Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Компьютерная обработка видеоизображений оптического источника
НТТМ-2017-0573 | Категория I

Автор:

Линьков Валерий Владимирович

Научный руководитель:
Линькова Анна Юрьевна
Организация:
ГБОУ «Школа №2107»,
Москва
Цель работы
Цель: Разработка универсальной программы обработки изображений оптического источника, с возможностью потокового анализа данных, то есть программа должна быть лёгкой и быстрой для того, чтобы её можно было записать на малогабаритное ЭВМ устройство.
Задачи:
- разработка математической модели программы;
- написание программы;
- опробирование программы в условиях лабораторного эксперимента, с полной подготовкой и проведением эксперимента;
- исследование возможности применения программы в смежных областях деятельности.
Обзор предметной области
Решение задач обеспечения комплексной безопасности (как антитеррористической и механической безопасности объектов, так и технологической безопасности инженерных систем), в настоящее время, требует системной организации контроля, текущего состояния объектов. Одними из наиболее перспективных способов контроля текущего состояния объектов являются оптические и оптико-электронные методы, основанные на технологиях обработки видеоизображений оптического источника. К ним относятся: программы по работе с изображениями; новейшие способы обработки изображений; оборудования для получения, анализа и обработки изображений, т.е. комплекс средств и методов относящихся к области компьютерного и машинного зрения. Компьютерное зрение — это общий набор методов, позволяющих компьютерам видеть и распознавать трех- или двухмерные объекты, как инженерного направления, так и нет. Для работы с компьютерным зрение требуются цифровые или аналоговые устройства ввода-вывода, а также вычислительные сети и IP анализаторы локаций, предназначенные для контроля производственного процесса и подготовки информации для принятия оперативных решений в кратчайшие сроки.
Проблема: На сегодняшний день, главной задачей для проектируемых комплексов машинного зрения остаётся обнаружение, распознавание, идентификация и квалификация объектов потенциального риска, находящихся в случайном месте в зоне оперативной ответственности комплекса.
Существующие на данный момент программные продукты, направленные на решение перечисленных задач обладают рядом существенных недостатков, а именно: значительная сложность, связанная с высокой детализацией оптических образов; высокая потребляемая мощность и достаточно узкий спектр возможностей. Расширение задач обнаружения объектов потенциального риска, до области поиска случайных объектов в случайных ситуациях, находящихся в случайном месте, имеющимися программными продуктами не возможно, даже с задействованием суперкомпьютера.
Описание результатов проекта
Описание этапов исследования
1 этап. Пробоподготовка: резка композиционного сверхпроводника на электроэрозионном станке; запрессовка образца в пластмассовую матрицу; полировка образца до зеркального состояния; травление образца для выделения волокон ниобия на бронзовой матрице. Получены образцы запрессованных композиционных сверхпроводниковых образцов;
2 этап. Получение изображений: получение металлографических изображений на сканирующем электронном микроскопе.
3 этап. Обработка изображений: создание инструмента для определения объемной доли сверхпроводящей фазы на металлографическом изображении; набор статистически значимых данных на конкретном типе образцов. Созданы математические модели различных инструментов по обработке изображений; создана программная разработка для оценки объемной доли сверхпроводящий фазы; программа была облегчена путём соединения нескольких математических функций в одну; было получено среднее значение объемной доли волокон ниобия в бронзовой матрице 24.7±0,1 %. Низкий процент отклонения свидетельствует о высокой повторяемости структуры композиционного провода.
Перспективы дальнейшей разработки темы. Повышение точности обработки изображений; пакетная обработка изображений в автоматическом режиме; прямое подключение разработанного ПО к электронному микроскопу для оценки объемной доли ниобия в режиме реального времени.
Использованное оборудование и методы.
CHMER GX-320L с ЧПУ - станок для электроэрозионной резки образцов, SimpliMet 1000 - станок для горячей запрессовки, AutoMet 250 Buehler – машина для шлифовки и полировки, Axio Scope A1 Carl Zeiss – оптический микроскоп для контроля качества шлифов, Hitachi TM-1000 - сканирующий электронный микроскоп для получения металлографических изображений, язык графического программирования LabVIEW с установленным дополнительным программным модулем Vision Development Module для выделения волокон ниобия на электронномикроскопических изображениях композиционных сверхпроводников.
Описание применимости
1.3. Применение программы в смежных областях
Так как на данный момент нет программ для решения подобных задач, но есть в этом потребность, её можно применять в различных сферах деятельности. Например, анализ сверхпроводящих материалов. При небольшом изменении параметров программы она может использоваться и в медицине (например, в МРТ, хирургии и др.), строительстве (например, диагностика и лабораторные исследования материалов), биологии и биохимии (например, исследование ткани на клеточном уровне). Этот список можно ещё много продолжать, так как границ применения этой программы нет. Всё зависит от ситуации в которой она нужна. Для примера были созданы проектные работы в других направлениях:
•Проект по поиску людей благодаря программе и дрону с камерой;
•Проект по созданию медицинского центра без врачей;
•Проект по анализу подлинности автомата Калашникова.
Дальнейшее развитие проекта
Перспективы дальнейшей разработки темы. Повышение точности обработки изображений; пакетная обработка изображений в автоматическом режиме; прямое подключение разработанного ПО к электронному микроскопу для оценки объемной доли ниобия в режиме реального времени.

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ

E-mail: info@konkurs-nttm.ru