Настройка цветопередачи оптико-электронных систем технического зрения по методу «Опорных цветов» Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Исследование и классификация излучения шума от движущихся поездов в окружающую среду -предмет промышленной акустики. Источники шума движущегося поезда известны [1], и их можно разделить на две группы:

- регулярные - шум качения пары «колесо-рельс», аэродинамический шум;

- нерегулярные - определяются типом пути, типом и состоянием подвижного состава. К ним относятся стук колесной пары о стыки, удары и шум, вызванные дефектами окружности обода колеса и рельса, скрежет при прохождении поездами кривых малого радиуса, шумы двигателей, передач, грохот элементов конструкции вагонов.

Уровень шума, излучаемого поездом, обычно измеряется в воздухе на расстоянии 25 м от оси пути и на высоте 3,5 м с помощью системы микрофонов [1]. Установлено, что эквивалентный уровень шума, создаваемый зоной «колесо-рельс» грузового вагона, как минимум, на 12 дБ выше, чем шум от кузова. В разных диапазонах частот преобладают шумы разных компонентов системы «колесная пара-путь».

Есть отличия шума, излучаемого в воздух, от колебаний, распространяющихся в рельсе. С целью изучения этих отличий была проведена запись фонограмм приближения поездов на различных участках Октябрьской железной дороги с помощью виброакустического преобразователя, закрепленного непосредственно на рельсе. Было выявлено следующее.

1. Все вышеуказанные источники шума прослушиваются на различных фонограммах, полученных с рельса. Спектр шума, распространяющегося по рельсу на бесстыковом пути, на расстоянии до 200 м от приближающегося поезда близок к тому, что приведен в [2, рис. 3] для измерений шума от рельса и колес на расстоянии 3,7 м, проведенных на воздухе.

2. Нарастающий шум качения является доминирующим в большинстве ситуаций. Спектр шума качения зависит от скорости поезда и перекрывает диапазон 450-22000 Гц. Шумовые компоненты плавно нарастают при приближении поезда по бесстыковому участку пути, либо резко появляются, когда поезд минует неоднородность пути (стрелочный перевод либо искусственное сооружение). Никаких регулярных отличительных признаков в шуме качения не выявлено. Именно шум качения целесообразно использовать в качестве основного источника информации о приближении поезда.

3. В исследуемом шуме можно выделить удары колесных пар о стыки. На бесстыковых путях хорошо обнаруживаются только удары 2-4 первых колесных пар поезда об одиночные стыки. Удары о стык последующих колесных пар ослабляются в 10-50 раз. Парные удары, вызванные последовательными ударами о стык колесных пар двухосной тележки пассажирского вагона, при скоростях поезда более 120 км/ч сливаются в одиночные.

4. На звеньевых путях удары о стыки и шум качения сливаются в широкополосный шум, имеющий максимум спектра в области 800-2500 Гц. Отдельные удары колес о стыки при скорости поезда 50 км/ч и более практически неразличимы. Использование звука ударов о стыки для идентификации приближающегося поезда возможно, но трудно реализуемо в силу большой зависимости от скорости поезда и качества пути.

Эти выводы были использованы при разработке прототипа устройства «Сигнализатор П». В процессе опытной эксплуатации его в 2011 г. на Октябрьской железной дороге был сделан анализ еще более 100 фонограмм приближения поездов. Первоначальные экспериментальные данные и сделанные выводы подтверждены.

1. Определение источников шума на подвижном составе // Железные дороги мира. - 1998. - № 10 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.css-rzd.ru/ZDM/10-1998/7136.htm, свободный. Яз. рус. (дата обращения 09.04.2012).

2. Шум качения и методы борьбы с ним // Железные дороги мира. - 2003. - № 12 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.css-rzd.ru/zdm/12-2003/03069-1.htm, свободный. Яз. рус. (дата обращения 09.04.2012).

Бибиков Сергей Викторович - ООО «Центр речевых технологий», зам. технического директора, [email protected]

Шапарь Александр Владимирович - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, [email protected]

УДК 004.9, 535.6, 681.78

НАСТРОЙКА ЦВЕТОПЕРЕДАЧИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ ПО МЕТОДУ «ОПОРНЫХ ЦВЕТОВ» Е.В. Горбунова, Д.Д. Шитов

Предложена методика настройки цветопередачи оптико-электронных систем технического зрения на базе использования тестовой таблицы, позволяющая осуществлять цветовой анализ наблюдаемых объектов с заданной точностью. Ключевые слова: анализ цвета, цветопередача, тестовая таблица, преобразование цветового пространства.

На сегодняшний день оптико-электронные системы технического зрения (ОЭС ТЗ) широко применяются для решения различных задач наблюдения и контроля в научно-технической и промышленной

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 5 (81)

сфере. Как правило, цветопередача таких систем вполне достаточна для визуального наблюдения картины на экране. Однако при контроле цветовых характеристик объектов наблюдения и измерении точных цветовых координат объекта в каждой точке изображения его поверхности в автоматическом режиме [Л] возникает проблема настройки цветопередачи используемой ОЭС ТЗ. Для решения указанной проблемы существует ряд методик по настройке и улучшению цветопередачи видеоинформационных систем, обладающих, как правило, общими недостатками - взаимозависимостью двух или более функций настройки цветопередачи, а также отсутствием учета условий внешнего освещения и его возможного изменения.

Таким образом, актуальным является создание специализированной методики для оперативной подстройки параметров цветопередачи ОЭС ТЗ под особенности конкретной задачи и условий наблюдения, обнаружения и (или) анализа объектов или явлений.

Концепция предлагаемой методики настройки цветопередачи заключается в формировании преобразованного цветового пространства ОЭС ТЗ по показаниям «опорных цветов», которыми являются цвета аттестованной тестовой таблицы. Зная погрешности определения цветовых координат хотя бы для четырех цветов тестовой таблицы, можно преобразовать их и все остальные точки, заключенные между ними, в цветовом пространстве, для минимизации общей погрешности определения цвета с помощью

На рисунке представлен пример решения проблемы повышения качества цветопередачи методом выделения цветового пространства АВСБ ОЭС ТЗ и последующего преобразования его в пространство А'БСБ, соответствующего цветовым координатам тестовой таблицы. Таким образом, поочередно корректируя каждую из «опорных» точек, можно получить ОЭС ТЗ с цветопередачей, полностью согласующейся с цветовыми координатами тестовой таблицы. Точность этого метода напрямую зависит от «удаленности» «опорных цветов» друг от друга в используемом цветовом пространстве. По этой причине, имея тестовую таблицу с достаточно большим набором цветов, можно настроить цветовые характеристики ОЭС ТЗ для проведения точных цветовых измерений.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы».

[Л]. Горбунова Е.В., Коротаев В.В., Чертов А.Н. Возможности сортировки алмазного сырья оптико-электронными методами // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2012. - № 4 (80). - С. 13-17.

Горбунова Елена Васильевна - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, ст. научный сотрудник, [email protected] Шитов Денис Дмитриевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, [email protected]

УДК 535.6, 628.9

МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ ЦВЕТНОЙ ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ Е.В. Горбунова, О.Ю. Лашманов, В.С. Перетягин

Рассмотрены результаты разработки экспериментального образца многоэлементного цветного источника излучения в виде матрицы светодиодов, предназначенного для использования в оптико-электронных системах, реализующих цветовой анализ объектов контроля.

Ключевые слова: анализ цвета, светодиод, RGB-источник излучения, равномерное освещение.

Цвет, а также процессы его восприятия и анализа являются весьма сложными объектами для изучения. В современной терминологии цветом называют характеристику цветового стимула, благодаря

ОЭС ТЗ.

а

б

в

Рисунок. Преобразование цветового пространства при помощи «опорных» точек: реализация преобразования в трехмерном пространстве (а); реализация преобразования цветового пространства в треугольнике АСВ (б); результат преобразования цветового пространства в треугольнике АСВ (в)

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,

2012, № 5 (81)