WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Предложенные приемы оптимизации вычислений по времени разделяются на два типа. Приемы первого типа нацелены на быстрый расчет «толстых» строк и столбцов, составляющих субэталоны, и основаны на 1) устранении зависимых от­счетов «толстых» строк и столбцов, 2) применении скользящей обработки. Пред­ставленная техника расчетов служит развитием идеи, изложенной в 1992 г. в рабо­те Д.В. Васильева и С.Г. Глотова. Приемы второго типа нацелены на быстрое разложение по базису и основаны на применении смещаемых по фазе базисных функций (рис. 5). Исходя из общего описания алгоритма НКД, достаточно обеспечить только взаимную ортогональность базисных функций, не требуя симметрии в паре четная/нечетная функция. На примере гармонических БФ показано влияние смещения их фазы на значение ВКФ. Моделирование показало, что совместное применение двух приемов оптимизации сокращает вычисления в сотни раз.

НКД-СФ сохраняет главные достоинства беспоисковых алгоритмов: строгий нуль ДХ, субпиксельную точность оценок, малые вычислительные затраты по срав­нению с поисковыми системами. Скользящая фильтрация (СФ) добавляет к назван­ным достоинствам бльшую зону захвата и быстрое вхождение в захват ценой повы­шения вычислительных затрат. Т.о., беспоисковые алгоритмы без СФ более эффек­тивны на стадии сопровождения, а с использованием СФ – на стадии захвата.

Глава 5. Экспериментальное исследование свойств алгоритмов.

Пятая глава посвящена описанию экспериментальных исследований пред­ставленных алгоритмов на моделях. Описан пакет моделирующих программ, со­зданных автором с применением языка программирования C#.NET. Целью главы является сравнение алгоритмов НКД и НКД-СФ по показателям качества.

НКД НКД-СФ

Рис. 5. Асимптотические ДХ на множестве сюжетов и разброс характеристик в пределах ±1.

НКД НКД-СФ

Рис. 6. Диаграммы нулей. Пунктиром показана зона БЗ.

НКД НКД-СФ

Рис. 7. Области захвата по звездному полю для типового сюжета (вверху), диаграммы длительности захвата для того же сюжета (внизу). Результаты, пред­ставленные слева, получены для алгоритма НКД, справа – для НКД-СФ.

Улучшение свойств алгоритма НКД-СФ в сравнении с известными беспоис­ковыми решениями иллюстрируется на рис. 5–7. На рис. 6 показана диаграмма нулей для алгоритма парциального НКД-СФ сдвигов по х-компоненте. В про­странстве истинных сдвигов (sx, sy) она отображает множество таких точек, в ко­торых выход дискриминатора равен нулю.

Таблица 2. Сравнительная оценка вычислительных затрат.

Тип алгоритма

Стадия выпол-нения

Число операций за кадр

Достижимая частота кад-ров в системе

Классич. корр. алгоритм

Стадия 1

Стадия 2

100 000 000 умн.

1 Гц

НКД Русакова

Стадия 1

40 800 умн.

2 500 Гц

Стадия 2

40 800 умн.

2 500 Гц

Алгоритм НКД-СФ

(простой вариант)

Стадия 1

198 400 умн. и 119 200 сл.

500 Гц

Стадия 2

50 000 умн.

2 000 Гц

Алгоритм НКД-СФ

(4-квадрантный вариант)

Стадия 1

387 600 умн. и 139 200 сл.

250 Гц

Стадия 2

200 000 умн.

500 Гц

Обозначения: сл. – сложения, умн. – умножения. Стадия 1 – подготовка эта­лона; стадия 2 – вычисление оценки сдвига.

В табл. 2 приведена сравнительная оценка вычислительных затрат для четырех типов алгоритмов. Расчеты проведены для формата рабочего окна дис­криминатора 100100 и формата эталонного поля 200200. В крайнем правом столбце дана максимальная частота обработки для вычислительных мощностей, при которых выполнение классического корреляционного алгоритма происходит со скоростью 1 кадр/с. Цифры для НКД-СФ приведены в расчете на максималь­ную зону БЗ. При АС ее можно сокращать, ускоряя вычисления. При этом темп обработки может сравниться с таковым для НКД без СФ.

Выводы из итогов экспериментов:

1. Пренебрежимо малые отклонения ДХ от линейности в пределах зоны бы­строго захвата (рис. 5).

2. Пренебрежимо малый разброс ДХ на множестве сюжетов в пределах зоны БЗ (высокая инвариантность к смене сюжета) (рис. 5).

3. Подавление перекрестных связей и краевых эффектов внутри зоны БЗ (рис. 6).

4. Зона захвата может превышать по размерам рабочее поле зрения системы.

5. Возможность увеличения апертуры КД за счет расширения эталона.

6. Гарантированный захват внутри зоны БЗ.

7. Захват за один кадр в пределах зоны БЗ (рис. 7).

8. Подтверждена возможность захвата в пространстве 4-компонентных сдвигов.

Представленные в главе 5 итоги экспериментальных исследований получены автором, обладают научной новизной и практической ценностью, поскольку дока­зывают целесообразность применения алгоритма НКД-СФ в разнообразных проектируемых системах.

В Заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

1. Представлен математический аппарат ортокорреляции, позволяющий удобно описывать беспоисковые корреляционные алгоритмы оценивания обоб­щенного сдвига.

2. Построено обобщенное теоретическое соотношение, позволяющее на осно­ве асимптотической формы ДХ оценивать уровень шумов на выходе дискримина­тора, а также их спектральные свойства. Выявлена прямо пропорциональная зависимость между апертурой дискриминатора и СКО выходного шума в парциальных КД ОЭСС.

3. Разработаны новые алгоритмы расширения апертуры дискриминатора на основе скользящей фильтрации, позволяющие увеличивать зону захвата ОЭСС в несколько раз по сравнению с известными алгоритмами. Экспериментально дока­зано, что использование представленных алгоритмов позволяет, ценой увеличе­ния времени на подготовку эталона, устранять влияние перекрестных связей и краевых эффектов, значительно повысить инвариантность параметров дискрими­натора к смене сюжета, существенно снизить нелинейность дискриминационных характеристик, вероятность срыва слежения и время, отводимое на автозахват. Благодаря использованию беспоисковых принципов корреляционной обработки, предложенные алгоритмы способны обеспечивать субпиксельную оценку сдвига между изображениями в режиме «реального времени».

4. Предложены практические приемы снижения вычислительных затрат при подготовке эталона по принципу скользящей фильтрации. Выявлена возможность их применения в ряде ранее известных беспоисковых алгоритмов: например, в ал­горитмах стабилизации крутизны и компенсации перекрестных связей методом пробных сдвигов.

Список публикаций по теме диссертации:

1. Васильев Д.В., Сумерин В.В., Фирсов Е.А., Гапон А.В. Автозахват направ­ления по изображению с использованием метода скользящей фильтрации. //Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. №7. С. 4952.

2. Васильев Д.В., Гапон А.В. Элементы теории решений обратных корре­ляционных задач. //Электромагнитные волны и электронные системы. 2009. №7. С. 3039.

3. Гапон А.В. Свойства ортокорреляционных дискриминаторов сдвига изоб­ражений. //Электромагнитные волны и электронные системы. 2009. №7. С. 2329.

4. Зайцев В.К., Шахматов М.В., Гапон А.В., Еременко Д.А. О разработке ал­горитма слежения для ИТС «EnergoJump’2005». //Труды XLVIII научной конфе­ренции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», часть 1, 2005.

5. Васильев Д.В., Гапон А.В. Слежение за малоразмерными движущимися объектами на основе технологии беспоисковых дискриминаторов сдвига. //Труды 50-й научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», часть 1, 2007.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»