Upload
bazyli
View
66
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Иллюстрации к докладу проф. Д.В.ВАСИЛЬЕВА (ОАО НПК СПП) на семинаре Института космических исследований РАН 17.03.2010. Фрагменты прикладной теории систем технического зрения для беспилотных летательных аппаратов. Варианты структур КД сдвигов. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Иллюстрации к докладу проф. Д.В.ВАСИЛЬЕВА(ОАО НПК СПП)
на семинаре Института космических исследований РАН17.03.2010
Фрагменты прикладной теории систем технического зрения
для беспилотных летательных аппаратов
Варианты структур КД сдвигов
Число умножений M при измерении аддитивного сдвига
M>N2+m M ~ 2n2 n<<N
БСТЗ как комплекс слежения за многомерными сдвигами (обобщенная архитектура)
Анализ обобщенного алгоритма МКД
1. Постановка и решения вариационной задачи наилучшего приближения функций
= Bx-1 [dx(s)/ds]TQn + rs
(k)
Фундам.решение: = Bx-1[dx(s)/ds]TQ[y-x]=Bx
-1 при Bx = [dx(s)/ds]TQ[dx(s)/ds]
Класс ортогональных МКД такой, где [dx(s)/ds]TQ[y-x] = [dx(s)/ds]TQy О линейности корреляционных уравнений оценивания
2. Коммутативность сомножителей в алгоритмах ненормированных оценок.
= [dx(s)/ds]TQy = dxTQy = dyTQx = d[(LTx)T(LTy)] = [d(Ly)T]Lx = [d(L1y)T]L2x = d(Qx)Ty …
где d - оператор дифференцирования: [dx(s)/ds]T = dTx (s) = [d/ds1 d/ds2… d/dsm]Tx (s).
3. Многозначность решений задачи наилучшего приближения функции х к у.Эквивалентность решений по оптимальности. Разбросы множества решений { Г }.
=Bx-1[dx(s)/ds]TQ[y-x]=Bx
-1 = Bу-1 [dу(s)/ds]TQ[х-у]=Bу
-1 т.к. Bx By
B = ABx + (I-A)ByB = [dx(s)/ds]TQ[dy(s)/ds] 4. Пути структурно-аппаратного синтеза каналов МКД по обобшенному алгоритму
Парциальная ДХ в МКД по i-му выходу - зависимость i-ой компоненты оценки при s = si
Симметрии АКФ финитных изображений
1 2
3 4
ААККФФ
№№11
ААККФФ
№№22
ААККФФ
№№33
ААККФФ
№№44
Центральная зона АКФ сюжетов №1 и №2
Алгоритмическая база ортокорреляционных дискриминаторов сдвига сигналов
N
Ортогонализующий оператор (отклик)
12(s) = - 12(-s)
Ортогонализующая ЧХ
jM(f)
Фурье-выходортокоррелятораR(s) ↔ jM(f)E0(f)
Наименование
процедуры
1 1/s jf/f jE0(f) Преобразование Гильберта
2 ’(s)d/ds jf jfE0(f) Первая производная K(s)
3 (2n-1)(s)(d/ds)(2n-1) (jf)2n-1 (jf)2n-1 E0(f) Производные порядка(2n-1)
4 (t / |t|)exp(-|t|) jaf/(1+a2f2) jafE0(f)/(1+a2f2) Аналоговый«RC»- алгоритм СКД
5 С(t) и S(t) Fc(f) и Fs(f) ~ R(s) ↔ jM(f) Цифровой НКДс ДХ ~ С S
Примеры 1D-процедур беспоисковой оценки сдвига по значению ОКФ
Обеспечение инвариантности ДХ парциального КД(алгоритмы взвешенной корреляции)
1.Обобщение теоремы Карсона: Lim Ky(s) = Kx12(s) = 12(s) при Kx(s) (s)
2.ВК индикатор сходства K(s) =с0+с2s2+с4s4+... – четная функция сдвига, при: a) П fc 12(s) (s) – идеальный коррелятор, b) 12(-s)=12(s) Im M12(f)=0, где M12=M1
* M2 – реальный коррелятор. Если ВК ДС = КР+ нелинейный э/п алгоритм оценки сдвига, в/затраты чрезмерны, ДХ неинвариантны к спектру сигнала.
ВК беспоисковый КД R(s)=с1s+с3s3+с5s5+... – нечетная функция сдвига, при: a) 12(-s) = - 12(s) Re M12 (f) = 0 – реальный ортокоррелятор,b) П << fc ДС с ДХ, ~ инвариантной к спектру сигнала,c) в/затраты малы, d) увеличена устойчивость ОЭСС + область захвата.
НКД одномерного аддитивного сдвига
)S,x()C,x()]t([x)t(x kikii ikik baiz
)}.t(S{)}t(S{)},t(C{)}t(C{),t(S)t(C)t(x),t(x)t(x kkikk,i
ikikстр ikik baq
Все БФ нормированы и взаимно ортогональны.
01
10abba ikikikikik AAxxx ikik
TT ][][
Парциальная ВКФ ортогонализованных сигналов:
iksik
sikik baba ),()s(k ik
sikik xx
Усредненная по кадру ВКФ сдвига сигналов в направлении строк (ДХ КД):
k,i
q )s(K )bab(aq iksik
sikikik12
Tk
sikk
sik
sik
k,i
sстр ][)t(S)t(C)t(x)t(x)t(x s
iksik
sik
sikik b abaq x
)S,x()C,x()]t([x)t(x kikii ikik baiz
)}.t(S{)}t(S{)},t(C{)}t(C{),t(S)t(C)t(x),t(x)t(x kkikk,i
ikikстр ikik baq
Все БФ нормированы и взаимно ортогональны.
01
10abba ikikikikik AAxxx ikik
TT ][][
Парциальная ВКФ ортогонализованных сигналов:
iksik
sikik baba ),()s(k ik
sikik xx
Усредненная по кадру ВКФ сдвига сигналов в направлении строк (ДХ КД):
k,i
q )s(K )bab(aq iksik
sikikik12
Tk
sikk
sik
sik
k,i
sстр ][)t(S)t(C)t(x)t(x)t(x s
iksik
sik
sikik b abaq x
Алгоритмическая схема «нестационарного» ОКДв составе ОЭСС с ОЗУ эталона
Двумерные функции оценок сдвига
1 2
3 4
ФФООСС
№№11
ФФООСС
№№22
ФФООСС
№№33
ФФООСС
№№44
Инвариантность ДХ
1 2
3 4
ДХ(центральные сечения ФОС)
Перекрестная связь в двумерном КДбез компенсации анизотропности сюжета
ДХ №1 (ненормированная)
ДХ №1 (нормированная)
ФОС Сюжет
Область автозахвата направления в звездном поле
Область автозахвата направления в точку прицеливания на ЗП
Обозначения
z1, z2 – координаты в картинной плоскостиТП – точка прицеливанияЭП – эталонное полеТИ – текущее изображениеs = [s1 s2 s3] – вектор сдвига (ошибка целеуказания)ОЗ – область захвата
z2
z1
ЭП
ТП
ТИ
S
ОЗ
Решение задачи о шуме в НКД аддитивного сдвига
Процедура решения (основной граф)
(s) 12(s) M(j2 f) M2(2 f) M2(2 f)d f 2 2 f =
Идеальная ДХ в НКД 12(s) M(j) = (2j/2)[2sin(A/2) - sin(A)]
Шумовая полоса НКД по выходу M2(f)df = Пш M2max
f0 ~1/2A Пш ~1/2A M2max = M2 (f0) = 0,175 A4
СП энергии выходного шума при идеальной ДХ
(C/Ш)вых = (Пвх/Пш)(C/Ш)вх
При (C/Ш)вх = 100
и (Пвх/Пш)=5.106/25
(C/Ш)вых=0,2.108
Функциональная схема комплекса ОЭСС для ГСН летательного аппарата
Ветви и модули структуры: ПИ с разделением каналов : АС и визуализации, ср-вами АРУ, с упр. зумом и раб. полем, общим СГ, синхр. источниками ВП, прогр. циклограммы. Контур АС с гиропл.(мех.+вирт.), внешн . ЦУ от БИНС +оператора.
Обработка данных и упр.приводами – сигн.процессоры + ПЛИСы, спец.контроллеры.
Неаддитивные сдвиги, их преобразования и обобщенные АКФ изображений
im
i i
ss
~)(
1
xxzxTny s )(d)(x)(x)(d)(x
~)(x zλzzTzλzTz
R
s
R
s 2121
Приведение сдвигов к аддитивной формеи обобщенная корреляция
])zz/(zarcsin[
])zz[(log/
/b
2122
2122
2122
211
T
R
R
34
ΔΔ
ΔΔ
zzJzSzsz
][
)()()(
)())()(
21 ΔΔ
dXX
dx(x
x
x
)(dd)( zλzzJ Функция меры и якобиан преобразования