Investigation of dependence of brightness-structural features of Images generated by the vision system on navigation parameters of Unmanned Aerial Vehicles and their use for selection the object of reference

Abstract

The aim of the article is to substantiate the use of brightness-structural features of images to select a reference object. This goal is achieved by studying the dependence of brightness-structural features of images on the sighting geometry. The solution to the first problem is based on the study of the brightness properties of images for their subsequent segmentation. The study was performed in the MATLAB software environment. The influence of sighting geometry on the distribution of image brightness was determined for sighting angles from -30˚ to -60 ˚ and altitudes from 500 to 1500 meters. The solution to the second problem is based on the study of the structural properties of images segmented by brightness. The solution to the third problem is to assess the efficiency of selecting a reference object on a segmented image using structural-brightness features. The most significant result is the substantiation of the use of brightness-structural features of images and the definition of the conditions for their use to select a reference object. The significance of the results lies in the analysis of brightness-structural features of images with different object content from the sighting geometry. The novelty of the work lies in the development of the procedure for forming current images and the decision function using the brightness-structural features of images. The difference from known works is the use of a new set of informative features in the formation of a segmented image, which is necessary for making a decision on the selection of a reference object.

Scopul articolului este justificarea posibilității utilizării caracteristicilor structurale-luminozitate ale imaginilor pentru a selecta un obiect de referință. Scopul declarat este atins pe baza unui studiu al dependenței caracteristicilor luminozitate-structurale ale imaginilor de geometria vizualizării. Soluția primei probleme se bazează pe studiul proprietăților de luminozitate ale imaginilor pentru segmentarea lor ulterioară. Studiul a fost realizat în mediul software MATLAB. Este determinată influența înălțimii și a unghiurilor de vedere asupra distribuției luminozității imaginii. Studiile au fost efectuate pentru unghiuri de vizualizare de la -30˚ la -60˚ și altitudini de la 500 la 1500 de metri. Soluția celei de-a doua probleme se bazează pe studiul proprietăților structurale ale imaginilor segmentate după luminozitate. Rezolvarea celei de-a treia problemă este evaluarea eficienței selectării unui obiect de referință pe o imagine segmentată folosind caracteristici de luminozitate Scopul articolului este justificarea posibilității utilizării caracteristicilor structurale-luminozitate ale imaginilor pentru a selecta un obiect de referință. Scopul declarat este atins pe baza unui studiu al dependenței caracteristicilor luminozitate-structurale ale imaginilor de geometria vizualizării. Soluția primei probleme se bazează pe studiul proprietăților de luminozitate ale imaginilor pentru segmentarea lor ulterioară. Studiul a fost realizat în mediul software MATLAB. Este determinată influența înălțimii și a unghiurilor de vedere asupra distribuției luminozității imaginii. Studiile au fost efectuate pentru unghiuri de vizualizare de la -30˚ la -60˚ și altitudini de la 500 la 1500 de metri. Soluția celei de-a doua probleme se bazează pe studiul proprietăților structurale ale imaginilor segmentate după luminozitate. Rezolvarea celei de-a treia problemă este evaluarea eficienței selectării unui obiect de referință pe o imagine segmentată folosind caracteristici de luminozitate

Целью статьи является обоснование возможности применения яркостно-структурных признаков изображений, формируемых системой технического зрения беспилотных летательных аппаратов, для поиска и выделения объекта привязки. Поставленная цель достигается на основе исследования зависимости яркостно-структурных признаков различных по объектовому наполнению изображений от навигационных параметров и поиска условий, при которых исключается неоднозначность принятия решения о выделении объекта привязки. Решение первой задачи основано на исследовании яркостных свойств изображений для последующей их сегментации с учетом минимально допустимого коэффициента взаимной корреляции с исходным изображением. Исследование выполнено в программной среде MATLAB с использованием фрагмента местности, выбранного из Google Earth Pro. Определено влияние высоты и углов визирований на распределение яркости изображения. Исследования выполнены для углов визирования от -30˚ до -60˚ и высот от 500 до 1500 метров. Решение второй задачи основано на исследовании структурных свойств полученных изображений и выявлении по фрактальной размерности признаков для выделения объекта привязки. Решение третьей задачи заключается в оценке эффективности выделения объекта привязки на сегментированном изображении с использованием структурно-яркостных признаков. Наиболее существенным результатом является обоснование применения яркостно-структурных признаков изображений и определение условий их использования для выделения объекта привязки. Значимость полученных результатов состоит в анализе яркостно-структурных признаков различных по объектовому наполнению участков местности от высоты и угловых параметров визирования. Новизна работы заключается в развитии процедуры формирования текущих изображений и решающей функции с использованием яркостно-структурным признаков формируемых изображений. Отличие от известных работ заключается в использовании новой совокупности информативных признаков при формировании селективного изображения, необходимого для принятия решения о выделение объекта привязки.