Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
![](/pic/nikiforov.jpg)
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-4-602-607
УДК 629.052.9
ВАЛИДАЦИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЦИФРОВОГО ЦВЕТНОГО ФОТОАППАРАТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЦВЕТНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ КОРРЕЛЯЦИОННО-ЭКСТРЕМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНАХ АППАРАТОВ
Читать статью полностью
![](/images/pdf.png)
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Пущин А.В. Валидация спектральной модели цифрового цветного фотоаппарата для обработки изображений цветной оптической корреляционно-экстремальной системы навигации летательных аппаратов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 4. С. 602–607.
doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-4-602-607
Аннотация
При разработке алгоритмов цветной оптической корреляционно-экстремальной системы навигации беспилотных летательных аппаратов появилась потребность в спектральной математической модели цифрового цветного фотоаппарата как оптико-электронного устройства. Модель включает относительную спектральную чувствительность фотоаппарата по трем цветовым каналам («красному», «зеленому» и «синему») и калибровочную модель накопления заряда фото- чувствительной ячейкой. Обе они были успешно разработаны, а их описания опубликованы ранее. В настоящей статье описываются результаты экспериментальной проверки совокупности этих составляющих математической модели прибора на соответствие требованиям, выдвигаемым к системам обработки изображений в оптических корреляционно-экстремальных системах навигации (аддитивная погрешность менее 15–20 % динамического диапазона измерений), т.е. ее валидации. В ходе эксперимента собрана выборка из спектрограмм излучения 24 эталонных объектов, а также в неизменных условиях освещения сделан их фотоснимок исследуемым фотоаппаратом. Приведенные к линейному масштабу с помощью радиометрической калибровочной модели и усредненные для каждого объекта декодированные цветовые координаты «сырой» информации фотоснимка использовались в качестве достоверных данных, формируемых фотоаппаратом, а результат преобразования полученных спектрограмм функцией спектральной чувствительности — как выходные значения его математической модели. В качестве метрики качества математической модели был использован коэффициент детерминации R2, значение которого составило 0,98 в наихудшем случае («синий» цветовой канал), а распределение аддитивной погрешности оказалось близким к нормальному. Это позволяет сделать вывод о том, что модель объясняет изменчивость данных настолько достоверно, насколько это возможно в условиях воздействия случайных факторов и с использованием одной независимой переменной. Средняя аддитивная погрешность в единичном динамическом диапазоне измерений составила –0,014 со стандартным отклонением 0,029. Такие параметры удовлетворяют выдвигаемым требованиям, из чего делается вывод об успешной валидации разрабатываемой математической модели. Благодаря разработанной модели становится возможной цветокоррекция текущих изображений сообразно спектральному составу освещения в момент съемки, а также синтез изображений объектов на готовых эталонных фотоснимках местности. Дополнение ее спектральными характеристиками поглощения и рассеяния излучения атмосферой позволит провести оценку влияния этих факторов на формирование изображений цветных оптических корреляционно-экстремальных навигационных систем.
Ключевые слова: корреляционно-экстремальная система навигации, оптическая КЭСН, цветной цифровой фотоаппарат, валидация, RGB
Благодарности. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 15-07-06928
Список литературы
Благодарности. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 15-07-06928
Список литературы
-
Джанджгава Г.И., Герасимов Г.И., Августов Л.И. Навигация и наведение по пространственным геофизическим полям // Известия ЮФУ. Технические науки.2013. № 3. С. 74–84.
-
Степанов О.А., Торопов А.Б. Методы нелинейной фильтрации в задаче навигации по геофизическим полям. Ч.1. Обзор алгоритмов // Гироскопия и навигация.2015. № 3 (90). C. 102–125.
-
Пешехонов В.Г., Степанов О.А. и др. Современные методы и средства измерения параметров гравитационного поля Земли. СПб: Электроприбор, 2017. 390 с.
-
Шевыренков М.Ю.Анализ мирового рынка высотных беспилотных летательных аппаратовбольшой продолжительности полета // Экономические стратегии. 2016. Т. 18. № 2. С. 148–160.
-
Щербинин В.В. Построение инвариантных корреляционно-экстремальных систем навигации и наведения летательных аппаратов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.232 с.
-
Щербинин В.В., Шевцова Е.В., Васильева Ю.С., Чижевская О.М. Методы и алгоритмы функционирования цветной корреляционно-экстремальной системы навигации летательных аппаратов // Гироскопия и навигация.2012. № 4 (79). С. 34–49.
-
Щербинин В.В., Васильева Ю.С., Шевцова Е.В. Предварительные результаты оценки сезонной стабильности информативного параметра цветной оптической КЭСНН ЛА // Известия ТулГУ. Технические науки. 2015.№ 11-2. С. 19–27.
-
Щербинин В.В., Кветкин Г.А., Дегтярёв И.О., Шевцова Е.В. Анализ точностных характеристик цветной оптической корреляционно-экстремальной системы навигации ЛА // Материалы XVIII конференции молодых ученых «Навигация и управление движением». СПб.:2016. С. 355–362.
-
Пущин А.В.Оценка стабильности спектральной чувствительности цифрового цветного фотоаппарата // Материалы XIX конференции молодых ученых «Навигация и управление движением». Санкт-Петербург,2017.С. 140–142.
-
Щербинин В.В., Пущин А.В., Кветкин Г.А., Шевцова Е.В. Линеаризация функции преобразования цифрового цветного фотоаппарата для обработки изображений цветной оптической КЭСН // Известия ТулГУ. Технические науки. 2018.№ 3. С. 54–64.
-
Щербинин В.В., Пущин А.В., Кветкин Г.А., Шевцова Е.В.Определение спектральных характеристик цифрового цветного фотоаппарата для обработки изображений цветной оптической КЭСН // Известия ТулГУ. Технические науки. 2018.№ 5. С. 128–138.
-
Kmenta J. Elements of Econometrics. 2nd ed. New York: Macmillan, 1986.