По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 681.3.513

Компьютерное зрение при исследовании хаотических процессов

Юренкова Л. Р. канд. техн. наук, доцент, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, e-mail: romanovna@bmstu.ru
Минеев А. Б. старший преподаватель, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, e-mail: mineev@bmstu.ru
Олейников А. А. Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, e-mail: oleynikovaa@student.bmstu.ru
Рожков Д. А. Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, e-mail: demix228.1994@mail.ru

В статье приведены результаты применения компьютерного зрения при исследовании процессов, связанных с броуновским движением, то есть хаотическим движением элементов микросистем. Если частицы видимы электронно-оптическими приборами и различимы на общем фоне, то благодаря видеонаблюдению и последующей покадровой обработке видео методами компьютерного зрения возможно определение кинематических параметров наблюдаемых частиц в разные моменты времени.

Литература:

1. Эйнштейн, А., Смолуховский, М.А. Броуновское движение: сборник статей / Пер. с нем. и франц. — М. — Л.: ОНТИ, 1936. — 608 с.

2. Леви, П. Стохастические процессы и броуновское движение / Пер. с франц. — М.: Наука, Физматлит, 1972. — 376 с.

3. Сивухин, Д.В. Термодинамика и молекулярная физика: учеб. пособие для вузов. 3-е изд., испр. и доп. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. — 592 с.

4. Никулин, Е.А. Компьютерное исследование броуновского движения на основе статистического и фрактального анализа // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. — 2019. — С. 45–51. 5 Форсайт, Дэвид, Понс, Жан. Компьютерное зрение. Современный подход. — Изд-во Вильямс, 2004. — 928 с.

6. Никулин, Е.А. Компьютерная графика. Модели и алгоритмы. — С-Петербург: Лань, 2022. — 788 с.

7. Ильин, А. М., Хасьминский, Р.З. Об уравнениях броуновского движения // Теория вероятностей и ее применение. — 1964. — №7. — С. 466–491.

Приведенные ниже области внедрения аппарата компьютерного зрения открывают его перспективы как искусственного интеллекта:

• создание роботов, способных заменить человека в сложных ситуациях и адаптироваться при изменении условий;

• неразрушающий контроль качества выпускаемой продукции;

• навигация беспилотных летательных аппаратов или автомобилей, системы безопасности и экологического мониторинга;

• системы поиска изображений в базах данных как в домашних фотоальбомах или интернете, так и в геоинформационных системах;

• обнаружение, распознавание и сопровождение целей;

• исследование других планет или опасных для человека мест на Земле;

• анализ концентрации клеток крови при определении ее группы и другие медицинские исследования.

Далее рассмотрено исследование микросистем, в которых наблюдается хаотическое движение входящих в них элементов, подобно броуновскому. Движение микрочастиц, взвешенных в жидкости, открытое в 1827 г. английским ботаником Броуном (1773–1858 гг.) во время испытания только что вошедших тогда в употребление ахроматических объективов, было названо его именем.

Броуновское движение — это случайное движение частиц жидкости вследствие их столкновений с другими атомами или молекулами.

Первое научное объяснение этому процессу дал в 1904 г. Смолуховский М. — польский физик-теоретик. Одновременно разработкой теории броуновского движения занимался Эйнштейн А. — великий немецкий ученый, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике, Перрен Ж. Б. — французский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1926 г. своими опытами подтвердил теорию броуновского движения (рис. 1) [1, 2].

При исследовании движения частиц внутри микросистемы целесообразно пользоваться системой отсчета, в которой располагается центр масс. Это позволяет значительно упростить анализ явления и соответствующие расчеты.

Центр масс системы обладает рядом важных свойств, например: сила, действующая на него, есть результат действия всех внешних сил. В частном случае скорость центра масс замкнутой системы остается неизменной. Положение центра масс системы относительно начала отсчета характеризуется формулой [3]:

Для Цитирования:
Юренкова Л. Р., Минеев А. Б., Олейников А. А., Рожков Д. А., Компьютерное зрение при исследовании хаотических процессов. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов. 2023;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: