Программа 3 информационные и вычислительные технологии в задачах поддержки принятия решений отчет
| Вид материала | Программа |
- Информационные технологии анализа данных используются для обобщения учетной информации,, 178.99kb.
- Системы поддержки принятия решений общие сведения о системах поддержки принятия решений, 145.37kb.
- Рабочая программа дисциплины «Системы поддержки принятия решений» Рекомендуется для, 115.78kb.
- Системы поддержки принятия решений: эволюция концепции и некоторые перспективы, 98.37kb.
- Анализ принятия управленческих решений, 54.28kb.
- Темы курсовых проектов по дисциплине «Теория принятия решений», 35.1kb.
- Программа по дисциплине "Интеллектуальные информационные системы" для подготовки специалиста, 151.52kb.
- Темы курсовых проектов по дисциплине «Теории принятия решений» Можаева, 30.34kb.
- Ложения темпоральной (временной) логики для ветвящегося времени в плане ее использования, 138.35kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины теория принятия решений Направление подготовки, 591.05kb.
Проект 4.3.1.2. Развитие принципов построения и математическое моделирование интегрированных программно-аппаратных комплексов мониторинга окружающей среды, управления динамическими системами и принятия решений (Институт автоматики и электрометрии СО РАН)
Общая характеристика выполненных в 2009 г. работ.
Основной целью проводимых исследований являлась разработка технологии совместного анализа совокупности изображений для решения целевых задач:
– определение пространственно-временной динамики трехмерных сцен по последовательностям изображений, получаемых при многоракурсной съемке;
– повышение качества изображения за счет корректного статистического учета параметров тракта регистрации и шумов;
– повышение разрешения изображений динамической сцены по последовательности изображений.
Были созданы математические и программные модели систем регистрации изображений; статистически оптимальные алгоритмы анализа совокупности изображений; программные комплексы для исследования эффективности предложенных алгоритмических решений; программно-аппаратные системы обработки поступающего потока данных, в том числе в реальном времени.
Разработаны методы эффективного использования группировок автономных подвижных объектов при исследовании скалярных полей.
Исследованы характеристики различных методов повышения пространственного разрешения и улучшения качества цифровых сигналов и фотоматричных изображений, в основе которых лежит построение фильтров, компенсирующих линейные искажения сигнала, возникающие при его регистрации, дискретизации и квантовании.
Исследованы группы нелинейных перспектив для систем отображения визуальной информации.
Повышение разрешения изображений динамической сцены.
Исполнители:
Косых В.П., к.т.н., с.н.с.;
Громилин Г.И., гл. спец.-электроник;
Киричук В.С., д.т.н., зав. лаб.;
Иванов В.А., к.т.н., с.н.с.;
Куликов В.А., асп.;
Иванченко Г.А., вед. инж.-программист.
Предложены новые алгоритмы построения изображений повышенного разрешения, основанные на корректном учете статистических зависимостей в последовательности изображений, оцениваемых по исходным данным. Произведена адаптация алгоритма к вычислительным возможностям системы обработки, обеспечивающая сокращение объема вычислений примерно в 25 раз при незначительной потере эффективности (2 – 5 %). Алгоритмы ориентированы на задачи повышения разрешения изображений движущихся объектов.
Повышение четкости изображений, получаемых с конфокального микроскопа.
Исполнители:
Косых В.П., к.т.н., с.н.с.;
Громилин Г.И., гл. спец.-электроник;
Киричук В.С., д.т.н., зав. лаб.;
Иванов В.А., к.т.н., с.н.с.
Разработан и реализован в виде программного продукта алгоритм пространственно-неоднородной фильтрации изображений, формируемых конфокальным флуоресцентным микроскопом. Фильтр, учитывающий вид трехмерной ФРТ микроскопа и статистику шума регистрации, предназначен для повышения четкости изображений.
Оценивание пространственно-временной динамики поведения биологических объектов.
Исполнители:
Куликов В.А., асп.;
Косых В.П., к.т.н., с.н.с.;
Иванов В.А., к.т.н., с.н.с.;
Киричук В.С., д.т.н., зав. лаб.
В рамках совместной работы с Институтом цитологии и генетики СО РАН по автоматизации этологических экспериментов была создана стереосистема для автоматического определения трехмерных траекторий движения, характеризующих исследовательское поведение животных. Использование классических алгоритмов поиска сопряженных точек, необходимых для получения трехмерных образов, не привело к решению задачи вследствие слабой степени текстурированности изображений животного. В настоящее время разрабатываются алгоритмы, основанные на сопоставлении выбранных характерных фрагментов изображения животного. На рисунке приведены трехмерные траектории движения животных, основанные на отслеживании изображения их глаз.
 |  |
| Рис. 13. Одно из изображений стереопоследовательности, полученное левой камерой | Рис. 14. Трехмерные траектории движения животных |
Алгоритм управления движением автономного подвижного аппарата.
Исполнители:
Золотухин Ю.Н., д.т.н., зав. лаб.;
Нестеров А.А., к.т.н., в.н.с.;
Ян А.П., к.т.н., с.н.с.;
Котов К.Ю., м.н.с.
Предложен алгоритм управления движением автономного подвижного аппарата с одним сенсором, обеспечивающий перемещение аппарата к изолинии и дальнейшее движение вдоль изолинии некоторого скалярного поля. Алгоритм основан на использовании локальной оценки градиента скалярного поля. Введение в систему управления дополнительного “тестирующего” сигнала позволяет аппарату вычислять полное значение градиента.
Рис. 15. Перемещение объекта к изолинии по направлению градиента. Начальные условия: 
. PHI – курсовой угол, S – интенсивность скалярного поляМетод повышения разрешения матричных фотоприемников путем удвоения частоты пространственной дискретизации, основанный на представлении информации, снимаемой с матричного фотоприемника, двумерным рядом Фурье с последующей оптимальной цифровой обработкой полученных отсчетов.
Исполнители:
Резник А.Л., д.т.н., зав. лаб.;
Ефимов В.М.., к.т.н., в.н.с.;
Колесников А.Н., к.т.н., с.н.с.;
Торгов А.В., н.с.;
Соловьев А.А., м.н.с.
Рассмотрена задача о повышении пространственного разрешения изображений, регистрируемых с помощью двухкоординатного регулярного перемещения фотоприемника низкого разрешения вдоль исходного изображения. Информация, снимаемая с матричного фотоприемника, представляется двумерным рядом Фурье с последующим переходом к массиву с меньшим размером “пикселя” путем частичной компенсации линейных искажений, вносимых в изображение реальным элементом фотоматрицы. По результатам аналитических расчетов и проведенного компьютерного моделирования установлено, что операция субдискретизации позволяет повысить разрешение фотоматриц, если геометрия последних близка к идеальной.
Исследование группы нелинейных перспектив для систем отображения визуальной информации.
Исполнители:
Ковалев А.М., д.т.н., г.н.с.;
На основе патентованного способа изображения предметов для малых полей зрения предложено перцептивное трехмерное отображение, которое образует группу линейных перспектив, содержащую аксонометрическую, перцептивную, ренессансную, широкоугольную и обратную перспективы. Для решения проблемы построения изображений с телесным углом зрения до 4π стерадиан исследована реализация способа, которая позволяет построить многовариантную систему сфероидальных перспектив, или группу нелинейных перспектив, для отображения трехмерных визуальных сцен на a) эллиптических поверхностях и b) во внутренней области сфероидов. Показано, что подгруппа (a) есть результат вырожденного отображения, поскольку теряется расстояние до предметов и глубина пространства. В подгруппе (b) пространство изображений предметов, или модель анизотропного визуального пространства, занимает внутреннюю область строго выпуклой замкнутой поверхности эллипсоида. Геометрия такой области гиперболическая с проективной метрикой Гильберта.