Иллюстрации к докладу проф. Д.В.ВАСИЛЬЕВА (ОАО НПК СПП) на семинаре Института космических исследований РАН 17.03.2010 Фрагменты прикладной теории систем. - презентация

1 Иллюстрации к докладу проф. Д.В.ВАСИЛЬЕВА (ОАО НПК СПП) на семинаре Института космических исследований РАН Фрагменты прикладной теории систем технического зрения для беспилотных летательных аппаратов

2 Варианты структур КД сдвигов Число умножений M при измерении аддитивного сдвига M>N 2+m M ~ 2n 2 n

3 БСТЗ как комплекс слежения за многомерными сдвигами (обобщенная архитектура)

4 Анализ обобщенного алгоритма МКД 1. Постановка и решения вариационной задачи наилучшего приближения функций = B x -1 [dx(s)/ds] T Qn + r s (k) Фундам.решение: = B x -1 [dx(s)/ds] T Q[y-x]=B x -1 при B x = [dx(s)/ds] T Q[dx(s)/ds] Класс ортогональных МКД такой, где [dx(s)/ds] T Q[y-x] = [dx(s)/ds] T Qy О линейности корреляционных уравнений оценивания 2. Коммутативность сомножителей в алгоритмах ненормированных оценок. = [dx(s)/ds] T Qy = dx T Qy = dy T Qx = d[(L T x) T (L T y)] = [d(Ly) T ]Lx = [d(L 1 y) T ]L 2 x = d(Qx) T y … где d - оператор дифференцирования: [dx(s)/ds] T = d T x (s) = [d/ds 1 d/ds 2 … d/ds m ] T x (s). 3. Многозначность решений задачи наилучшего приближения функции х к у. Эквивалентность решений по оптимальности. Разбросы множества решений { Г }. =B x -1 [dx(s)/ds] T Q[y-x]=B x -1 = B у -1 [dу(s)/ds] T Q[х-у]=B у -1 т.к. B x B y B = AB x + (I-A)B y B = [dx(s)/ds] T Q[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 = s i

5 Симметрии АКФ финитных изображений АКФАКФАКФАКФ1 АКФАКФАКФАКФ2 АКФАКФАКФАКФ3 АКФАКФАКФАКФ4

6 Центральная зона АКФ сюжетов 1 и 2

7 Алгоритмическая база ортокорреляционных дискриминаторов сдвига сигналов N Ортогонализующий оператор (отклик) 12 (s) = - 12 (-s) Ортогонализующая ЧХ jM(f) Фурье-выход ортокоррелятора R(s) jM(f)E 0 (f) Наименование процедуры 1 1/sjf/ f jE 0 (f) Преобразование Гильберта 2 (s) d/ds jfjfE 0 (f) Первая производная K(s) 3 (2n-1) (s) (d/ds) (2n-1) (jf) 2n-1 (jf) 2n-1 E 0 (f) Производные порядка(2n-1) 4 (t / |t|)exp(-|t|) jaf/(1+a 2 f 2 )jafE 0 (f)/(1+a 2 f 2 ) Аналоговый «RC»- алгоритм СКД 5 С(t) и S(t) F c (f) и F s (f)~ R(s) jM(f) Цифровой НКД с ДХ ~ С S Примеры 1D-процедур беспоисковой оценки сдвига по значению ОКФ

8 Обеспечение инвариантности ДХ парциального КД (алгоритмы взвешенной корреляции) 1.Обобщение теоремы Карсона: Lim K y (s) = K x 12 (s) = 12 (s) при K x (s) (s) 2.ВК индикатор сходства K(s) =с 0 +с 2 s 2 +с 4 s – четная функция сдвига, при: a) П f c 12 (s) (s) – идеальный коррелятор, b) 12 (-s)= 12 (s) Im M 12 (f)=0, где M 12 =M 1 * M 2 – 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)=с 1 s+с 3 s 3 +с 5 s – нечетная функция сдвига, при: a) 12 (-s) = - 12 (s) Re M 12 (f) = 0 – реальный ортокоррелятор, b) П

9 НКД одномерного аддитивного сдвига

10 Алгоритмическая схема «нестационарного» ОКД в составе ОЭСС с ОЗУ эталона

11 Двумерные функции оценок сдвига ФОСФОСФОСФОС1 ФОСФОСФОСФОС2 ФОСФОСФОСФОС3 ФОСФОСФОСФОС4

12 Инвариантность ДХ ДХ (центральные сечения ФОС)

13 Перекрестная связь в двумерном КД без компенсации анизотропности сюжета ДХ 1 (ненормированная) ДХ 1 (нормированная) ФОССюжет

14 Область автозахвата направления в звездном поле

15 Область автозахвата направления в точку прицеливания на ЗП Обозначения z 1, z 2 – координаты в картинной плоскости ТП – точка прицеливания ЭП – эталонное поле ТИ – текущее изображение s = [s 1 s 2 s 3 ] – вектор сдвига (ошибка целеуказания) ОЗ – область захвата z2z2 z1z1 ЭП ТП ТИ S ОЗ

16 Решение задачи о шуме в НКД аддитивного сдвига Процедура решения (основной граф) (s) 12 (s) M(j2 f) M 2 (2 f) M 2 (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 M 2 (f)df = П ш M 2 max f 0 ~1/2A П ш ~1/2A M 2 max = M 2 (f 0 ) = 0,175 A 4 СП энергии выходного шума при идеальной ДХ (C/Ш) вых = (П вх /П ш )(C/Ш) вх При (C/Ш) вх = 100 и (П вх /П ш )= /25 (C/Ш) вых =0,2.10 8

17 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.

18 Неаддитивные сдвиги, их преобразования и обобщенные АКФ изображений

19 Приведение сдвигов к аддитивной форме и обобщенная корреляция Функция меры и якобиан преобразования