Підвищення точності ототожнення об'єктів на цифрових кадрах за рахунок процедури повного ототожнення вимірювань

Автор(и)

  • Сергій Васильович Хламов Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0000-0001-9434-1081
  • Вадим Євгенович Саваневич Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0000-0001-8840-8278
  • Володимир Петрович Власенко Національний центр управління та випробувань космічних засобів, Україна https://orcid.org/0000-0001-8639-4415
  • Тетяна Олегiвна Трунова Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0000-0003-2689-2679
  • Володимир Володимирович Троянський Одеський національний університет ім. І. І. Мечникова, Україна https://orcid.org/0000-0002-5899-2300
  • Роман Юрійович Герасименко Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0009-0008-7948-5851
  • Вікторія Олександрівна Шведун Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5170-4222

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.288940

Ключові слова:

обробка зображень, оцінка параметрів, ототожнення вимірювань, серія кадрів, формуляр каталогу

Анотація

Змінність умов зйомки впливає на якість зображень об'єктів Сонячної Системи на серії кадрів. Виконання ідентифікації кадру з відповідною ділянкою неба становиться скрутним при поганій якості. Через цей факт показники якості виявлення та оцінювання положення об'єктів Сонячної Системи значно знижуються за допомогою вже відомих методів та міжнародних астрономічних каталогів. Для вирішення цієї проблеми було розроблено процедуру повного ототожнення вимірювань об‘єктів на цифрових кадрах.

Ця процедура заснована на формуванні трійок (трикутників) первинного ототожнення з боку цифрового кадру та астрономічного каталогу. Були використані позиційні координати на кадрі та ідеальні тангенціальні координати з боку каталогу. Завдяки цьому було проведено зіставлення трійок первинного ототожнення за рахунок порівняння розрахованих кутів вершин трикутника. Тотожність гіпотези було визначено у порівнянні з допустимим відхиленням.

Використання розробленої процедури повного ототожнення дозволяє скоротити кількість помилкових виявлень та покращити ототожнення з опорними астрономічними об'єктами. Дослідження показало, що при ототожненні кадрів астрометрія дає кращу точність прив'язки до зоряного неба. Також середньоквадратичне відхилення помилок ототожнення кадрів у цьому випадку у 6–9 разів менше, ніж без застосування розробленої процедури.

Розроблена процедура повного ототожнення була практично апробована в рамках проєкту CoLiTec. Вона була впроваджена у програмному забезпеченні Lemur для автоматизованого виявлення нових та супроводу відомих об'єктів. Завдяки використанню програмного забезпечення Lemur та впровадженої в нього запропонованої процедури було успішно оброблено та ототожнено понад 700 000 вимірювань різних об'єктів, що досліджуються

Біографії авторів

Сергій Васильович Хламов, Харківський національний університет радіоелектроніки

Кандидат технічних наук, асистент

Кафедра медіасистем та технологій

Вадим Євгенович Саваневич, Харківський національний університет радіоелектроніки

Доктор технічних наук, професор

Кафедра системотехніки

Володимир Петрович Власенко, Національний центр управління та випробувань космічних засобів

Кандидат технічних наук

Центр космічних досліджень та зв’язку

Тетяна Олегiвна Трунова, Харківський національний університет радіоелектроніки

Інженер, асистент

Кафедра медіасистем та технологій

Володимир Володимирович Троянський, Одеський національний університет ім. І. І. Мечникова

Кандидат фiзико-математичних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідний інститут «Астрономічна обсерваторія»

Роман Юрійович Герасименко, Харківський національний університет радіоелектроніки

Асистент

Кафедра системотехніки

Вікторія Олександрівна Шведун, Національний університет цивільного захисту України

Доктор наук з державного управління, професор, начальник наукового відділу

Науковий відділ з проблем управління у сфері цивільного захисту

Посилання

  1. Dearborn, D. P. S., Miller, P. L. (2014). Defending Against Asteroids and Comets. Handbook of Cosmic Hazards and Planetary Defense, 1–18. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-02847-7_59-1
  2. Mykhailova, L., Savanevych, V., Sokovikova, N., Bezkrovniy, M., Khlamov, S., Pogorelov, A. (2014). Method of maximum likelihood estimation of compact group objects location on CCD-frame. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (4 (71)), 16–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.28028
  3. Savanevych, V. E., Khlamov, S. V., Akhmetov, V. S., Briukhovetskyi, A. B., Vlasenko, V. P., Dikov, E. N. et al. (2022). CoLiTecVS software for the automated reduction of photometric observations in CCD-frames. Astronomy and Computing, 40, 100605. doi: https://doi.org/10.1016/j.ascom.2022.100605
  4. Vavilova, I., Pakuliak, L., Babyk, I., Elyiv, A., Dobrycheva, D., Melnyk, O. (2020). Surveys, Catalogues, Databases, and Archives of Astronomical Data. Knowledge Discovery in Big Data from Astronomy and Earth Observation, 57–102. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-819154-5.00015-1
  5. Cavuoti, S., Brescia, M., Longo, G. (2012). Data mining and knowledge discovery resources for astronomy in the web 2.0 age. Software and Cyberinfrastructure for Astronomy II. doi: https://doi.org/10.1117/12.925321
  6. Chalyi, S., Levykin, I., Biziuk, A., Vovk, A., Bogatov, I. (2020). Development of the technology for changing the sequence of access to shared resources of business processes for process management support. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (3 (104)), 22–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.198527
  7. Khlamov, S., Savanevych, V. (2020). Big Astronomical Datasets and Discovery of New Celestial Bodies in the Solar System in Automated Mode by the CoLiTec Software. Knowledge Discovery in Big Data from Astronomy and Earth Observation, 331–345. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-819154-5.00030-8
  8. Troianskyi, V., Kankiewicz, P., Oszkiewicz, D. (2023). Dynamical evolution of basaltic asteroids outside the Vesta family in the inner main belt. Astronomy & Astrophysics, 672, A97. doi: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202245678
  9. Akhmetov, V., Khlamov, S., Savanevych, V., Dikov, E. (2019). Cloud Computing Analysis of Indian ASAT Test on March 27, 2019. 2019 IEEE International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T). doi: https://doi.org/10.1109/picst47496.2019.9061243
  10. Oszkiewicz, D., Troianskyi, V., Galád, A., Hanuš, J., Ďurech, J., Wilawer, E. et al. (2023). Spins and shapes of basaltic asteroids and the missing mantle problem. Icarus, 397, 115520. doi: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2023.115520
  11. Smith, G. E. (2010). Nobel Lecture: The invention and early history of the CCD. Reviews of Modern Physics, 82 (3), 2307–2312. doi: https://doi.org/10.1103/revmodphys.82.2307
  12. Savanevych, V., Khlamov, S., Vlasenko, V., Deineko, Z., Briukhovetskyi, O., Tabakova, I., Trunova, T. (2022). Formation of a typical form of an object image in a series of digital frames. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (120)), 51–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.266988
  13. Klette, R. (2014). Concise Computer Vision. An Introduction into Theory and Algorithms. Springer, 429. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4471-6320-6
  14. Savanevych, V., Khlamov, S., Briukhovetskyi, O., Trunova, T., Tabakova, I. (2023). Mathematical Methods for an Accurate Navigation of the Robotic Telescopes. Mathematics, 11 (10), 2246. doi: https://doi.org/10.3390/math11102246
  15. Kuz'min, S. Z. (2000). Tsifrovaya radiolokatsiya. Vvedenie v teoriyu. Kyiv: Izdatel'stvo KvіTs, 428.
  16. Savanevych, V., Akhmetov, V., Khlamov, S., Dikov, E., Briukhovetskyi, A., Vlasenko, V. et al. (2019). Selection of the Reference Stars for Astrometric Reduction of CCD-Frames. Advances in Intelligent Systems and Computing, 881–895. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-33695-0_57
  17. Khlamov, S., Tabakova, I., Trunova, T. (2022). Recognition of the astronomical images using the Sobel filter. 2022 29th International Conference on Systems, Signals and Image Processing (IWSSIP). doi: https://doi.org/10.1109/iwssip55020.2022.9854425
  18. Belov, L. A. (2021). Radioelektronika. Formirovanie stabil'nykh chastot i signalov. Moscow: Izdatel'stvo Yurayt, 268.
  19. Lösler, M., Eschelbach, C., Riepl, S. (2018). A modified approach for automated reference point determination of SLR and VLBI telescopes. Tm - Technisches Messen, 85 (10), 616–626. doi: https://doi.org/10.1515/teme-2018-0053
  20. Minaee, S., Boykov, Y. Y., Porikli, F., Plaza, A. J., Kehtarnavaz, N., Terzopoulos, D. (2021). Image Segmentation Using Deep Learning: A Survey. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. doi: https://doi.org/10.1109/tpami.2021.3059968
  21. Akhmetov, V., Khlamov, S., Tabakova, I., Hernandez, W., Nieto Hipolito, J. I., Fedorov, P. (2019). New approach for pixelization of big astronomical data for machine vision purpose. 2019 IEEE 28th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE). doi: https://doi.org/10.1109/isie.2019.8781270
  22. Hampson, K. M., Gooding, D., Cole, R., Booth, M. J. (2019). High precision automated alignment procedure for two-mirror telescopes. Applied Optics, 58 (27), 7388. doi: https://doi.org/10.1364/ao.58.007388
  23. Parimucha, Š., Savanevych, V. E., Briukhovetskyi, O. B., Khlamov, S. V., Pohorelov, A. V., Vlasenko, V. P. et al. (2019). CoLiTecVS - A new tool for an automated reduction of photometric observations. Contributions of the Astronomical Observatory Skalnate Pleso, 49 (2), 151–153.
  24. Khlamov, S., Vlasenko, V., Savanevych, V., Briukhovetskyi, O., Trunova, T., Chelombitko, V., Tabakova, I. (2022). Development of computational method for matched filtration with analytical profile of the blurred digital image. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (4 (119)), 24–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265309
  25. Politsch, C. A., Cisewski-Kehe, J., Croft, R. A. C., Wasserman, L. (2020). Trend filtering – I. A modern statistical tool for time-domain astronomy and astronomical spectroscopy. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 492 (3), 4005–4018. doi: https://doi.org/10.1093/mnras/staa106
  26. Burger, W., Burge, M. J. (2009). Principles of Digital Image Processing. Springer, 332. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-84800-195-4
  27. Kashuba, S., Tsvetkov, M., Bazyey, N., Isaeva, E., Golovnia, V. (2018). The Simeiz plate collection of the ODESSA astronomical observatory. 11th Bulgarian-Serbian Astronomical Conference, 207–216. Available at: https://astro.bas.bg/XIBSAC/Proceedings/Proceedings_11BSAC.pdf
  28. Li, T., DePoy, D. L., Marshall, J. L., Nagasawa, D. Q., Carona, D. W., Boada, S. (2014). Monitoring the atmospheric throughput at Cerro Tololo Inter-American Observatory with aTmCam. Ground-Based and Airborne Instrumentation for Astronomy V. doi: https://doi.org/10.1117/12.2055167
  29. Zacharias, N., Finch, C. T., Girard, T. M., Henden, A., Bartlett, J. L., Monet, D. G., Zacharias, M. I. (2013). The fourth us naval observatory CCD astrograph catalog (UCAC4). The Astronomical Journal, 145 (2), 44. doi: https://doi.org/10.1088/0004-6256/145/2/44
  30. Lemur software. CoLiTec project. Available at: https://www.colitec.space
  31. Khlamov, S., Savanevych, V., Briukhovetskyi, O., Tabakova, I., Trunova, T. (2022). Data Mining of the Astronomical Images by the CoLiTec Software. CEUR Workshop Proceedings, 3171, 1043–1055. Available at: https://ceur-ws.org/Vol-3171/paper75.pdf
  32. Ping, Y., Zhang, C., Lu, C. (2018). The Representation of OTA Images’ Astrometric Results with WCS-SIP Coefficientstwo. Chinese Astronomy and Astrophysics, 42 (2), 267–278. doi: https://doi.org/10.1016/j.chinastron.2018.04.006
  33. Akhmetov, V., Khlamov, S., Khramtsov, V., Dmytrenko, A. (2019). Astrometric Reduction of the Wide-Field Images. Advances in Intelligent Systems and Computing, 896–909. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-33695-0_58
  34. Sergienko, A. B. (2011). Tsifrovaya obrabotka signalov. Sankt-Peterburg, 768.
  35. Fischer, G. (1976). Complex Analytic Geometry. Lecture Notes in Mathematics. Springer, 206. doi: https://doi.org/10.1007/bfb0080338
  36. Legault, T. (2014). Astrophotography. Rocky Nook, Inc.
  37. Kobzar', A. I. (2006). Prikladnaya matematicheskaya statistika. Dlya inzhenerov i nauchnykh rabotnikov. Moscow: FIZMATLI, 816.
  38. Shvedun, V. O., Khlamov, S. V. (2016). Statistical modelling for determination of perspective number of advertising legislation violations. Actual Problems of Economics, 184 (10), 389–396.
  39. Zhang, Y., Zhao, Y., Cui, C. (2002). Data mining and knowledge discovery in database of astronomy. Progress in Astronomy, 20 (4), 312–323.
  40. Steger, C., Ulrich, M., Wiedemann, C. (2018). Machine vision algorithms and applications. John Wiley & Sons, 516.
  41. Рetrychenko, A., Levykin, I., Iuriev, I. (2021). Improving a method for selecting information technology services. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (2 (110)), 32–43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229983
Підвищення точності ототожнення об'єктів на цифрових кадрах за рахунок процедури повного ототожнення вимірювань

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-31

Як цитувати

Хламов, С. В., Саваневич, В. Є., Власенко, В. П., Трунова, Т. О., Троянський, В. В., Герасименко, Р. Ю., & Шведун, В. О. (2023). Підвищення точності ототожнення об’єктів на цифрових кадрах за рахунок процедури повного ототожнення вимірювань. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(2 (125), 34–41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.288940

Номер

Том 5 № 2 (125) (2023): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Інформаційні технології

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Sergii Khlamov, Vadym Savanevych, Vladimir Vlasenko, Tetiana Trunova, Volodymyr Troianskyi, Roman Gerasimenko, Viktoriia Shvedun

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.