0757-orgreview (Измерение границ объектов по оптическим изображениям в условиях дифракционного размытия)

ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ «РО17 РЕхя ':.:',~,"'--'Я Акциоие7шйе ио)цеспФВО «Научно-исследовательский институт теденидениин (АО ЦНИИ теденидении»1 Политехническая ул., д, ", Санкт-петербург, 19402) теп. 1812) 297-41-67, факс)К12) 552-25 — 51; и-спа11: пш ки пйт.н). Ы)р:,:7тск-ж.пйь..ти ОП'Н ) 117))47Ь)1) 97, НКПО 1)7ЙЗКМ, йнн та02 741)01, КПП 7К1)2))11)1)1 04 шоня 2019 г.

№ 211%300 УТВЕРЖДАЮ Заместитель ге ф"ЩФОр теъ;щВ' иерального директора по научной работе ц аУк, пРофессоУ << ' >> о~;стФ""7019 г. ОТ3Ы3 ведущей организации на ди„,рт,ционнтю рабоу9 Иночкина ~федора Михайловича «Измерение границ объектов по оптическим изображениям в условиях дифрпкциоиного размытия»„ представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05,11.16 Информационно-измерительные и управлякяш~е системы (машиностроение) Актуальность темы диссертации На сегодняшний день оптические методы измерений геометрических параметров объектов стали востребованы практически в каждой области деятельности человека, включая г)роизводство, фундаментальные исследования.

медицину. безопасность, транспорт и навигацию. Успешность применения данных методов определяется технологическим прорывом в области создания твердотельных фотоприемников, повышени~м качества оптических систем. развитием вычислительных средств и программного обеспечения, об)цирными исследованиями в области методов и алгоритмов цифровой обработки изооражений. Тем не менее, при всем совершенстве современной аппаратной и программной базы для реализации таких систем, в ряде применений Оптических метОдов их возмОжнОсти Ограни'п1ваются характеристиками оптических Систем, в частности, ограниченной разрепгающей способностью. вызывающей дифракшюнное и аберрационное разм итие изображений.

Безусловно, решению данной проблемы нос вя1пено множество работ отечественных и зарубежных специалистов, сосредоточенных сразу в нескольких областях исследований: аппаратные методы преодоления ди фракционного пр~дела оптических систем, программные методы компенсации размытия изображений. методы высокоточного измерения геометрических параметров объектов. Однако применительно к проблеме опред~ления границ объектов в условиях дифракционного размытия, данные методы характеризуются определенными недостатками, в частности: недостаточно точными моделями размыт11я изображения, упрощенными моделями границ обьектов, недостаточно полным использованием априорной информации об Объекте из~ерения, о~~о~ит~ль~о ~~~~~~й реализации аппаратных средств преодоления дифракционного предела. Таким образом, тема диссертационной работы Иночкина Ф.

М., посвященной разработке и исследованию нового метода измерения границ объектов по изображениям в условиях дифракционного размытия, несомненно, является актуальной. Общая характеристика и содержание диссертации Целью диссертации является повьш1ение точности оценивания границ объектов по изображениям в условиях дифракционного размыт1гя путем аппроксимации регистрируемого камерой изображ~пня изображением, смоделированным численно. Для достижения данной цели. автором работы предлагается решение ряда научно-технических задач„среди которых следует отметить: еразработана математическая модель размытого изображения, позволяющая с высокой точностью аппроксимировать его участки в окрестности границ обьектов, предложен эффективный алгоритм для вычисления распределения яркос'п1 изображения на Основе данной модели: «разработан алгоритм оценки границы объекта на основе численного решения задачи минимизации Отклонения математической модели изображения от регистрируемого фотоприемника„ ° выполнена программная реализация предложенных алгоритмов и проВедено исследование погрешности реализОваннОГО с их помОШью метода определения Границ, В том числе В сравнении с сушестВуюшими метОдами определения границ и методами программной коррекции размытия изображений, Также в диссертации рассмотрено практическое применение разработанных методов и алгоритмов для задачи измерения параметров температурной деформации в измерительной системе дилатометра.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Диссертация содержит "05 страниц печатного текста, 58 рисунков, 5 таблиц„список используемой литературы из 125 источников, ВО введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, положения и результаты„ВыдВИГаемые для защиты, пОказаны практическая и теоретическая значимость„апробация и результаты внедрения диссертации. В первой главе диссертации проведен обзор литературы по современному состоянию проблемы измерения Границ, объектов по оптическим изображениям. Рассмотрены принципы функционирования и основные характеристики современных аппаратных средств формирования изображений, проведен анализ методов и алгоритмов определения границ объектов на изооражениЯх, Выделены фактОры Ограничения тОчнОсти определения границ на изображениях.

Во второй главе выполнено теоретическое обоснование предлагаемого автором метода определения границ на изображениях, основанного на аппроксимации регистрнржм ого датчиком изооражения математической моделью. Описываются алгОритмы, реализуюшие предлагаемый ~~~од. В третьей главе описано исследование характеристик методов и алгоритмов определения границ объектов на изображениях в условиях дифракпионного размытия оптической системой, а также в условиях воздействия факторов снижения точности определения границ, выявленных в первой главе диссертации.

В четвертой главе описывается реализация предложенного метода определения границ в суцгествуюгцей измерительной ~~стеме оптического дилатометра ДОВ-1 для задачи измерения температурного ул:шнения образцов твердых материалов по изображениям их краев. В заключении сформулированы основные результаты„полученные автором в ходе работы над диссертацией. Научная новизна полученных результатов Научная новизна результатов работы определяется тем, что предложен новьш метод оцениванпя гриши объектов, основанный на минимизации отклонения численно моделируемого изображения„от изображения, формируемого датчиком. Элементами научной новизны являются; 1.

Алгоритм моделирования изображения с финитным спектром для объектов с четкой границей, основанный на вычислении Фурье-образа ограничивающего объект многоугольника. Алгоритм оценки границы объекта на основе итерационной модификации координат граничных точек„отвечающий критерию минимума срелнеквадратического отклонения модели изображения от формируемого датчпкоы изображения. 3. Методика и результаты исследования точностных характеристик разработанного метода определения границ объектов в условиях дифракционного размытия. 4.

Методика измерения температурного удлинения образцов твердых материалов на основе предложенного метода измерения границ объектов. Степень обоснованности и достоверности научных положений, выводов н рекомендаций, сформулированных в диссертации Оооснованность и достоверность и~у~~~~ сформулированных в диссертации. определяется полнотой обзора литературы по томе диссертации, корректным применением математических методов, проверкой предложенных научно-технических решений в ряде натурных и вычислительных экспериментов„высокой степенью соответствия экспериментально полученных изображений и результатов их моделирования предлагаемыми алгоритмами„экспериментальной проверкой программной реализации разработанных алгоритмов в реальной задаче определения границ для температурно-деформируемых объектов.

Достоверность полученных результатов также подтверждается неоднократными выступлениями с докладами на научных конференциях, в том числе международных с индексацией сборников докладов в базах 3сорцз/%о Я. Практическая значимость результатов диссертационной работы Практически значимыми результатами работы являются программные реализации разработанных алгоритмов моделирования изображений и оценки границ об~акт~~. реализующих предложенный ~~~~д измерения границ обьектов по изображениям в условиях дифракционного размытия. Также практически значимым результатом работы являются: ° программное обеспечение для применения разработанных методов и алгоритмов в интерактивном и пакетном режимах обработки изображений: еприкладное программное обеспечение измерительной системы высокотемпературного оптического дилатометра ДОВ-1, позволяющее проводить измерения температурного удлинения образцов твердых материалов на основе предложенного метода определения границ.

Рекомендации по использованию результатов и выводов, приведенных в диссертации Приведенные в работе результаты могут быть использованы для повышения эффективности существующих и вновь создаваемых измерительных систем, связанных с измерениями геометрических параметров малоразмерных деталей объектов, линейные размеры которых сопоставимы с пределом разрешающей способности применяемых в них оптических систем. Кроме того, приведенные в работе алгоритмы моделирования изображений могут применяться в качестве инструмента формирования тестовых данных в ~ы~ислительных зкспериментах при исслед~ванни алгоритмов оценки геометрических параметров ооъектов и численных моделей измерительных систем.

Замечании ио диссертационной работе К недостаткам работы необходимо отнести следующее. 1. Название раооты выбрано пе ~пол~е корректно: измерения производятся не по оптическому изображени|о, а по полученному фотоприемником цифровому массиву видеоданных, 2. В работе отсутствует оценка вычислительных затрат на реализацию предложенных методов. 3.

При анализе зкспериментальных данных не указаны доверительные интервалы. 4. При проведении зксперимептальпых исследований не обоснована достаточность Выоорки сюжетов. на котОрых ОцениВалась зффективнОсть предложенного метода. 5,На странице 'б некорректно утверждается, что: «...Величина шума в знаменателе выражена среднеквадратическим отклонением сигнала...» Следовало использовать среднеквадратическое отклонение собственного шума. 6.На странице 59 утверждается, что Л. — относительное отверстие объектива„в то время как зто диафрагменное число. Указанные недостатки не снижают качество представленной научно- квалификационной работы.

Закл~очение Диссертация Иночкина Федора Михайловича «Измерение границ объектов по оптическим изображениям в условиях дифракционного размытия» представляет собой законченный научный труд и соответствует требованиям„предъявляемым в разделе И Положения о присуждении ученых степеней. Диссертация соответствует паспорту специальности 05,11,16 Информационно-измерительные и управля1О1цие системы (машинОстроение), пун гегам: 1. Научное обоснование перспективных информационно-измерительных и управляющих систем, систем их контроля, испытаний и метрологического обеспечения, повышение эффективности существующих систем. ", Исследование возможностей и путей совершенствования сушествуюшпх и создания новых элементов. частей, образцов информационно-измерительных и управляющих систем„улучшение их технических, эксплуатационных, экономических и эргономических характеристик, разработка новых принципов построения и технических решений.