссова белого шума. Оценка перемещения известного изображения может быть получена из уравнения правдоподобия, если предположить, что при малых перемещениях прогнозируемое изображение может быть представлено первыми двумя членами ряда Маклорена. Учитывая это представление, переходя к дискретным изображениям, получим выражение линеаризированной оценки максимального правдоподобия (ЛПМ). ЛПМ оценка, в силу сделанных предположений, является асимптотически несмещенной, однако, с ростом оцениваемого параметра и увеличения широкополосности изображения объекта её свойства быстро ухудшаются вследствие нарастания смещения, зависящего от неизвестных характеристик изображения. Кроме того, в практических приложениях точное изображение объекта как правило неизвестно, а в качестве него используется его оценка, например, в виде изображения объекта в одном из предыдущих кадров. Вследствие этого, свойства ЛПМ оценок существенно зависят от формулы численного дифференцирования.
Субпиксельные оценки могут быть получены на основе аналитической аппроксимации функции сходства изображений. В задачах определения координат дискретных изображений широко распространён корреляционно-экстремальный подход, заключающийся в определении координат объекта по положению экстремума функции сходства эталонного и текущего изображений объекта. Непосредственное применение вышенайденных оценок даёт возможность определения координат с дискретностью 1 ДЭ, что не соответствует поставленной задаче. Тем не менее, использование этого подхода для получения субпиксельных оценок координат является привлекательным ввиду наличия хорошо отработанных программно-аппаратных средств, реализующих процедуры оценки сходства изображений.
Для этого корреляционно-экстремальные (КЭ) оценки координат могут быть модифицированы как МКЭ оценки, позволяющие определять координаты дискретных изображений с субпиксельной точность и не накладывающие на изображение объекта дополнительных по сравнению с КЭ оценками ограничений.
МКЭ оценки исследовались средствами полунатурного моделирования. Изображение объекта формировалось на экране монитора ПЭВМ1, параметры яркости и перемещения изображения задавались программно. Изображение объекта с экрана ПЭВМ1 записывалось цифровой видеокамерой и вводилось в ПЭВМ2, использовавшуюся для моделирования и определения свойств МКЭ оценок. Расстояние между монитором ПЭВМ1 и фокусное расстояние видеокамеры определялось таким образом, чтобы минимальное перемещение изображения на мониторе ПЭВМ1 соответствовало 0,025 ДЭ видеокамеры. Отношение с/ш на изображениях от видеокамеры было около 40.
Для исследования оценок при более низких отношениях с/ш ни изображения программно накладывался пространственно некоррелированный гауссов шум. По результатам эксперимента в МКЭ оценке практически не проявляются эффекты, обусловленные дискретностью изображений. Максимальная погрешность МКЭ оценки при отношениях с/ш, больших 6-8, оказывается значительно меньше 1 ДЭ.
(По материалам конференции “Цифровая обработка сигналов и её применение”) А. П. Барсуков, журнал "ТКТ" № 5, 2002 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

Дежавю - "болезнь" машинного зрения. "ТКТ" на протяжении ряда номеров успел рассказать лишь о части российских и зарубежных разработок в области машинного зрения. Но уже по ним видно, как сильно оно будет распространено. И отсюда вопрос: кто и как будет оценивать показания устройств машинного зрения? Если как сегодня среднестатистический человек (думающий не столько о должностных обязанностях, сколько о мизерной зарплате, бытовых неурядицах, сексуальной неконкурентоспособности и т. п.), результат известен: от Чернобыля до сбитого украинской ракетой российского авиалайнера. Удивительно, что сбит только один самолёт - хотя есть еще аварии по вине диспетчеров. Кто обучал операторов РЛС знает, что число тех, из кого можно составить расчет РЛС в природе ограничено: там, как и на других операторских постах нужны особые способности. А если для обслуживания машинного зрения множить число людей-операторов, общее качество резко ухудшится и эффект получится разрушительный.
Человеческий фактор причина многих катастроф. Но почему ледокол "Ермак" служил с 1899 по 1963 гг. в тяжелейших условиях и никто из рулевых не утопил его? Потому, что построивший его С. О. Макаров во время первого же похода в Арктику в 1899 г. обеспечил корабль, говоря современным языком, "визуальными шаблонами технологического процесса". То есть, адмирал заснял на кинопленку процесс форсирования тяжелых льдов, а затем сделал покадровый анализ и составил технологическую карту ледокольного маневра. Примерно так должно быть сегодня смоделировано поведение объектов повышенной опасности в экстремальных условиях. Но сделать это оказалось некому. И не потому, что в кинематографе нет специалистов, а потому, что их социальный статус невысок. Ведь Макарову удалась та арктическая киносъёмка потому, что он был адмирал и обладал властью, необходимой, чтобы санкционировать съёмки не с борта, а с ледовых торосов, что было рискованно и дорого (лишний расход топлива и механизмов). Точно также организация других научных съёмок требовала немалого властного ресурса. Так, В. Н. Лебедев, создавший цикл фильмов о микроорганизмах был профессор, лауреат Сталинской премии. Огромный фонд медицинских фильмов создан под личным руководством первого президента АМН, Героя Соцтруда академика Н. Н. Бурденко. Производство научных фильмов о сельском хозяйстве было всерьёз развёрнуто после доклада Н. С. Хрущева 03.11.53 г. на Пленуме ЦК КПСС. То есть, всегда инициатор - самостоятельный человек. А на всей нашей "Черноморской кинофабрике" один самостоятельный человек, да и тот - Никита Михалков.
Визуальные технологические шаблоны - ценная интеллектуальная собственность, что прекрасно понимал адмирал Макаров, написавший в книге: "Я хотел взять одного профессионала, но он требовал, чтобы снимки принадлежали ему, и не соглашался итти за деньги. Я вовсе не хотел дать ему материал для показывателей в кафе-шантане и потому решил, что мы сами займёмся этим делом" (что и поручил лейтенанту Шульцу). В СССР научно-технические киноматериалы были госсобственностью и потому киностудии вроде "Центрнаучфильма" без принципиальных проблем вели съёмки межотраслевого и межведомственного характера. Сейчас вроде бы снова капитализм, но где гарантии прав интеллектуальной собственности, если государству трудно обеспечить даже сохранность гостайн?
Конечно, традиции советской науки играют свою роль: так, фильмы В. Н. Лебедева о микроорганизмах нашли продолжение в шаблонах, на которых основана работа микровидеотестера, представленного на выставке "Медтехника-2002". Прибор служит для автоматической диагностики возбудителей инфекционных и паразитарных заболеваний - то есть, опасных для человека простейших: класс, представителям которого в человеческом обществе посвящена теория Ломброзо и поэтому можно говорить о её победе (хотя и так было ясно, что если бы Ломброзо, выдвинувший положение о существовании особого типа человека, предрасположенного к совершению преступлений в силу определённых биологических признаков, так уж сильно ошибался, то не вошел бы в историю). Ломброзо, выведя шаблоны черт преступников и других типов людей, утверждал, что должна существовать аналогия между карательной деятельностью государства, охраняющей социальную жизнь, и теми реакциями, которые обнаруживают как животные, так и растения на испытываемые ими внешние воздействия.
В. К. Случевский, современник Ломброзо, пишет, что на брюссельском (1892 г.) международном уголовно-антропологическом конгрессе Ломброзо "встретил решительных противников прежде всего со стороны криминалистов, восставших против попытки уничтожения основ существующего уголовного правосудия и замены нынешних судей-криминалистов судьями новой формации, навербованными из среды представителей естественнонаучных знаний". Аналогично, микровидеотестер являет собой новый вид медтехники, основанной на машинном зрении, которая заменит нынешних медиков-чиновников медиками-системщиками. Симптоматично, что создание микровидеотестера совпало по времени с принятием закона об электронной цифровой подписи, в связи с которым зампред Комитета Госдумы по информационной политике А. Шубин отметил важность того, что ЭЦП стала аналогом традиционной подписи именно физического лица, и теперь можно ввести такое дистанционное медицинское обслуживание, когда в сертификате подписи будет сделана запись: "для выдачи рецептов" (до 90% функций медиков - это монопольная привилегия выписать рецепт, справку, разрешение и т. п. блага). Практически, благодаря закону об ЭЦП замена чиновника уровня вплоть до замминистра возможна на обычную АСУ; должности же от замминистра и выше принадлежат к политической иерархии и поэтому автоматической замене на компьютерную систему не поддадутся.
Проверить теорию Ломброзо каждый сможет на себе после внедрения в быт видеотелефонии, основанной на передаче по узкополосным линиям аватаров (говорящих голов), повторяющих внешность и мимику абонента. Не зря говорится, что один раз увидеть лучше, чем 100 услышать: со многими мы не стали бы говорить по телефону, зная как они выглядят, априори имея в сознании шаблоны по теории Ломброзо. Много разочарований и когда встречаются после анонимного общения по Интернету. Во избежание недоразумений вводятся аватары-портреты, скрупулёзно копирующие мимику. И абонентам придётся тщательно работать над своим лицом перед выходом на связь. Не все это смогут и для них есть аватар-маска (копия знаменитости, например). Но в мире капитализма, когда предательства приходится ожидать от самых доверенных людей, прячущийся под маской, вызывает, как минимум, дополнительные сомнения. Маска скорее присуща анонимному шантажисту (аналогично, проверено, что тот, за кого всегда отвечает автоответчик, может подвести). Поэтому главное в технологиях аватаров - точность передачи мимики как демонстрация открытости и честности. Лицо - самый естественный документ и, не видя его, трудно доверять. В то же время, маски имеют свою историю и толкования, поэтому их применение чревато самыми неожиданными оргвыводами, поскольку традиционно они - атрибут актёров и злодеев.
Создание робототехники на основе машинного зрения - это продолжение борьбы биологических видов, не прекращавшейся никогда. Лицо, имеющее право принятия решений - это биологический вид, противоположный лицу, за которое кто-то решает, причем слишком часто решает либо ошибочно (если оператор), либо в свою пользу (если чиновник). Защитный рефлекс от тех, кто неправильно решает - робототехника, преимущество которой отметили Стругацкие еще на заре первых ЭВМ: "Машина не должна думать. Машина должна ездить". Машина, будучи исполнителем, не должна сама принимать решения: их может и должен принимать только потребитель услуги.
Дороговизна печатных плат связана с тем, что в большинстве случаев контроль качества монтажа поверхностных элементов выполняется визуальным способом: по форме мениска припоя на контактах судят о качестве паяного соединения. То есть, чтобы выявить среди тысяч хороших плат одну бракованную задействована армия контролёров, чьё зрение дешевле заменить машинным. Как переходный этап созданы стереоскопические системы визуального контроля, дающие объёмную картинку каждого мениска. Когда контролировать будут роботы на основе шаблонов из постоянно корректируемой библиотеки, докладывая о характере дефекта (синтезированной речью - как на сеансе спиритизма) единственному оставшемуся в цеху человеку-оператору, тот примет решение, глянув в ту же стереоскопическую систему. В этом и смысл создаваемого стереоскопического компьютерного зрения - сделать машинное зрение "человекоподобным", чтобы человек мог перепроверять его для принятия окончательного решения.
В данном примере решение примет не исполнитель, а как бы представитель потребителя на основе диалога с машиной. Чиновник же - это антипод диалоговой системы, и в то же время, он - система машинного зрения в том смысле, что бездушно оценивает для себя посетителя по его внешним признакам. Чиновник, будучи, по сути, исполнителем, должен не принимать решение, а вести диалог с посетителем. Конечно, он мозг, но даже мозг ведёт диалог с ампутированной конечностью, чтобы работал электронный протез. Основа же диалога в системе машинного зрения - это цветовые и геометрические шаблоны, позволяющие ей дать оценку не в категоричной а в рекомендательной форме.
Проблема диалога с должностным лицом видна из ГОСТ 7.0-99 "Информационно-библиотечная деятельность, библиография", согласно которому информационная услуга есть "предоставление информации определённого вида потребителю по его запросу" - вне связи с его предполагаемой потребностью. А стандарт потому и закон, что он (международный, государственный, отраслевой) формируется из наиболее распространённых точек зрения наиболее влиятельных специалистов. "Чтобы правильно задать вопрос нужно знать большую часть ответа" - сказано в рассказе Шекли "Верный вопрос": в рассказе никто и не получил ответа на свои вопросы, поскольку Ответчик не счел нужным вступить со спрашивающими в диалог, задавая наводящие вопросы. Так и в жизни: посетитель не знает большей части ответа, а должностное лицо знает, но, поскольку вести диалог закон его не обязывает, оно будет намекать на благодарность. АСУ тоже будет знать, но она будет стараться услужить клиенту, ведя диалог "на равных". Чиновник среди посетителей равных не признаёт: он, так же как и софт, выставляет приоритеты, но, в отличие от софта, руководствуясь страстями. Диалог требует бесстрастности, которой обладает, например, ОС Windows. Проблема диалогового машинного зрения - это проблема операционной системы. Главные (и потому самые богатые) люди в робототехнике - это создатели диалоговых ОС типа Windows, на которую уже сейчас весь мир молится благодаря её способности к диалогу по принципу "Чего изволите?": Windows 98 может установить на свой ПК даже школьник, избавленный ею от бремени приглашать полуграмотных "знатоков". Эволюция Windows (9x/Me-NT4.0-2000 Professional-XP Professional) идёт как раз в сторону усовершенствования системы диалога. Конечно, потребители мучаются с Windows, но они должны гордиться, что им разрешено корпорацией финансировать и тестировать будущую универсальную ОС (робота для "каждой кухарки"). Всё это - бесконечный НИОКР за счет потребителя.
За прогресс всегда платит простой человек и его никогда не щадили. Так, авторы нелепых финансовых реформ в качестве подопытных кроликов употребили бухгалтеров малых предприятий - но и врачи-нацисты ставили опыты на узниках концлагерей. По числу анекдотов о себе Windows перегнала Штирлица, и один из последних связан с XP. Система распознавания голосовых команд Microsoft Speech API прячется в директории Windows в файле под именем sapisvr.exe: будучи активизирована, она пытается распознать любой шум, поступающий с микрофонного входа или сгенерированный звуковой картой, преобразовывая его в непредсказуемые команды управления.
Тем не менее, анализ названных ОС говорит о нарастании роботизации обработки визуальной информации, благодаря чему любую стадию любых процессов можно будет пропаспортировать шаблонами по примеру звукотехнических фирм, создававших звуковые процессоры, записывая акустику в лучших залах мира и составляя шаблоны "дежавю" ("это уже было").
Цифровая обработка звукового поля - технология разработанная фирмой Yamaha для измерения звуковых полей и акустических характеристик концертных залов, джазовых клубов и других помещений, предназначенных для зрелищ. Фирма создала волновой акустический датчик, позволяющий проводить точные замеры параметров вышеназванных помещений. В дальнейшем данные замеров знаменитых залов по всему миру накапливались в микросхемах обработки сигнала, что позволяет усилителям и ресиверам Yamaha воссоздавать оригинальные звуковые поля - вплоть до известного кафедрального собора.
Довольно богатой палитрой оперируют в одной лишь из операций по термической обработке металлов - отпуске стальных деталей, закалённых на мартенсит (самая твёрдая и самая хрупкая структура эвтектоидной стали), снижающем остаточные напряжения и уменьшающем хрупкость стали. При отпуске образуются различные состояния стали с теми или иными свойствами - в зависимости от температуры нагрева. Если при т. н. "низком" отпуске детали нагревают на воздухе, то для контроля температуры пользуются цветами побежалости, появляющимися на поверхности детали в связи с интерференцией белого света в плёнках окисла железа. В градусах Цельсия это: светло-желтый - 220, соломенно-желтый - 240, коричнево-желтый - 258, коричнево-красный - 265, пурпурно-красный - 275, фиолетовый - 285, васильково-синий - 295, светло-синий - 315, серый - 330 и выше. Понятно, что если определять это "на глазок", возможны ошибки и детали будут выходить из строя - что и происходит. Здесь уместнее цветовые шаблоны для систем машинного зрения. Помимо цветов побежалости есть цвета каления, которыми светится металл, нагретый до температур порядка 1300 град. которые определять глазом вообще бессмысленно.
Отметим, что температуре 265 град. соответствует именно "коричнево-красный", а не красно-коричневый цвет. Это пример навешивания ярлыков теми, кто искаженно воспринимает жизнь. Ярлык, как и штамп - субъективистская интерпретация понятия "шаблон", которое часто воспринимается как порицание, но сейчас оно - основа робототехники. Взяв в качестве шаблона работы художников-футуристов (футуризм культивировал эстетику машинной индустрии), получим шаблон для машинного зрения, смотрящего в будущее. Аналогично, научная фантастика дала массу шаблонов, легших в основу последующих конструкций. Литературовед Ю. Лотман, практиковавший структурный анализ художественных произведений, исследуя их с точки зрения семиотики, изучающей свойства знаковых систем в человеческом обществе, сказал, что искусственный интеллект - это книга. Действительно, книга - это операция сравнения с тем, что есть, или было, или будет (в случае фантастики). "Перевести глубоко личные чувства на язык жанровых формул", - сказал Лотман, сформулировав этим критерий ассоциативного мышления, в основе которого - те же шаблоны. С навешиванием ярлыков нельзя спешить, называя непонятное фашизмом, как это произошло с футуризмом или с последователем Ломброзо криминалистом Ферье, чьи наработки (уже после его смерти) вошли в УК Италии при Муссолини.
В силу того, что множество профессий основаны на тонкостях различения цвета, принятие международного стандарта sRGB предопределило XXI век как век снятия всех возможных цветовых шаблонов во всех областях жизни. Медики по аномалиям цвета тканей человека (животных, растений), выявленным при сравнении с шаблонами, диагностируют заболевания. Кухню роботизируют, снимая все стадии кулинарных конкурсов для нарезки на шаблоны. По шаблонам отслеживается созревание различных культур в различных условиях и это означает роботизацию сельского хозяйства, которая уже началась. В Волгоградской области, где зону рискованного земледелия заселяют китайцы ввиду нехватки местного населения, создан сельхозробот на 8 ногах; электродвигатель с дизель-генератором обеспечивает скорость до 1 км/час, грузоподъёмность 2 т, цена 30 тыс. у. е. (таков порядок цен: отечественный манипулятор-сапёр стоит 80 тыс. у. е.).
Процесс "шаблонизации" должен оформиться где-то к 2010 г. (когда появится микропроцессор с тактовой частотой 20 ГГц), высвободив в развитых странах порядка 1 млрд. работников, одновременно на порядок снизив себестоимости. Основной функцией людей станет кропотливо, как пчелы, собирать шаблоны, идентифицировать и сдавать в соты-архивы, объединённые телекоммуникациями. Причем робот идентификацию выполнять не сможет ввиду маловероятности создания искусственного интеллекта. Здесь уместно вспомнить высказывание ученого Лебедева: "Книжный шкаф знает больше меня, но не он физик, а я".
Казалось бы, для России, с её драматичной демографической ситуацией, вопрос №1 - антропоморфные машины, и не просто "русскоязычные", а и распознающие образы "местного происхождения". Тем более, за рубежом есть примеры интеллектуальных систем с высоким уровнем распознавания зрительных и звуковых образов: андроид SDR-4x (Sony), робот для вечеринок Asima (Honda), музейные роботы (Mitsubishi Heavy Industries). Но в них и заключен ответ: у нас нет достаточно крупных электронных корпораций, способных работать системно (ведь робот - это многопрофильная система). Да, кое-что делается, но для такой страны это - капля в море. Неприятие роботизации - это страх за рабочие места: для себя, родни, гарема (поэтому, видимо, на телевидении не внедряются виртуальные ТВ-ведущие). Виртуальные работники становятся реальными, когда вытесняют людей с их рабочих мест. Но прогресс затормозить нельзя - от него можно только отстать: бюрократы-луддиты сделали всё, чтобы в СССР не появился свой Билл Гейтс и теперь мы зависим от американских операционных систем, которые на самом деле и есть атрибут мирового господства, а вовсе не то, чем увлечены т. н. "политологи". И вскоре понадобится астрономические суммы, чтобы либо покупать визуальные шаблоны машинного зрения для всех отраслей за рубежом, либо срочно создавать, используя даже базу умирающих киностудий. А. П. Барсуков, журнал "ТКТ" № 6, 2002 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

Слагаемые машинного зрения (продолжение; начало в “ТКТ” №№ 5 и 6 за 2002 г.).
▪ Метод компактного представления изображений, основанный на разбиении на плоские примитивные элементы - гранулы. Одним из подходов, обеспечивающих одновременно компактификацию, обработку и распознавание различных классов изображений на единой математической основе, является представление изображений в виде двумерных неприводимых элементов, называемых гранулами. Ранее был развит метод распознавания изображений путём приближения минимальными неприводимыми элементами по Грассману. Однако, этот метод нуждается в совершенствовании для лучшего представления изображений объектов со сложными криволинейными очертаниями, а также для достижения инвариантности представления информации как для смещения исходных изображений, так и для поворотов их вокруг произвольного центра. Авторы предложили метод отображения сложных объектов на множестве гранул с помощью наложения сеток. Способом выделения непроизводных элементов является использование сеток, наносимых на изображение, при этом линии сеток разбивают изображение на непересекающиеся элементы. Показано, что при обработке и распознавании размытых малоразмерных изображений оптимальное количество гранул не превышает 50. (Таганрогский государственный радиотехнический университет)
▪ Полигональное представление контура является во многих случаях наиболее эффективным и удобным представлением в задачах анализа и распознавания объектов сложной геометрической формы. При этом вершины такого полигонального представления называют контрольными точками (КТ) и возникает задача выбора их положения из некоторого заданного множества возможных. Авторы для этого вводят понятие нечеткой меры информативности контура, на основе чего рассматриваются различные алгоритмы выделения КТ. При цифровой обработке зашумлённых изображений объектов возникают задачи их оптимального описания и последующего распознавания. Для этого согласно идеологии теории распознавания образов необходимо выбрать систему признаков, которая была бы инвариантна относительно некоторого множества преобразований образов. В качестве такого векторного описания образов часто выбирают полигональное представление контура с вершинами в КТ. Чаще всего в качестве КТ выбираются характерные точки кривых, составляющих изображение: точки, где наблюдаются максимумы кривизны, точки перегиба и пр. Однако, зашумлённость изображений не позволяет получить достаточно точные статистические оценки указанных дифференциальных характеристик кривой. Эти соображения приводят к теоретическим построениям иного плана, в которых вводятся оценки информативности контура, рассматривается погрешность аппроксимации контура полигональным представлением и пр. (Таганрогский государственный радиотехнический университет)
▪ Эвристический метод обнаружения, основанный на сформулированной модели локальных неоднородностей на зашумлённых изображениях. При построении поисково-спасательных систем наблюдения возникает необходимость обнаружения на изображении локальных неоднородностей, форма которых неизвестна. При этом входной информацией для процедуры обнаружения служит полутоновое дискретизированное изображение. Так как форма неоднородностей неизвестна, то построение оптимальных процедур обнаружения возможно только для частных случаев, и даже для них реализация алгоритма оптимального обнаружения требует больших вычислительных затрат. В связи с этим для данных условий представляется оправданным построение процедуры обнаружения на основе эвристического подхода, требующего меньшего объёма априорной информации. Один из таких подходов основан на выделении контурного препарата изображения. Сравнение характеристик обнаружения показало, что эвристический алгоритм лишь незначительно уступает (около 15% по отношению с/ш) по помехоустойчивости оптимальному алгоритму, однако, требует значительно меньших вычислительных затрат. (Научно-конструкторское бюро вычислительных систем, г. Таганрог)
▪ Проблема точности и неопределённости измерения рельефа поверхности твёрдого тела методами микроскопии. На практике замечено, что чем ближе мы подходим к нанообласти, тем труднее обеспечить воспроизводимость результатов макроскопического измерения, поскольку начинают влиять квантовые и размерные эффекты, проявляя себя как неточности и неопределённости результатов измерений. Квантовая механика постулирует принципиальные ограничения точности при измерениях на малых расстояниях параметров микрообъектов, обладающих энергией порядка той, которая вносится в процессе измерения. Здесь возникает необходимость наличия двух дополняющих друг друга экспериментальных установок, которые в рамках теории формируют два дополнительных описания поведения микрообъектов: пространственно-временное и импульсно-энергетическое. При этом любое повышение точности определения пространственно-временной локализации квантового объекта сопряжено с повышением неточности в определении его импульсно-энергетических характеристик. Невозможность одновременного определения координаты и импульса (времени и энергии) частицы связаны с тем, что сама по себе макроскопическая частица, как правило, не обладает никакой координатой или импульсом, т. е. траекторией, а имеет вероятностную природу и характеризуется волновой функцией. Конечно, все величины, с которыми имеет дело квантовая механика, являются, строго говоря, ненаблюдаемыми. Однако, несмотря на это, всё же существует класс явлений, который легко выводится из микроскопических данных и может считаться наблюдаемым в широком смысле слова и фиксируемым, в том числе, на фотографические пластинки. (Московский государственный институт электроники и математики)
▪ Синергетические основы алгоритмов идентификации систем естественного происхождения. Исследуемые системы относятся к одному из двух классов: естественного происхождения, либо созданные человеком. Идентификация в большинстве случаев проводится либо с целью организации управления, либо с целью распознавания образов. Как правило, для систем первого класса идентификация проводится с целью распознавания образов в задачах кластеризации, диагностки, прогнозирования и т. д. Идентификация системы в общем случае состоит из последовательности действий, проводимых с целью её формализованного представления. В формализованном виде исследуемая система представляется в форме математической зависимости, связывающей её входы и выходы. Исследования в области нелинейной динамики показали, что сложные системы, к которым относятся системы естественного происхождения, функционируют на основе некоторых общих принципов, например, конкуренции. Это обусловливает некоторые универсальные свойства поведения таких систем и параметров, описывающих их состояние. Эти характеристики могут служить идентификационными признаками в задачах распознавания образов. Например, в качестве универсального параметра, описывающего состояние открытой системы, может служить степень хаотичности системы. При статистическом описании процессов в макроскопических системах только энтропия S обладает совокупностью свойств, позволяющих использовать её в качестве меры степени упорядоченности. Однако, энтропия в общем понимании относится к системам, при эволюции которых средняя энергия сохраняется. Было проведено переопределение энтропии и введён критерий относительной степени упорядоченности состояния открытых систем, получивший название “S-теорема”. На основании этой теоремы относительная степень упорядоченности открытой системы определяется как разность энтропий. (Саратовский государственный технический университет)
▪ Эффективность методов обнаружения движущихся объектов. Большинство известных методов отделения движущихся объектов от окружающего фона основаны на разности текущего и эталонного изображений наблюдаемой сцены. Разностное изображение должно в идеале содержать только изображения объектов и аддитивный шум, искажающий текущий кадр. Тогда задача сводится к выделению полезного сигнала на фоне помехи. Результат обнаружения представляется в виде бинарного изображения, на котором присутствуют единичные сегменты, расположение и конфигурация которых соответствуют координатам и форме объектов на текущем изображении. Предполагается, что эталонное изображение содержит только элементы фона и не искажено аддитивным шумом. На практике в качестве эталонного изображения обычно берут первый кадр обрабатываемой последовательности. Так как изображения объектов обычно присутствуют уже в первом кадре, то некоторые участки фона оказываются закрытыми. При движении этих объектов от кадра к кадру будут открываться ранее заслонённые участки фона, которые могут быть ошибочно приняты за объекты. Для замены точек объектов на точки фона, открывающиеся в результате смещения объектов, предлагается алгоритм, основанный на анализе того, как меняется во времени бинарное изображение. Сегменты, соответствующие движущимся объектам, должны смещаться от кадра к кадру. Поэтому слишком долгое нахождение единичных значений в одной и той же точке бинарного изображения может указывать на наличие в этой точке статического сегмента, появление которого вызвано открытием ранее заслонённого участка фона. Соответствующее присвоение для всех “подозрительных” точек позволит постепенно заменить все точки объекта на точки фона. (Рязанская государственная радиотехническая академия)
(По материалам конференции “Цифровая обработка сигналов и её применение”) А. П. Барсуков, журнал "ТКТ" № 8, 2002 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

Слагаемые машинного зрения (начало в предыдущем AVR).
■ Технология IMAQ Vision 6.0. Приложения контроля часто используют относительные расстояния в пикселях изображения для определения пространственных характеристик качества изделия: если расстояние в пикселях в пределах допуска, образец считается хорошим. Но когда требуются реальные физические единицы, то на перевод длины или ширины объекта в микроны или миллиметры влияет множество факторов. Так, при измерении геометрии объекта большую роль играют удаление и угол расположения камеры. В силу механических ограничений зачастую не представляется возможным поместить камеру перпендикулярно объекту. Если же камера наклонена на некоторый угол, то объект отображается не в своей плоскости: часть объекта, расположенная ближе, кажется больше. Кроме того, линзы имеют нелинейные геометрические отклонения, которые приводят к искажениям коэффициента увеличения в поле просмотра. Лишь центральные пиксели изображения, в отличие от периферийных, не имеют искажений. Этот дефект практически неустраним при производстве линзы. Всё это выливается в искаженное представление объекта измерений. Искажения изменяют местоположение информации в кадре, но необязательно разрушают её.
Устранить влияние вышеперечисленных причин поможет пространственная калибровка, входящая в число функций IMAQ Vision 6.0. Для получения эффекта при калибровке системы машинного зрения необходимо задать шаблон-образец (рис. 1), состоящий из круглых точек, лазерной решетки или списка координат. Решетка — это настоящий шаблон, имеющий одинаковый шаг по X и Y направлениям. Используя решетку и выбранный калибровочный метод можно отградуировать угол камеры и определить нелинейность линзы, после чего сопоставить координаты пикселей и реальные физические единицы измерений.
Поиск цветных образов. Ч/б изображения не всегда достаточно информативны для определения местоположения объекта. Когда единственным различием объектов является цвет, обычный поиск по шаблону может дать сбой. Поэтому для поиска по цветному образцу создаётся цветной образ искомого объекта. Поиск идёт по похоже окрашенным участкам изображения, а затем с помощью данных о форме определяется местоположение объекта. Цвет в процессе поиска часто упрощает решение проблемы увеличения контраста или отделения объекта от фона в ч/б изображении. (По материалам National Instruments)
■ Применение алгоритма ISODATA для вторичной классификации в системе распознавания образов (Российский университет дружбы народов). Тестирование системы real time обработки изображений и распознавания образов STIPR2000 показало, что она обеспечивает устойчивое распознавание изображений только в определённом диапазоне яркостей, контрастов и шумов изображений. Расширение области устойчивого распознавания объектов требует применения других, более утонченных алгоритмов.
В ходе исследований с использованием системы STIPR обнаружено, что кластеры (контура) некоторых объектов получаются искаженными: один объект может быть представлен несколькими контурами, либо два или более искомых и/или ложных объектов могут слиться в один контур. Вследствие этого такие кластеры не могут быть правильно классифицированы, что приводит к пропуску объекта. Пришлось искать решение, которое позволило бы связать разорванные кластеры и классифицировать составной кластер как искомый объект на изображении. Такое решение достигается либо получением идеальных контуров объектов, либо путём решения проблемы разделения и объединения кластеров для правильного распознавания объектов.
В качестве базового метода был выбран алгоритм ISODATA, модифицированный для работы с растровыми изображениями. Реализация алгоритма была включена в STIPR2000 как второй шаг этапа кластеризации. Исследование классического варианта алгоритма в процессе вторичной кластеризации в системе показало наличие недостатков, которые были исправлены:
— среднеквадратичное отклонение точек от центра масс рассчитывалось только вдоль ортогональных осей координат, что минимизировало вычислительные затраты, но не давало правильного решения при вытягивании некоторого кластера вдоль оси, наклонённой под некоторым углом к оси абсцисс;
— поскольку алгоритм применяется к уже сформированным кластерам, была изменена ветвь вторичного разделения кластеров; модернизация касается введения попыток отыскания шумовых объектов, которые «приклеиваются» к кластерам объектов и последующего удаления их; определение шумовой части опирается на вычисление значений сдвига и ориентации центра масс исследуемого кластера относительно центра масс эталона.
В ходе распознавания самолётов на снимке аэродрома в результате первичной обработки получено сначала бинарное изображение, на котором далее выделены контуры объектов. Хотя на исходном изображении самолёты достаточно четко были видны на фоне аэродрома, автоматическая обработка изображения в реальном времени с адаптивной сегментацией не дала хороших результатов. Это обусловлено тем, что рулёжные дорожки, имея высокие яркость и контрастность, не позволяют выделить контуры самолётов, сливающиеся в единое целое с контурами дорожек. На рис. 2 видно, как к объекту (контуру самолёта) «приклеивается» кусок от другого объекта. Контуры объекта показывают, что деление кластера пополам вдоль осей X или Y (классический вариант) не даст положительного результата. В этом случае применяется разделяющая часть алгоритма.
Рис. 2. Распознанный объект, «собранный» из трёх кластеров и с удалённым «лишним» кластером
Без помощи алгоритма ISODATA не удавалось распознать ни одного объекта. Применение же алгоритма даёт возможность устойчиво распознавать два объекта, которые сохранили свою форму. Приведённый пример показывает возможность правильного распознавани (классификации) объектов даже при не совсем совершенных методах предварительной обработки или не совсем качественных входных изображениях (обработка в реальном времени без изучения качества изображения). Возможно, что при более совершенных методах предварительной обработки, не требующей однократности прохода по изображению, результат мог бы быть намного лучше, но в данном случае два распознанных объекта — единственное, что можно получить, используя функции расстояния. Остальные объекты практически не просматриваются в виде контуров. Эти объекты распались на большое количество частей, которые были удалены в процессе первичной кластеризации и поэтому результат распознавания в данных условиях можно считать удачным.
Надо отметить, что в случаях сильного дробления объектов на части приходится увеличивать количество циклов итераций, что приводит к увеличению времени работы системы, однако, время, затрачиваемое на выполнение десятка итераций составляет всего доли процента от времени, необходимого на первичную обработку изображения и, следовательно, не влияет на общее время работы всей системы. По докладу Гостева И. М., Попенко И. В. на IV Международной конференции «Цифровая обработка сигналов и её применение»
■ Способ построения ТВ-системы для сопровождения объекта вторжения (СВИРВ, г. Серпухов). Одним из важнейших направлений развития ТВ-систем для сопровождения объекта вторжения была и остаётся организация взаимодействия манипулятора и ТВ-камеры. Существо проблемы определяется сложностью совместного анализа процессов управления манипулятором и обработки видеоинформации.
Желаемое положение ТВ-камеры может быть представлено в виде однородного преобразования её исходного положения или, что то же самое, последовательного применения преобразований по каждому из звеньев. Воздействие нелинейностей на систему с разомкнутым циклом управления можно рассматривать как последовательность изменения коэффициентов передачи. Это позволит учитывать их вне связи с конструкциями устройств сервоуправления звеньями, так как при использовании в целях управления визуальной информации в качестве обратной связи по положению оси визирования решение уравнения манипулятора входит в цикл управления, что существенно влияет на скоростные характеристики системы в целом. Такой принцип управления в робототехнике носит название «независимое программное управление движением по скорости». При таком управлении работа двигателей в звеньях происходит независимо и одновременно с различными скоростями, изменяющимися для того, чтобы обеспечить установившееся движение звена вдоль любой оси абсолютной системы координат.
Таким образом, ТВ-система для сопровождения объекта вторжения должна содержать две камеры. Первая — неподвижная, для определения положения начала координат связанной подвижной системы координат по отношению к абсолютной системе координат. Вторая — подвижная, «Визир» для определения отклонений изображения объекта в связанной системе координат. Вид, функциональная зависимость и значения коэффициентов матриц во многом определяются параметрами используемых ТВ-камер и в каждом конкретном случае должны определяться строго индивидуально. Основу решения уравнений манипулятора составляет определение координат и скорости движения объекта в связанной системе координат.
Докладчики дали ссылку на литературу: А. Пью, «Техническое зрение роботов»; Гонсалес Р., Фу К., «Робототехника»; Коршунов В. Н., «Разработка алгоритма обнаружения, распознавания, определения координат и сопровождения целей на основе пространственно-временной обработки телевизионных изображений в условиях сложной фоноцелевой обстановки». (По материалам конференции «Современное телевидение»)
■ Способы формирования видеоизображений в ТВ-системах многомерной компенсации (СВИРВ. г. Серпухов). Особое место среди ТВ-систем наблюдения и обнаружения занимают системы многомерной компенсации. Такие системы являются обобщением многоканальных схем с взаимной компенсацией шумов в каналах. В основу их создания положен принцип пространственного или частотного разделения, когда применяются 2-3 ТВ-камеры, работающие на разных частотах. Например, одна ТВ-камера представляет собой тепловизор, работающий в ИК-диапазоне спектра, вторая ТВ-камера — обычная, принимает излучение видимого диапазона, а третья аналогична ТВ-камере, преобразующей сигнал радиолокатора в изображение на экране ВКУ.
Применительно к трёхчастотной ТВ-системе можно рассматривать три способа формирования видеоизображения. Если видеосигналы на выходах трёх приёмников обозначить через «а», «б» и «с», то первый способ будет основан на их сумме: (а + б + с). Этот способ — простейший, он обеспечивает наибольшую величину отношения сигнал/шум. Однако, его недостаток — зависимость величины суммы видеосигналов от случайных изменений каждого из слагаемых, вызываемых, например, флуктуациями подстилающего фона. Второй способ совместной многоканальной обработки основан на произведении попарных сумм сигналов: (а + б)(б + с)(с + а). Третий — на сумме попарных произведений: (а × б + б × с + с × а). Более сложные, второй и третий способы имеют преимущество перед первым: они могут применяться и тогда, когда один из трёх видеосигналов претерпевает изменения.
В случае, когда процессы на входах всех каналов стационарны, для оптимизации характеристик обнаружения можно соответствующим образом выбрать комплексные передаточные функции всех каналов. Требуемые передаточные функции определяются совокупностью сигналов, действующих на входы каналов, и ковариационной матрицей шумов. Элементы этой матрицы представляют собой преобразование Фурье от функций взаимной корреляции шумов в парах каналов.
Применение многоканальных ТВ-систем позволит обеспечить более высокие характеристики при меньших соотношениях с/ш. По предварительным оценкам зарубежных специалистов применение трёхканальной ТВ-системы эквивалентно увеличению чувствительности фотоприёмника одной ТВ-камеры на три порядка. (По материалам конференции «Современное телевидение»)
■ Алгоритм мониторинга азимута объектов с помощью телевизионного пассивного несканируюшего всеазимутального пеленгатора (МКБ «Электрон»). Видеосигнал с выхода пеленгатора подаётся на видеовход видеокарты ПК, где в режиме реального времени производится его обработка по следующему алгоритму.
1. Определение функции яркости — массива яркостей точек изображения (уровней видеосигнала), соответствующих фокальной плоскости пеленгатора в соответствии с форматом получаемого изображения.
2. Фильтрация функции яркости (например, путём суммирования кадров).
3. Выделение ВЧ компоненты функции яркости.
4. Увеличение контраста ВЧ компоненты — выделение ярких объектов.
5. Определение размера ярких объектов.
6. Селекция ярких объектов, не превышающих заданную угловую величину.
Метки с координатами обнаруженных объектов высвечиваются на дисплее в окне обработки изображения рядом с окном захвата видеосигнала. В качестве параметров в программу вводятся следующие величины: число суммируемых кадров, максимальный угловой размер излучающего объекта, коэффициент разрешения по яркости, коэффициент усреднения функции яркости. В программе предусмотрен режим настройки геометрических параметров обработки изображения (центра кадра, радиуса, соответствующего плоскости фокусировки) в йоответствии с получаемым от пеленгатора изображением. (По материалам конференции «Современное телевидение»)
■ Моделирование пространственной структуры слабых световых полей (ТУСУР, г. Томск). Изображения слабых световых полей, получаемые с помощью высокочувствительных ТВ-датчиков (использующих, например, электронно-оптические приборы) хорошо аппроксимируются неоднородными случайными пуассоновскими полями. В задачах обнаружения, сопровождения и измерения параметров подвижных малоразмерных объектов на фоне звёзд также используются подобные аппроксимации. В докладе рассмотрены особенности моделирования профильтрованных пуассоновских полей.
Моделирование случайного поля состоит из трёх этапов. На первом этапе генерируется однородное или неоднородное точечное пуассоновское поле в виде точечной диаграммы, координаты которой в случае однородного поля подчинены равномерному закону по осям X
и Y, а общее количество точек соответствует заданной плотности числа объектов в имитируемом поле. В случае неоднородного поля сначала рассчитывается плотность на один элемент и затем генерируется точечное поле. Если в элементе изображения возникло несколько точечных объектов, то они дополнительно разносятся по координатам внутри элемента.
На втором этапе каждому точечному объекту приписывается случайное значение амплитуды. Выбран релеевский закон распределения амплитуд объектов, как наиболее соответствующий действительности. На третьем этапе производится фильтрация точечного поля. Она может быть произведена как в пространственной области с помощью двумерной свёртки, так и в спектральной области, например, с помощью быстрого двумерного преобразования Фурье. В последнем случае получаетсяпрофильтрованное случайное пуассоновское поле, замкнутое на торе (имитация бесконечной решетки).
Если в одном элементе поля возникает несколько объектов, их предварительно разносят по координатам внутри элемента и каждому объекту прописывают двумерную гауссоиду (функцию рассеяния системы) постоянного радиуса. Радиус двумерной гауссоиды может быть переменным или даже случайным и описывается законом распределения Релея или Раиса. В последнем случае генерируется пуассоновское поле с объектами различных размера и амплитуды.
В ереде программирования MATLAB (версия 5.x) разработан пакет программ для моделирования случайных неоднородных пуассоновских полей на ЭВМ. Написано и отлажено более 10 сценариев, с помощью которых генерируются пуассоновские поля различной структуры. Данный пакет — составная часть более общего пакета для моделирования световых полей и генерации фоноцелевой обстановки.
Полученные модели пуассоновских полей можно применять для решения задач повышения визуального качества изображений, снятых с помощью высокочувствительных ТВ-датчиков, а также для анализа помехоустойчивости и точности специальных измерительных ТВ-систем. (По материалам конференции «Современное телевидение») А. П. Барсуков, журнал "ТКТ" № 6, 2002 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник)

Система машинного видения робота «Трикол» – тема исследований ИПМ им. М. В. Келдыша РАН. С целью оперативного обзора окружения робота (прежде всего, в задачах движения с использованием маяков) на нём установлена «Круговая Коническая Камера» (ККК) для формирования ТВ-изображения окружения с помощью конического зеркала. Поле зрения ККК ограничено углом +/-150 град. по азимуту (в связанной с роботом системе координат) и 0-9 град. по углу места. Специфика изображения ККК и алгоритмов его обработки для выделения маяков, а также нижняя граница наблюдаемого угла места не позволяют наблюдать и выделять объекты высотой меньше 95 см на пути движения робота ближе, чем 80 см, а зона гарантированного торможения равна 20 см. Здесь противоречие с задачами регламента соревнований, для решения которых на роботе установлена вторая – «Вперёд Смотрящая Камера» (ВСК), ориентированная по оси Х связанной системы координат. Программно доступное поле зрения этой камеры описывается трапецией в горизонтальной плоскости перед роботом на расстоянии, равном его тормозному пути.
Ограничения реального времени доступа управляющих программ системы управления СУ робота к новым кадрам ККК и ВСК связаны с двумя обстоятельствами:
- динамикой изменения содержания кадров;
- архитектурно-структурными особенностями систем захвата ТВ-кадра и его оцифровки.
Динамика получаемых сцен определяется, с одной стороны, движениями робота, а с другой – искусственным (модуляция сигналов маяков) и естественным изменениями их фотометрической картины по ходу времени. На эти изменения содержания наблюдаемых сцен накладываются изменения, связанные с частотой их получения прикладной программой и погрешностями привязки получаемых кадров к истинному моменту реального момента фиксирования фотометрической картины.
Режим движения робота со скоростью порядка 1 м/с и допустимыми погрешностями привязки наблюдаемых сцен к системе координат робота порядка 1 см ограничивает допустимую погрешность привязки к реальному времени момента захвата и оцифровки кадра диапазоном в 10 мс.
Длительность захвата и оцифровки кадра ККК ограничена необходимостью фиксации режима модуляции излучения маяков. При частоте этой модуляции 16 Гц суммарная длительность обработки кадра должна быть меньше 60 мс, что соответствует получению координат маяков с дискретностью порядка 5 см пути.
Длительность захвата и оцифровки кадра ВСК ограничена условием навигационной привязки в пределах поля зрения кадра и необходимостью обеспечить торможение робота до наезда на наблюдаемую границу движения. Поле зрения ВСК на расстоянии тормозного пути 20 см проходится роботом за 260 мс. Это более слабое ограничение суммарной длительности обработки кадров ВСК по сравнению с длительностью обработки кадров ККК позволяет организовать совместную работу ВСК и ККК с соотношением частот доступа к их кадрам порядка 1/4…1/5.
Архитектура аппаратных средств захвата изображения показана на рис. 1, а структура системных средств ПО – на рис. 2. В бортовой компьютер робота были установлены платы захвата видеоизображения FlyVideo’98. На основе функций, предоставляемых библиотекой DirectX, и разработанных компонентных средств был создан и отлажен двухпотоковый комплекс программ, позволяющий производить видеозахват практически одновременно с двух камер на фоне работы СУ двигателями. При этом в буфере памяти с частотой до 50 Гц формируются кадры серого изображения сцены ККК и/или ВСК с дискретностью 256 градаций яркости для каждой точки изображения с пространственным разрешением 640 (столбцов) х 480 (строк).
Далее в исследовании описаны алгоритмы обработки изображения ККК и алгоритмы обработки изображения ВСК – исходя из конкретной задачи, решаемой роботом. В частности, описан алгоритм обработки изображений ВСК применительно к задаче определения позиции в кадре яркой полосы для целей навигационной привязки в процессе движения робота.
(По материалам фестиваля «Мобильные роботы»)
Алгоритмическое обеспечение систем технического зрения (СТЗ) – тема исследований ИПМ им. М. В. Келдыша РАН. Плохая формализованность требований к исследовательским и прикладным СТЗ на этапе разработки – объективная реальность, влияющая на проектирование компонент ПО. Наиболее подвержены изменениям основной цикл реального времени и алгоритмы обработки изображений. В многозадачной ОС целесообразно реализовать интерфейс пользователя, цикл реального времени и ввод изображений в отдельных потоках, оформленных в виде специальных компонентов, функциональное наполнение которых следующее.
1. Компонент, реализующий интерфейс пользователя, содержит буферы кадров для каждого поля зрения. Эти буферы хранят изображения полей зрения, которыми пользователь может оперировать в интерактивном режиме. Кроме изображения, каждому буферу приписывается временная метка и значения яркости/контрастности.
2. Компонента ввода изображений ответственна за обработку прерываний от источника зрительных данных. В процессе обработки прерываний этот компонент должен сохранить полученное изображение во внутренней очереди кадров с соответствующей временной меткой и значениями яркости/контраста. Наличие этих значений позволяет при необходимости организовать автоматическую настройку яркости изображений, что особенно важно в условиях естественного освещения.
3. Компонента с циклом реального времени реализует основную логику поведения системы – обработку изображений, поступивших в очередь компонента ввода, и применение результатов обработки. Визуализация каких-либо результатов обработки происходит в синхронном режиме без приёма команд от пользователя. Компонент с циклом реального времени функционирует только в режиме автоматических измерений СТЗ.
4. В режиме настройки вместо цикла обработки работает специальный компонент, осуществляющий заполнение буферов кадров интерфейса пользователя изображениями из очереди компонента ввода.
В качестве минимальных требований к реализации компонентов алгоритмического обеспечения СТЗ с перечисленными характеристиками можно назвать наличие драйверов фреймграбберов с поддержкой прерываний; использование многозадачной ОС с поддержкой легковесных процессов (потоков) и приоритетной многозадачностью, допускающей захват вычислительных ресурсов компонентом, реализующим цикл реального времени. (По материалам фестиваля "Мобильные роботы") А. П. Барсуков, журнал "ТКТ" № 10, 2004 г. (через эту ссылку можно бесплатно скачать справочник, авторские материалы которого разрешено использовать для написания таких работ, как эссе, сочинение, доклад, реферат, курсовая работа, дипломная работа, бакалаврская / магистерская работа, диссертация)

22.12.2010. AZURE Photonics Co., Ltd. located in Fuzhou, Fujian province, P.R. of China, is an ISO 9001:2000 certified professional manufacturer with the capabilities of optical design, element production and optical assembly. Our main customers are involved in lasers, laser scanners, biometrics identifications, biosciences, bio-imagings, machine visions, surveying instruments, anylytical intruments, endoscopy, defence and security, etc.

Хирург берет скальпель. Можно начинать. Еще один взгляд на экран телевизора. Он стоит рядом, напротив стола. На освещенном круге отчетливо проступают контуры скелета и того инородного тела, которое надо удалить. Да, сомнений нет, осколок на том же самом месте. Уверенно движется рука хирурга...
Пока подобные операции представляют немалую сложность. Их приходится делать чуть ли не на ощупь, полагаясь лишь на собственный опыт. Рентгеновские снимки дают теневое изображение костей. Близлежащие ткани не просматриваются. Поэтому нередко «блуждающее» тело уходит из поля зрения хирурга, и ему приходится охотиться за ним, «ловить» его пинцетом.
Теперь на помощь хирургам приходит новая установка — телебатоскоп. Она состоит из комплекса всевозможных приборов. Под герметическим металлическим кожухом отлично уживаются друг с другом электронные и оптические устройства, теле- и кинокамеры, источники света и рентгеновских излучений. Принцип работы этого аппарата довольно оригинальный. Он основан, на действии рентгеновых и световых лучей. Первые свободно проходят через мягкие ткани и отражаются от скелета, вторые отражаются от поверхности тела. Два эти изображения, спроектированные одновременно на один и тот же экран, позволяют создать эффект прозрачности тела — глубинного видения. На телевизионном экране врач в одно и то же время видит изображение человеческого тела, контуры его скелета и то инородное тело, которое надо извлечь.
Этот аппарат значительно облегчит труд хирургов, поможет им быстро удалять инородные твердые тела, изучать функции отдельных органов человеческого тела, а также опухолевые образования. На экране врач сможет получать нужные ему изображения человеческого тела и добывать самую разнообразную информацию о поверхностных и внутренних тканях организма. Хирург сможет быстро ориентироваться во время операции, следить по экрану, как по локатору, за продвижением тела и направлять пинцет по тому же «курсу». Врачи смогут следить из большой аудитории за ходом операции по дублирующим экранам. Из сборника "Эврика", 1967 год

В связи с сообщениями в СМИ о создании робототехнических устройств, добывающих себе энергию путём переработки органической материи (в частности, насекомых), можно сделать прогноз о том, что при определённом развитии событий этой органической материей станут люди: прецедент подобного развития событий описал в своём исследовании о голоде в ряде регионов СССР 30-х годов английский историк - отрывок из его книги мы приводим ниже, и если верить тому, что голод был организован специально с целью борьбы с крестьянством, то в будущем политики могут избрать своей целью другие группы населения: думайте, как не оказаться в этих группах (приложение к трилогии «Роботы и частное право»). В этой связи перед зрением роботов на основе OpenCV разработчики будут ставить задачу найти область с одинаковым цветом.

На роботе-людоеде может быть даже надето и белье марки Triumph

    Помимо физических симптомов, голод порождал симптомы и психические. Было много доносов, обличающих того иди иного крестьянина в утайке зерна. Убийство стало делом привычным:
«В селе Белка Денис Ищенко убил сестру, ее мужа и их шестнадцатилетнюю дочь, чтобы забрать тридцать фунтов муки. Он же убил своего друга Петро Коробейника, когда тот нес четыре буханки хлеба, добытые им как-то в городе. За несколько фунтов муки и несколько буханок хлеба голодные люди лишали других жизни».
Имеется множество сведений о самоубийствах, почти всегда через повешение. Нередко матери таким образом избавляли детей от страданий. Однако самым страшным явлением, порожденным голодом, был каннибализм:
«Многие сходили с ума... Были люди, которые разрезали и варили трупы, убивали своих детей и съедали их... .Это людоеды, их надо расстреливать, говорили о них. Но доведшие матерей до такого сумасшествия, что они поедали своих детей, — эти, по-видимому, не виноваты ни в чем!,.. Пойдите спросите у них, и они ответят вам, что делали это во имя добра, во имя всеобщего блага. Вот, оказывается, во имя чего они доводили матерей до людоедства».
Не существовало закона против каннибализма (его. наверное, нет и на Западе). Секретная инструкция от 22 мая 1932 года, подписанная заместителем начальника ГПУ Украины К. М. Карлсоном и спущенная всем ГПУ и главным прокурорам областей Украины, гласит: «Поскольку в Уголовном кодексе нет статьи о каннибализме, все обвиняемые в этом должны быть немедленно доставлены в местные отделения ГПУ». И дальше; если людоедству предшествовало убийство, наказуемое по статье 142-й Уголовного кодекса, то и эти случаи должны быть переданы судами в ведение ГПУ. Не все людоеды были расстреляны. По имеющимся данным, 75 мужчин и 250 женщин еще в конце 30-х годов отбывали сроки наказания — пожизненные — в лагерях на Беломорско-Балтийском канале.
Известны страшные случаи людоедства: некоторые ели собственных детей, другие ловили детей или подстерегали в засаде чужаков. Например, в селе Калмозорка Одесской области обнаружили сваренные трупы детей.
Людоедство и готовность к нему не всегда были следствием приступа внезапного отчаяния. Один из активистов, мобилизованный во время кампании коллективизации на работу в Сибирь, в 1933 году вернулся на Украину. Население его деревни «почти вымерло». Его младший брат рассказал ему, что они питаются только корой, травой и зайцами, но что если этого не станет, то «мать говорит, чтобы мы съели ее, когда она умрет»...

Роберт Конквест, «Жатва скорби» («The Harvest of Sorrow. Soviet Collectivization and the Terror - famine»). London. 1986