Способ сканирования объекта

 

Использование: в системах распознавания образов различного назначения. Сущность изобретения: способ сканирования объекта заключается в том, что датчик сканирования перемещают относительно объекта и для каждого положения датчика сканирования измеряют и регистрируют параметр объекта. Перемещение датчика сканирования осуществляют циклически. В начале каждого цикла вокруг положения датчика сканирования строят замкнутую окрестность, на границе которой определяют максимальное изменение параметра объекта относительно значения параметра в точке положения датчика, перемещают датчик сканирования с определенным шагом из указанного положения в направлении максимального изменения параметра в его новое положение. Если разность между параметрами в указанных двух положениях не превышает заданную величину, продолжают перемещение датчика в том же направлении, а при превышении разностью параметров заданной величины цикл заканчивают, причем последнее положение датчика сканирования в цикле является его начальным положением в новом цикле. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах распознавания образов различного назначения - обработка графических изображений, картографирование поверхности, метеорологические исследования, криминалистика. Способ сканирования позволяет получать образы как статических, так и динамических объектов.

Известен реализуемый устройством способ сканирования трехмерных изображений, согласно которому отраженный от сканируемого объекта поток света попадает на фотоприемник, а возникающий фотоэлектрический сигнал поступает в блок записи данных, причем отраженный поток света к фотоприемнику пропускают через линзу и оптический фильтр и после окончания сканирования на первом этапе осуществляют второй этап сканирования, но уже под другим ракурсом и так до тех пор, пока не будет получена требуемая достоверность отображения объекта сканирования [1] В результате анализа данного технического решения необходимо отметить, что известный способ является весьма продолжительным по времени и не позволяет оптимизировать процесс сканирования в зависимости от характеристик исследуемого объекта.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является расширение технических возможностей способа, повышение достоверности сканирования.

Решение задачи обеспечивается тем, что в способе сканирования объекта, при котором осуществляют его направленное сканирование с последующим приемом и обработкой данных от объекта, новым является то, что сканирование осуществляется циклически, в прямолинейном направлении, с шагом перемещения, причем в конце каждого шага определяют значение сканируемого параметра и его изменение относительно начальной точки прямолинейного перемещения и в случае, если изменение значения параметра превышает по модулю заданную величину, в текущей точке строят замкнутую окрестность и определяют направление перемещения датчика сканирования для нового цикла сканирования, соответствующее направлению максимального изменения сканируемого параметра на границе этой окрестности относительно значения сканируемого параметра в текущей точке, в противном случае продолжают перемещение в прежнем направлении.

Величину шага перемещения при сканировании принимают равной размеру минимального элемента сканируемого объекта, окрестность выполняют в виде круга с величиной радиуса меньше половины величины прямолинейного перемещения датчика сканирования в предыдущем цикле сканирования, величину изменения сканируемого параметра выбирают исходя из требований к времени сканирования.

При проведении патентных исследований не обнаружено решений, аналогичных заявленному, следовательно заявленный способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Предложенное техническое решение не следует явным образом из известных, следовательно оно соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для реализации изобретения, то есть для его промышленного использования.

Способ позволяет осуществлять процесс сканирования при условии выбора оптимальной траектории сканирования объекта, последовательном увеличении объема информации и существенном сокращении времени сканирования исследуемого объекта.

Сущность способа поясняется чертежом.

Способ осуществляется следующим образом (на примере сканирования рельефа местности).

Первоначально выбирают шаг перемещения датчика, измеряющего высоту рельефа местности. Шаг выбирается, как правило, исходя из целого ряда факторов: минимальные размеры элемента рельефа, которые необходимо зафиксировать, время, отведенное на сканирование, достоверность сканирования и т.д. Способ осуществляют посредством прямолинейных перемещений датчика в определенном направлении (определяется вектором 1 сканирования исследуемого объекта 2).

Процесс сканирования начинают из точки 3, произвольно выбранной на объекте 2. В произвольно выбранной начальной точке строят окрестность 4 (например, в виде круга) и направление (вектор) сканирования выбирают из этой точки в направлении наибольшего перепада высот, определенного на границе этой окрестности относительно начальной точки.

Прямолинейное движение сканирующего датчика из начальной точки осуществляют с заранее заданным шагом (t). По окончании каждого шага производят измерение высоты рельефа местности и сравнивают полученное значение с высотой рельефа в начальной точке. Если разность между ними не превышает заданную величину, то осуществляют перемещение датчика в направлении вектора сканирования еще на один шаг. Если разность между высотами рельефа в начальной и текущей точках вектора сканирования превышает заданную величину, то в текущей точке строят замкнутую окрестность и определяют новое направление вектора сканирования, аналогично тому, как это делается в начальной точке. Далее процесс повторяется аналогично описанному выше до тех пор, пока объем информации о сканируемом рельефе не окажется достаточным для его идентификации.

Следующий пример сканирования цветного изображения (картины) реализуется следующим образом.

Выбирают шаг перемещения исходя из линейных размеров минимального элемента изображения, который необходимо зафиксировать. Значение цвета в каждой точке изображения определяется амплитудами трех составляющих его основных цветов (красного, зеленого и синего). Исходя из требований к точности измерения цвета изображения выбирают значения изменения амплитуд составляющих красного, зеленого и синего цветов, при которых прекращают перемещение по вектору сканирования. Выбирают произвольную начальную точку на изображении. В ней и в каждой точке границы ее радиусной окрестности измеряют значения цвета. Направление перемещения датчика определяют в соответствии с направлением из начальной точки на точку границы радиусной окрестности с максимальным изменением цвета относительно начальной точки. С выбранным шагом перемещения в этом направлении проводят измерения значения цвета. При обнаружении точки, значение цвета в которой отличается от значения цвета в начальной точке на величину большую, чем заданная, перемещение в этом направлении прекращают. Эта точка является начальной точкой нового этапа сканирования. Направление перемещения датчика определяют аналогично описанному выше. Процесс сканирования продолжается до тех пор, пока количество информации, полученной об изображении, не будет достаточным для устойчивого распознавания образа с заданными характеристиками.

Наиболее простой вариант построения окрестности это выполнение ее в виде круга. Значение радиуса окрестности принимают меньше половины длины предыдущего вектора сканирования (т.е. величины прямолинейного перемещения датчика сканирования в предыдущем цикле сканирования). Это позволяет избежать возникновения колебательных перемещений возле точек локальных максимумов или минимумов сканируемого параметра.

При наличии нескольких возможных направлений перемещения датчика сканирования выбирают первое обнаруженное.

Величину изменения сканируемого параметра, при достижении которой начинают новый цикл сканирования, выбирают исходя из ограничений на время сканирования. Для исключения возможных повторных проходов по одному маршруту в каждом цикле сканирования к ней добавляется случайная поправка, не превышающая постоянной составляющей.

Величину шага сканирования выбирают исходя из ограничений на время сканирования и линейных размеров минимального элемента образа, который необходимо обнаружить, причем последнее ограничение является более важным для предлагаемого способа.

Предлагаемый способ не зависит от вида сканируемого объекта и за короткое время позволяет провести устойчивое распознавание как статического, так и динамического объекта.

Реализация способа осуществляется известными аппаратными средствами, которые не являются предметом изобретения и поэтому в материалах заявки не раскрыты.

Формула изобретения

1. Способ сканирования объекта, заключающийся в том, что датчик сканирования перемещают относительно объекта и для каждого положения датчика сканирования измеряют и регистрируют параметр объекта, отличающийся тем, что перемещение датчика сканирования осуществляют циклически, в начале каждого цикла вокруг положения датчика сканирования строят замкнутую окрестность, определяют на ее границе максимальное изменение параметра объекта относительно значения параметра в точке положения датчика, перемещают датчик сканирования с определенным шагом из указанного положения в направлении максимального изменения параметра в его новое положение, сравнивают параметры объекта в указанных двух положениях, если разность параметров не превышает заданную величину, то осуществляют перемещение датчика в указанном направлении еще по крайней мере на один шаг, повторяя в каждом вновь определяемом положении сравнение параметра объекта с параметром объекта в начальном положении датчика сканирования, при превышении разностью параметров заданной величины цикл заканчивают, причем последнее положение датчика сканирования в цикле является его начальным положением в новом цикле.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину шага перемещения датчика сканирования принимают равной размеру минимального элемента сканируемого объекта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что из нескольких возможных направлений перемещения датчика сканирования, соответствующих одинаковым изменениям параметра, выбирают первое обнаруженное.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что окрестность выбирают в виде круга.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что величину радиуса круга выбирают меньше половины прямолинейного перемещения датчика сканирования в предыдущем цикле сканирования.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что к заданной величине изменения сканируемого параметра для каждого цикла сканирования добавляется случайная величина, не превышающая заданное значение.

РИСУНКИ

Рисунок 1