Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2024
Идентификатор DOI: 10.15827/0236-235X.146.262-269
Ключевые слова: fire monitor, jet trajectory, machine learning, section in polar coordinates, digital image, pattern recognition, пожарные стволы, траектория струи, машинное обучение, сечение в полярных координатах, цифровое изображение, распознавание образов
Аннотация: Статья посвящена разработке технологии высокоточного распознавания траекторий струй огнетушащего вещества из пожарного ствола на основе их цифровых изображений, полученных по результатам натурного эксперимента. Целью исследования является повышение эффективности сбора описывающих эти траектории эмпирических данных. Основу предлагаеПоказать полностьюмой методики составляет выделение границ потока огнетушащего вещества с геометрической привязкой соответствующих точек. В работе представлены основные операции созданной технологии: коррекция геометрических искажений (в том числе перспективных), предварительная обработка изображений с выделением потока огнетушащего вещества, распознавание границ струи с учетом геометрической привязки, постобработка результатов распознавания. Кроме того, описан метод выделения первичного контура траектории на основе сечений в полярной системе координат. Для демонстрации эффективности предлагаемой технологии в статье приведены результаты использования ее программной реализации на базе разработанных модулей. Распознавались верхняя и нижняя границы струи воды из пожарного лафетного ствола на изображении, полученном в сложных с точки зрения выделения траектории условиях. Практическая значимость представленной методики заключается в сборе эмпирических данных в объеме, необходимом для решения различных задач, связанных, в частности, с построением и отладкой алгоритмов программного управления пожарными роботами. При этом технология позволяет использовать полученные цифровые изображения, которые могут иметь геометрические искажения и зашумление внешними объектами, характерными для струй значительных линейных размеров на открытых и закрытых пространствах. Научная новизна исследования заключается в разработке метода первичного выделения границ струи на основе сечений в полярных координатах, позволяющего повысить пространственное разрешение распознавания, а также технологии формирования существенного скачка яркостей на границах струи на основе адаптации для решения соответствующей задачи и последовательного применения существующих общих методик обработки цифровых изображений. The paper focuses on developing a technology for high-precision recognition of fire monitor jet trajectories based on their digital images obtained from a full-scale experiment. The purpose of the study is to increase the efficiency of collecting empirical data describing jet trajectories of a fire extinguishing agent from fire monitors based on the recognizing digital images. The proposed method is based on identification of boundaries of a fire-extinguishing agent jet with geometrical reference of corresponding points. The work presents main operations of the developed procedure: correction of geometric distortions including promising ones, preliminary image processing with detecting a fire extinguishing agent jet, recognition of jet boundaries taking into account geometric binding, post-processing of recognition results. In addition, the paper describes a method for selecting a primary trajectory contour based on sections in a polar coordinate system. In order to demonstrate the effectiveness of the proposed technology, the paper presents the results of using its software implementation based on the developed modules. The upper and lower boundaries of the fire monitor water jets were recognized in the image obtained in difficult conditions in terms of identifying a trajectory. The practical significance of the presented technique consists in collecting empirical data in the amount necessary for solving various problems related, in particular, to constructing and debugging software control algorithms for fire robots. At the same time, the developed technology allows using digital images obtained as a result of observation or experiment, which can have geometric distortion and noise due to external objects characteristic of large-scale jets in open and closed spaces. The scientific novelty of the research is in developing a primary jet boundary allocation method based on sections in polar coordinates, which increases the spatial resolution of recognition, and a technology of forming significant brightness jump on jet boundaries based on adaptation for solving the corresponding task and for consecutive application of the existing common techniques for digital images processing.
Журнал: Программные продукты и системы
Выпуск журнала: № 2
Номера страниц: 262-269
ISSN журнала: 0236235X
Место издания: Тверь
Издатель: Куприянов Валерий Петрович