19
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

Фрагменты прикладной теории систем технического зрения для беспилотных летательных аппаратов

  • 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

Page 1: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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

Page 2: 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

Page 3: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

БСТЗ как комплекс слежения за многомерными сдвигами (обобщенная архитектура)

Page 4: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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

Page 5: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

Симметрии АКФ финитных изображений

1 2

3 4

ААККФФ

№№11

ААККФФ

№№22

ААККФФ

№№33

ААККФФ

№№44

Page 6: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

Центральная зона АКФ сюжетов №1 и №2

Page 7: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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

Page 8: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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.

Page 9: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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

Page 10: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

Алгоритмическая схема «нестационарного» ОКДв составе ОЭСС с ОЗУ эталона

Page 11: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

Двумерные функции оценок сдвига

1 2

3 4

ФФООСС

№№11

ФФООСС

№№22

ФФООСС

№№33

ФФООСС

№№44

Page 12: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

Инвариантность ДХ

1 2

3 4

ДХ(центральные сечения ФОС)

Page 13: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

Перекрестная связь в двумерном КДбез компенсации анизотропности сюжета

ДХ №1 (ненормированная)

ДХ №1 (нормированная)

ФОС Сюжет

Page 14: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

Область автозахвата направления в звездном поле

Page 15: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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

Page 16: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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

Page 17: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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.

Page 18: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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

Page 19: Фрагменты прикладной теории   систем технического зрения  для беспилотных летательных аппаратов

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