Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Անօդաչու թռչող սարքերի աէրոտեսանկարահանումների միջոցով օբյեկտների հայտնաբերման ծրագրային ապահովման մշակում

Հովսեփյան, Սամվել Մերուժանի (2016) Անօդաչու թռչող սարքերի աէրոտեսանկարահանումների միջոցով օբյեկտների հայտնաբերման ծրագրային ապահովման մշակում. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ Ինֆորմատիկայի և ավտոմատացման պրոբլեմների ինստիտուտ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (784Kb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (17Mb) | Preview

      Abstract

      Беспилотные летательные аппараты (БЛА) находят все более широкое применение в науке, в технике, в народном хозяйстве, в военном деле и в других сферах человеческой деятельности. С помощью БЛА решаются задачи, которые не могут быть решены другими средствами или же решение требует больших финансовых затрат. Одной из основных функций, выполняемых БЛА, является проведение мониторинга и обследование контролируемой территории с целью обнаружения определённых явлений и объектов с помощью аэровидеосъёмки местности сверху. При этом управление полётом БЛА осуществляется как автономно, так и при помощи наземных средств. Несмотря на применение современного навигационного и электромеханического оборудования, средств связи и обработки информации, в том числе на борту БЛА, при решении различных задач приходится преодолевать целый ряд трудностей, неизбежно возникающих при полёте БЛА. Эти трудности связаны воздействием ветров, турбулентности атмосферы, неустойчивости параметров полёта, вибрации борта БЛА и других мешающих факторов. Все эти факторы в конечном итоге отражаются на качестве, точности и адекватности получаемой аэровидеосъёмки. Поэтому на долю программного обеспечения БЛА в части обработки видеоизображений, приходится решение основных задач борьбы с влиянием указанных факторов на конечный результат. Анализ открытых литературных материалов, посвящённых программному и математическому обеспечению БЛА показывает, что в них имеются определённые пробелы в части применения методов автоматической обработки цифровых видеоизображений. Так, если локальная обработка фиксированных кадров видеоизображения даёт хорошие результаты, так как теория и техника обработки изображений продвинута достаточно далеко, то динамическая обработка изображений наталкивается на отсутствие достаточно универсальных методов, позволяющих обнаруживать объекты произвольного типа по видеопоследовательности. В научной литературе последних десятилетий большое внимание уделяется разработке методов обработки, основанных на использовании структурных, содержательных свойств изображений, результаты которых, к тому же, больше соответствуют восприятию информации визуальной системой человека (ВСЧ). При этом предложен ряд подходов, которые приводят к решениям, устойчивым к различным преобразованиям и искажениям изображений. Использование подобных методов в составе математического обеспечения может значительно повысить эффективность решения задач с применением БЛА. Настоящая диссертационная работа посвящена разработке комплекса алгоритмов и программ поиска и обнаружения объектов по аэровидеосъёмкам, получаемыми БЛА. Ատենախոսությունը նվիրված է անօդաչու թռչող սարքերի (ԱԹՍ) մաթեմատիկական և ծրագրային ապահովման համակարգերի կատարելագործմանը: Դիտարկվում են տեսանկարահանման միջոցով օբյեկտների և երևույթների հայտնաբերման խնդիրներ: ԱԹՍ-ները գնալով ավելի լայն կիրառություն են գտնում մարդկային գործունեության տարբեր բնագավառներում: ԱԹՍ-ի միջոցով լուծվում են խնդիրներ, որոնք այլ կերպ չեն կարող լուծվել, կամ լուծումը պահանջում է զգալի ֆինանսական ծախսեր: Այդպիսի խնդիրներից է աէրոտեսանկարահանումների միջոցով վերահսկվող տարածքների մոնիտորինգն ու հետազոտությունը, տարբեր տեսակի օբյեկտների և երևույթների հայտնաբերման նպատակով: Ընդ որում, ԱԹՍ-ի կառավարումը պետք է իրականացվի ավտոմատ: ԱԹՍ-ի օգտագործումը հանդիպում է հավելյալ բարդությունների, կապված քամիների, ԱԹՍ-ի վրա տեղաղադրված սարքավորումների անճշտությունների և այլ խանգարիչ հանգամանքների հետ, որոնք ազդում են վերջնական արդյունքի արդյունավետության վրա: ԱԹՍ-ին վերաբերող ծրագրային և մաթեմատիկական ապահովմանը նվիրված բաց գրականության վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ դեռևս կան չլուծված խնդիրներ ունիվերսալ մեթոդների ստեղծման և կիրառության, ինչպես նաև տեսանկարահանումների ավտոմատ մշակման ասպարեզում: Վերջին տարիների գիտական գրականությունում մեծ ուշադրություն է հատկացվում պատկերների մշակման այնպիսի մեթոդների մշակմանը, որոնք հիմնված են պատկերների բովանդակային կառուցվածքի վրա: Այդպիսի մոտեցումը ավելի է համապատասխանում մարդու կողմից տեսողական ինֆորմացիայի ընկալմանը: Աշխատանքում առաջարկված են մոտեցումներ և ալգորիթմներ, որոնք պահպանում են լուծումների կայունությունը տարբեր տեսակի խանգարիչ գործոնների և աղավաղումների դեպքում: Այդպիսի մեթոդների կիրառությունը էապես բարձրացնում է ԱԹՍ-ի կիրառության արդյունավետությունը վերը նշված խնդիրներում: Տեսանկարահանման ֆայլերում օբյեկտների կայուն փնտրման և հայտնաբերման կոնցեպցիայի և մեթոդաբանության մշակում; Պատկերների կառուցվածքային հատկությունների վրա հիմնված մաթեմատիկական մոդելի ընտրում և հիմնավորում, որն ինվարիանտ է տարբեր տեսակի աղավաղումների և ձևափոխությունների նկատմամբ; Անտառային տարածքներում ծխի և կրակի վաղ հայտնաբերում՝ հիմնվելով միայն ԱԹՍ-ի վրա տեղադրված տեսախցիկից ստացված տվյալների վրա; ԱԹՍ-ի միջոցով ճանապարհին հետևող և ճանապարհի վրա գտնվող օբյեկտների հայտնաբերման ալգորիթմի և ծրագրային միջոցի մշակում; Վերը նշված մեթոդները իրականացնող ծրագրային համակարգի նախագծում: Մշակված է մեթոդաբանություն ԱԹՍ-ի միջոցով ստացված տեսանկարահանումների մշակման համար, որը ապահովում է լուծումների կայունություն մուտքային պատկերների տարբեր լուսավորվածության, նկարահանման անկյան, շեղվածության և չափսերի պարագայում; Մշակված է ալգորիթմ անտառային տարածքներում ծխի և կրակի վաղ հայտնաբերման և դասակարգման համար, որը հիմնված է պատկերի ամբողջական սեգմենտացիայի և պարզեցման մոդելի վրա; Առաջարկվել են ԱԹՍ-ի միջոցով ճանապարհին ավտոմատ հետևող և նրա վրա գտնվող օբյեկտները հայտնաբերող ալգորիթմներ և ծրագրեր, որոնք հիմնված են պատկերների գրադիենտային դաշտի հատկությունների օգտագործման վրա: Dissertation is dedicated to unmanned aerial vehicle’s (UAV) mathematical and software systems enhancement. There are discussed problems associated with objects and phenomena detection by use of only photo and video data taken by on board UAV’s camera. UAVs are becoming more widely used in different aspects of human activity. By use of UAVs there are solved problems that cannot be solved otherwise, or the solution requires considerable financial costs. One of such problems is the monitoring and analysis of controlled areas in order to identify different types of objects and phenomena, by using of UAV fly time taken video data. Note that the UAV control should be carried out automatically. The use of UAV meets additional challenges due to of winds, on board device inaccuracies and other obstructive circumstances. All these circumstances are reflected in the accuracy of the final result. The analysis of open literature dedicated to UAVs software and mathematical support shows that there are considerable gaps in more or less universal methods application and videos automatic processing. In recent years, the scientific literature pays more attention to the development of image processing methods, which are based on image structural characteristics. This approach corresponds more to human visual information perception. In this work there are proposed approaches and algorithms that keep the stability of solutions in case of different types of obstructive circumstances and distortions. Application of such methods could significantly increase the use of UAVs in the above mentioned problems. Development of a stable objects search and detection conception and methodology from video files; Objects search and detection mathematical model selection and proposition, based on image structural properties; In forest areas early smoke and fire detection procedure development based on UAV fly time taken video data; Road tracking and on the road objects detection algorithm development for UAVs; Software development that implements above mentioned Scientific novelty A methodology is developed for UAV taken video data processing that provides stable solutions in case of various frame lightnings, size changes and view rotations; Developed an algorithm for early smoke and fire detection and classification in forest areas, which is based on image Proposed a new road tracking and on the road objects detection automate procedure based on picture gradient field characteristics.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Անօդաչու թռչող սարքերի աէրոտեսանկարահանումների միջոցով օբյեկտների հայտնաբերման ծրագրային ապահովման մշակում: Object detection software development using video materials taken by unmanned aerial vehicles.
      Uncontrolled Keywords: Հովսեփյան Սամվել Մերուժանի, Hovsepyan S. M.
      Subjects: Informatics and Computer Systems
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 03 Oct 2016 10:00
      Last Modified: 13 Oct 2016 13:51
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3548

      Actions (login required)

      View Item