Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов Аль-Кайси Амер Абдалрахим

Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов
<
Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Аль-Кайси Амер Абдалрахим. Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.01 Барнаул, 2006 131 с. РГБ ОД, 61:06-5/2495

Содержание к диссертации

Введение

1. Общая характеристика проблемы и обзор существующих методов ее решения 10

1.1 Определение размеров, перемещений и координат объектов при обработке информации с растровых оптико-электронных устройств 10

1.2 Общий подход к построению компьютеризированных оптико-электронных систем обработки информации и управления ... 11

1.3 Выбор и обоснование направлений исследований 25

Выводы 26

2. Разработка принципов моделирования для исследования интерполяционного алгоритма обработки данных с растрового фотоэлектрического координатора (РФЭК) 27

2.1 Принцип работы РФЭК и особенности влияния его конструктивных параметров на определение координат объекта 27

2.2 Интерполяционный алгоритм обработки данных для выделения информации о координате объекта 42

2.3 Этапы моделирования работы интерполяционного алгоритма обработки данных с РФЭК 56

Выводы 59

3 Моделирование свойств фотоэлектрических координаторов при применении интерполяционных алгоритмов 60

3.1 Математическое моделирование влияния параметров РФЭК на выходной сигнал 60

3.1.1 Моделирование влияния неравномерности освещения фото приемников на выходной сигнал 61

3.1.2 Влияние на амплитуду сигналов фотодиодов неравномерности их поверхностной чувствительности 70

3.2 Алгоритм оценки погрешности расчета координат объекта. 73

3.3 Оценка влияния конструктивных параметров РФЭК на погрешность расчета координат интерполяционным алгоритмом 80

3.3.1 Влияние погрешностей рисунка растра на точность расчета координаты 80

3.3.2 Влияние поперечных отклонений растра на погрешность расчета координаты 92

3.3.3 Оценка комплексного влияния параметров РФЭК на погрешность расчета координаты 95

Выводы 100

4. Практическое применение интерполяционного алгоритма 101

4.1 Описание экспериментальной установки 102

4.2 Особенности формирования калибровочных зависимо- стей и их практического применения в алгоритмах обработки данных в РФЭК 104

4.3 Исследование возможности повышения точности расчетов координат за счет применения экстраполирующегоалгоритма 107

4.4 Примеры практического применения предложенных алгоритмов 114

Выводы 118

Заключение 119

Список литературы 120

Приложения 129

Введение к работе

С развитием средств вычислительной техники стало возможным создание оптико-электронных измерительных систем, которые позволяют сочетать быстродействие, высокую точность и реализацию сложных и гибких алгоритмов анализа и интерпретации данных, полученных с измерительных устройств. Особый интерес в этом плане представляют растровые фотоэлектрические устройства, которые широко применяются в промышленности как бесконтактные средства измерений размеров, перемещений и координат движущихся объектов. При осуществлении измерений компьютеризированными и/или микропроцессорными системами контроля и управления путем регистрации и обработки информации с фотоэлектрических преобразователей особенно актуальным является разработка и внедрение новых алгоритмов, предназначенных для автоматизации процессов анализа и обработки первичной измерительной информации с фотоэлектрических устройств. Цель работы

Создание эффективных алгоритмов обработки информации с оптико-электронных растровых координаторов интерполирующего типа и разработка на их основе специализированного программно-аппаратного обеспечения, предназначенного для использования в режиме реального времени в различных автоматизированных системах обработки информации и управления.

Задачи исследования 1. Анализ предметной области и факторов, влияющих на возможность вычисления координат движущихся объектов путем обработки информации, поступающей с растровых преобразователей, входящих в состав оптико-электронных компьютеризированных информационных и управляющих систем. 2. Создание модели, устанавливающей связь между параметрами растровых фотоэлектрических координаторов (РФЭК) и их информационными свойствами.

3. Применение разработанной модели для исследования влияния различных факторов на работу компьютеризированной системы вычисления координат.

4. Разработка эффективных алгоритмов обработки информации с РФЭК и их применение в информационных и управляющих системах.

Объект исследования

Процесс формирования и трансформации информации о координате объектов управления и контроля в РФЭК.

Методы исследования

Для решения поставленных задач при выполнении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса. Теоретические исследования проводились путем математического моделирования. Применялись методы геометрической оптики, методы вычислительной математики, метод є-слоя.

Научная новизна выполненных исследований связана с разработкой и научным обоснованием алгоритмов компьютерной обработки данных с РФЭК и заключается в следующем:

1. Разработана и исследована модель процесса формирования информации в РФЭК, основанная на выявлении взаимосвязи параметров сигналов РФЭК с координатой движущегося объекта.

2. Предложено для оценки эффективности алгоритма обработки информации с РФЭК использовать метод є-слоя.

3. Предложено для повышения эффективности обработки информации с РФЭК применять такие методы, как экстраполяция траектории движения объекта, а также формирование калибровочных зависимостей при его квазистационарном перемещении. На защиту выносятся

1. Модель процесса формирования и трансформации информации с РФЭК, учитывающая влияние комплекса параметров;

2. Алгоритмы обработки информации с РФЭК, основанные на анализе динамики изменения параметров формируемых им сигналов и интерполяционных методах, позволяющих получить координаты объекта управления и контроля с точностью до доли периода растра.

3. Применение для оценки эффективности обработки информации с РФЭК метода є-слоя.

4. Результаты практического применения предложенных методов обработки информации с РФЭК в автоматизированных системах контроля и управления.

Практическая значимость работы

Предложенные алгоритмы обработки информации с РФЭК позволяют интегрировать их в сложные автоматизированные компьютерные системы контроля, управления и принятия решений самого различного назначения, обеспечивая при этом минимальные дополнительные затраты и высокую точность определения координат объектов управления и контроля.

Предложенная модель процесса формирования информации в РФЭК и алгоритм анализа погрешностей вычисления координат объекта с помощью метода є-слоя позволяют существенно снизить затраты на разработку новых устройств аналогичного назначения.

Реализация и внедрение

На предприятиях и в лечебно-профилактическом учреждении Алтайского края разработаны и внедрены комплексы программно-аппаратных средств, функционирующие как в составе автоматизированных систем управления с реализацией на базе микропроцессора (система автоматического управления водонапорной насосной станцией), так и в составе автоматизированной системы обработки информации (спирометрический модуль системы автоматизированной диагностики на базе ПК). В указанных системах реализованы алгоритмы обработки информации с РФЭК в реальном масштабе времени.

Апробация работы

Результаты работы . докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры «Автоматика и вычислительные системы», межкафедральной лаборатории информационно-измерительных систем АлтГТУ, а также на следующих конференциях: на 7 региональной конференции по математике «МАК-2004», г. Барнаул, 2004 г.; на Всеросссийской научной конференции молодых ученых «Наука, технологии, инновации», г. Новосибирск, 2004 г.; на Международной научной конференции «Анализ и синтез как методы научного познания», г. Таганрог, 2004 г.; на 62 научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ, г. Барнаул, 2004 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Новый материалы и технологии», Москва, 2004 г.; на III Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии и математическое моделирование», г. Кемерово, 2004 г.; на XYI Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве», г. Нижний Новгород, 2005 г.; на региональной научно-методической конференции «Математическое образование на Алтае», г. Барнаул, 2005 г.

Публикации

По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 10 печатных работ, включая 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад

Автором выполнена разработка алгоритмов расчета координат на основании теоретических и экспериментальных исследований процесса формирования и преобразования информации с РФЭК. Экспериментальные исследования выполнялись в АлтГТУ в межкафедральной лаборатории информационно-измерительных систем при участии автора. Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 84 наименований.

В первой главе рассмотрен ряд компьютеризированных оптико-электронных систем обработки информации и управления, на основании анализа структуры и принципов работы которых сделан вывод о перспективности разработки и компьютерной реализации алгоритмов обработки информации с растровых фотоэлектрических устройств с целью включения их в состав сложных вычислительных комплексов и систем управления.

Во второй главе рассмотрен процесс формирования выходной информации растровыми фотоэлектрическими координаторами, предложен алгоритм их компьютерной обработки с целью повышения точности расчета \ координаты. Показано, что для вычислений могут быть использованы как теоретические зависимости «амплитуда-координата» в предположении об идеальности сигналов, так и реальные зависимости.

В третьей главе исследовано влияние на точность вычислений координаты интерполяционным алгоритмом различных параметров, зависящих от конструкции РФЭК и параметров окружающей среды. Для исследований применен алгоритм, основанный на методе є-слоя. Показано, что обработка интерполяционным алгоритмом реальных зависимостей «амплитуда-координата», полученных при калибровке РФЭК, значительно повышает точность расчетов координаты по сравнению с упрощенными зависимостями, основанными на предположении об идеальных условиях формирования выходной информации с РФЭК. В четвертой главе рассмотрено практическое применение разработанных алгоритмов обработки информации с РФЭК в реальных системах обработки информации и управления, в том числе алгоритмы формирования калибровочных зависимостей «амплитуда-координата» и алгоритмы экстраполяции, позволяющие повысить точность расчетов координаты.

Автор выражает глубокую благодарность и искреннюю признательность своему • научному руководителю Якунину Алексею Григорьевичу за помощь и ценные замечания при обсуждении результатов исследований. Автор благодарит также Сучкову Ларису Иннокентьевну за консультации по вопросам разработки программного обеспечения для компьютеризированных систем обработки информации и управления.  

Общий подход к построению компьютеризированных оптико-электронных систем обработки информации и управления

Компьютеризированные системы обработки информации и управления (КСОИУ) должны автоматизировать процесс получения необходимых результатов на основе обработки и преобразования первичной информации и обеспечить требуемую корректность процесса преобразования. Специфика построения оптико-электронных КСОИУ обусловлена, главным образом, особенностями преобразования информации в электронном тракте, специфическими шумами и искажениями информации, а также возможностью применения для преобразования изображения в электрический сигнал более сложных, координатно-чувствительных фотоприемников, как правило, дискретного типа. При этом такие фотоприемники могут наряду с преобразованием могут выполнять еще и функцию одного из используемых в оптических схемах растров [26]. В связи с этим особое значение имеет выбор методов преобразования, выделения и обработки информации, в которых можно выделить такие этапы, как:

1. Формирование оптического сигнала;

2. Формирование из оптического сигнала электрического и его предобработка;

3. Сокращение информационной избыточности сигнала;

4. Выделение из сигнала информационных параметров;

5. Интерпретация полученных параметров с целью принятия решения о результате расчета требуемых значений;

6. Корректировка рассчитанных значений на основе дополнительного анализа результата и проверки его соответствия некоторым критериям.

Первый этап определяет весь последующий алгоритм обработки информации и структуру оптико-электронной КСОИУ в целом. Основной целью этого этапа является формирование оптического сигнала, согласованного с характеристиками фотоприемников и имеющего наиболее простую функциональную связь с измеряемыми параметрами.

Возможные способы формирования оптического сигнала в КСОИУ показаны на рисунке 1.1.

Очевидно, из всех представленных способов растровым КСОИУ соответствует проекционный метод (как правило, в проходящем свете с помощью привязки к объекту контроля одного из растров).

Второй этап является аппаратным, поэтому, несмотря на значительное количество публикаций на эту тему, будем рассматривать в настоящей работе только программные и алгоритмические аспекты обработки данных в оптико-электронных КСОИУ.

Этапы с 3 по 6 наиболее целесообразно выполнять с применением компьютера или микропроцессорной техники.

Для того чтобы сделать вывод об общей структуре КСОИУ, рассмотрим ряд примеров реализации современных оптико-электронных компьюте ризированных систем обработки информации и управления.

Так, в [53] описана компьютеризированная система для контроля отклонения от плоскостности на базе электронных уровней. Создание этой системы обусловлено необходимостью получения не только числовой информации о значении отклонения от плоскостности, но и полной топографии реальной поверхности. Это требует проведения большого количества измерений и, как следствие, значительных объемов математической обработки данных. Причем результаты измерений должны быть получены в максимально короткое время для исключения простоя оборудования. В связи с этим авторами были разработаны новые алгоритмы определения плоскостности, ориентированные на компьютерную обработку результатов измерений [53]. Разработанная оптико-электронная КСОИУ характеризуется следующими особенностями:

- полное исключение встроенной аналоговой системы фильтрации, и использование для компьютерной обработки сигнала, поступающего непосредственно с датчика;

- применение разных алгоритмов цифровой фильтрации сигнала в зависимости от метода обработки и характера сигнала;

- автоматический выбор алгоритма обработки сигнала, исходя из результатов измерений, поступающих с датчиков;

устойчивость алгоритмов обработки данных к различным шумам механической или электромагнитной природы;

Этапы моделирования работы интерполяционного алгоритма обработки данных с РФЭК

Так как сигналы с фотоприемников подвергаются флуктуациям, то необходимо осуществление прогноза качества оценки координат по амплитудам сигналов в процессе функционирования РФЭК и поддержки этого качества на заданном уровне в условиях заранее оговоренного диапазона изменения основных влияющих параметров. Для этой цели можно предложить методику проектирования алгоритмов обработки сигналов с РФЭК, включающую следующие основные этапы.

1. Анализ функциональной схемы РФЭК и способа формирования сигналов с РФЭК, который должен сопровождаться составлением возможных алгоритмов их обработки и анализом сложности их реализации. В результате появляется возможность отбрасывания заведомо сложных в реализации вариантов алгоритмов обработки сигналов с РФЭК.

2.Составление модели сигнала. Основной целью данного этапа является выбор математической модели, адекватной реальным сигналам, действующим на выходе РФЭК. Максимальное внимание должно быть уделено оценке входящих в модель параметров, а именно установлению возможного диапазона их изменения. Важно отметить, что от полноты полученных сведений во многом зависит как выбор возможных алгоритмов обработки, так и близость расчетных метрологических характеристик РФЭК их фактическим значениям.

3. Отбор алгоритмов обработки сигнала. Осуществляется путем сопоставления значений квантификационного критерия оценки качества выделения информационных составляющих сигналов для всех предложенных алгоритмов. Поскольку задача нахождения значений квантификационного критерия для всех алгоритмов очень трудоемка и требует значительного времени, перед выполнением этого этапа целесообразно уменьшить количество возможных алгоритмов обработки данных путем учета, например, времени обработки информационного сигнала или вероятности флуктуации реального значения сигнала.

4. Выбор и оптимизация окончательного решения. На данном этапе окончательно выбирается алгоритм обработки данных, а также определяются верхние границы возможных погрешностей измерения при использовании выбранного алгоритма выделения и обработки информационных параметров сигнала.

Наибольшие сложности при проведении расчетов информационных критериев вызывает большая степень априорной неопределенности о свойствах обрабатываемых сигналов и недостаточность информации о характеристиках и параметрах РФЭК. Это вынуждает прибегать к проведению дополнительных экспериментов с целью выявления всех недостающих для расчетов параметров моделей сигнала с РФЭК. Практическое выполнение таких экспериментов представляет собой достаточно трудоемкий процесс, требующий обработки большого объема исходной информации, применения сложного измерительного оборудования и громоздких методик измерения. Поэтому с целью повышения эффективности и надежности экспериментальных работ их целесообразно проводить с использованием математического моделирования.

При разработке алгоритмов обработки сигналов с измерительных устройств необходимо применять специальные методики, основанные на сочетании процессов разработки программного обеспечения, экспериментального моделирования и отработки алгоритма работы измерительного устройства. В большинстве случаев такие методики могут быть реализованы при применении математического моделирования. Математическое моделирование можно использовать для исследования сигналов, соответствующих реальной обстановке, как правило, результаты подобных исследований позволяют выявить все наиболее характерные ситуации, которые могут возникнуть в процессе работы РФЭК, и тем самым определить набор дополнительных параметров сигнала, необходимых для обеспечения пра вильной реакции измерительного устройства в конкретно сложившейся Aобстановке. Очевидно, зная эти параметры, всегда можно выбрать такие методы их выделения, чтобы любое последующее уточнение алгоритма работы преобразователя касалось изменения только его программного

обеспечения, а не аппаратной реализации. Это позволяет оптимизировать и отлаживать алгоритм обработки параллельно с изготовлением макетного образца.

Оценка влияния конструктивных параметров РФЭК на погрешность расчета координат интерполяционным алгоритмом

Погрешности растров включают погрешности ширины полос и погрешности, обусловленные нарушением свойства прозрачности или непрозрачности соответствующей полосы. Известно, что эти погрешности могут иметь три составляющих: местную, периодическую и прогрессивную [8,38].

Местные погрешности носят случайный характер и могут быть обусловлены эксплуатационными дефектами растра. Например, в процессе эксплуатации растра на нем могут появляться царапины и посторонние частицы, изменяющие функцию пропускания растра на отдельных участках.

Рассмотрим влияние местных погрешностей растра на верхнюю и нижнюю границы отклонений амплитуд сигналов с фотодиодов от их идеальных значений & и величину ошибки вычисления координаты. Для этой цели осуществлялось математическое моделирование перемещения растра с дефектами прозрачных и непрозрачных полос в плоскости фоточувствительных поверхностей фотодиодов. Для моделирования дефектов прозрачных и непрозрачных полос растра он представлялся в виде совокупности матриц Qp=(Q?), где

p=l,...,2 NP, a NP равно количеству периодов растра. Для прозрачных полос растра значения элементов матрицы Qp первоначально принимались равными единице, для непрозрачных - нулю. Для того чтобы осуществить моделирование дефектов растра, для каждой непрозрачной или прозрачной полосы выполнялась генерация разреженной матрицы а размерности NirxN2r, совпадающей с размерностью Qp. В матрице а ненулевые элементы представляли собой псевдослучайные числа, принадлежащие интервалу [0;1] и равномерно распределенные на этом интервале. Равномерный закон распределения псевдослучайных чисел не противоречит предположению о равномерности расположения дефектов на полосе растра. При этом каждое псевдослучайное число ссу в разреженной матрице соответствует дефекту элементарной площадки Q.fj на поверхности растра, то есть для непрозрачной полосы значение Clf: принимается равным 1, а для прозрачной полосы Q равно 0. Кроме этого, при выполнении математического моделирования была реализована возможность генерации зоны дефектности различного размера за счет анализа значений псевдослучайных элементов Q в разреженной матрице. Если Q e[0;0,25], то дефектная область составляла одну элементарную площадку, если Q є[0,25;0,5], то дефектная область составляла несколько горизонтальных площадок, при Q є[0,5;0,75] дефектная область была вертикальной, а при Q e[0,75;l] дефектная область представляла собой квадрат. Таким образом, по элементу Q Ц определялся центр дефектной области, которая могла состоять как из единственного элемента, так и включать Ъ, элементарных площадок полосы растра.

Разреженная матрица формировалась с различной степенью ц, плотности ненулевых элементов, соответствующих дефектам полос, что эквивалентно различной степени дефектности пропускания полос растра, например, различной степени запыленности для прозрачных полос.

Для вычисления погрешности оценки координаты по сигналам с фотодиодов расчет координаты с применением интерполяционного алгоритма осуществлялся при моделировании от 300 до 1000 перемещений растра, причем при каждой следующей итерации генерировались другие дефекты растра с теми же характеристиками (плотность, размеры дефектной области полосы). Расчет амплитуд сигналов осуществлялся по формуле (3.5), в которой Ау были приняты равными единице в предположении однородности освещенности и идеальности фоточувствительной поверхности фотодиодов, а Еу зависели от пропускания растра. Плотность центров зон дефектных элементарных площадок растра fi варьировалась на интервале [0;0,1], а количество элементарных площадок в дефектной зоне прозрачной или непрозрачной полосы растра Ъ, изменялось от 1 до 50 с учетом выбранного размера шага hr равного 0,0005. Параметры для моделирования выбраны на основе анализа под микроскопом реального растра после его эксплуатации в течение двух месяцев.

В результате математического моделирования влияния местных дефектов прозрачных и непрозрачных полос растра на амплитуды сигналов с фотодиодов установлено, что нижние и верхние границы отклонений &! и 8І2 значений амплитуд реальных сигналов фотодиодов от их «идеальных» значений на каждом периоде растра зависят от координаты г, представляющей собой расстояние от начала текущего периода растра.

Математическое моделирование местных дефектов растра для различных геометрических соотношений между шириной фоточувствительной поверхности фотодиода L, периодом растра Т и расстоянием между фотодиодами D позволило установить, что вариация реальных сигналов с фотодиодов имеет область неопределенности, ограниченную функциями sj\{r),s {r) и а(г\я(г) описывающими зависимость нижней и верхней границ от координаты г для вариаций амплитуд сигналов соответственно первого и второго фотодиодов.

Особенности формирования калибровочных зависимо- стей и их практического применения в алгоритмах обработки данных в РФЭК

Как было отмечено выше, для оценки координат по амплитудам сигналов РФЭК необходимо использовать эталонные зависимости «амплитуда-координата» для всех участков всех периодов растра. Эти зависимости могут быть как упрощенными, в предположении об идеальности сигналов, так и быть получены при калибровке.

Рассмотрим алгоритм получения калибровочных зависимостей с помощью экспериментальной установки. При перемещении растра с помощью микрометрического винта с шагом 10 мкм, начиная от начальной точки, соответствующей нулевому значению координаты, осуществляется фиксация уровней сигналов с фотоприемников и запоминаются значения координаты и значения амплитуд сигналов. После перемещения растра на необходимое расстояние осуществляется обработка полученных данных с целью выделения калибровочных зависимостей «амплитуда-координата» для всех периодов и всех участков растра.

В предыдущей главе путем математического моделирования было установлено, что значения амплитуд сигналов для обобщенного периода растра из-за влияния комплекса параметров отличаются от их «идеальных значений», и реальные значения амплитуд лежат в области є-слоя. В связи с этим однозначное определение номера участка периода растра по значениям амплитуд может оказаться невозможным из-за того, что реальное соотношение амплитуд сигналов не совпадает с их соотношением для идеального случая.

Как было показано во второй главе, при выбранных геометрических характеристиках преобразователя (например, при T/2=2L) на периоде для идеальных сигналов выделяется четыре участка с однозначным соотношением между значениями амплитуд сигналов и координатой. При определении номера участка используются минимальное и максимальное значения фототока. При обработке экспериментально полученных значений амплитуд сигналов і j и іг можно также установить пороговые значения амплитуд iN и iv для первого и второго фотоприемника с учетом их неидентичности. Выбор пороговых значений должен обеспечивать падение чувствительности на границах участков не более чем в 1,5-2 раза. Этому условию, как показали экспериментальные исследования, удовлетворяет простейший способ определения пороговых значений. Для каждого фотоприемника определяются минимальное и максимальное значения амплитуды сигнала (imini, Wb imin2 ітахг) вычисляются ИХ раЗНОСТИ Ail=imaxl-iminl И ДІ2=Іщах2-Іпііп2 а В КаЧЄСТВЄ Верхней И

нижней границ, по которым судят о принадлежности соотношения значений амплитуд некоторому участку периода, выбираются соответственно для первого сигнала іуі=ітахі-0,1Діі и імі=іт;пі+0,1Діі, а для второго сигнала iv2-imax2-0,1 ДІ2 и іГ42==ітіп2+0,1ДІ2. При рассмотрении всех возможных случаев соотношений значений амплитуд сигналов установлено, что в пределах периода растра появляются дополнительные участки Dl, D2, D3, D4, для которых характерно отличное от идеального случая соотношение между значениями амплитуд сигналов (рисунок 4.3). Для наглядности положено іш=ік2=і ь

В основу алгоритма получения калибровочных зависимостей «амплитуда-координата» положены анализ принадлежности значений амплитуд сигналов с фотоприемников области от нижней границы амплитуды сигналов до верхней границы, и анализ выхода значений амплитуд сигналов за указанные границы.

Структурная схема алгоритма получения калибровочных зависимостей приведена на рисунке 4.4. На этой схеме через U обозначен номер участка периода растра, через UP - номер предыдущего участка, через Р - номер периода.

При использовании калибровочных зависимостей для вычисления координаты по значениям амплитуд сигналов с фотоприемников определяется номер участка периода растра U. Далее, если участок основной (участки 1-4), то сигналы обрабатываются по интерполяционным формулам (2.27) и (2.28) с применением зависимости «амплитуда-координата» либо для первого, либо для второго сигнала, что соответствует формуле (2.31). Если же комбинация амплитуд соответствует дополнительному участку (D1-D4), то для уменьшения погрешности сначала вычисляются значения координат Si и Бгпо калибровочным зависимостям для двух сигналов, а в качестве результирующего значения координаты принимается их среднее арифметическое.

Похожие диссертации на Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов