Видео и микропроцессорные системы (Молодяков С.А., Круглов С.А., Сараджишвили С.Э.)

Руководители: профессор, д.т.н. Молодяков Сергей Александрович   molod@ics2.ecd.spbstu.ru ;  доцент, к.т.н. Круглов Сергей Константинович kruglovsk@gmail.com; Сараджишвили Сергей Эрикович SSaradg@yandex.ru

Основные направления научных исследований:

  • проектирование видео систем с распределенной обработкой информации,
  • разработка систем с акустооптическими процессорами для применений в радиоастрономии и аэрономии,
  • проектирование специализированных видеокамер с применением линейных и матричных фотоприемников,
  • обработка изображений.

Научное направление «Методы распределенной обработки сигналов и проектирование видео и микропроцессорных систем», а затем и научная группа сформировались в конце 80-х годов 20 века. Основой послужили совместные с кафедрой радиофизики работы, проводимые в рамках научно-образовательного центра «Оптоэлектронные проблемы информатики». За прошедшее время выполнено несколько крупных проектов и исследований.

Некоторые результаты исследований и разработок:

  1. Широкополосный анализатор спектра для исследования газового состава атмосферы. В системе обработки изображений использовался линейный фотоприемник на приборе с зарядовой связью (ПЗС).
  2. Оптоэлектронная система для обработки сигналов (формирования диаграммы направленности) для Сибирского солнечного радиотелескопа (ССРТ) г. Иркутск, ур. Бадары. Применен матричный ПЗС-фотоприемник в специальном режиме синхронного накопления.
  3. Макет гибридной микросхемы (микросборки) вектор-матричного оптоэлектронного процессора. Особенность микросборки заключается в использовании сэндвич-структуры с линейкой светодиодов, волоконной шайбой и матричным ПЗС-фотоприемником, работающим в режиме временной задержки и накопления.
  4. Система сбора и обработки данных для Института Прикладной Астрономии РАН. Система построена с применением цифрового сигнального процессора, программируемой логики и волоконнооптических линий связи.
  5. Оптоэлектронная система для наблюдений радиоизлучения пульсаров. Система включает акустооптический Фурье-процессор, линейный CCD-фотоприемник, цифровой сигнальный процессор и ЭВМ. Она обеспечивает регистрацию радиоизлучения пульсаров с компенсацией их дисперсионных искажений в реальном времени в широкой полосе приема, синхронное сложение сигналов с периодом повторения импульсов пульсаров, а также регулярную с периодом 10 минут калибровку системы.

Основные публикации:

За 5 лет опубликовано более 30 печатных работ, в их числе две монографии:

  1. Молодяков С.А. Проектирование специализированных цифровых видеокамер. / СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2016 .— 286 с. — ISBN 978-5-7422-5334-1
  2. Молодяков С.А. Фотоприемники в системах потоковой обработки сигналов и изображений. / С. А. Молодяков; Санкт-Петербургский государственный политехнический университет .— СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2014 .— 134 с.
  3. Молодяков С.А. Системное проектирование оптоэлектронных процессоров обработки сигналов. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011.- 226 с., ISBN 978-5-7422-3016-8
  4. Сараджишвили С. Э., Хромов В. В. Цифровая обработка и передача многомерных сигналов : учебное пособие для вузов по направлению подготовки магистров «Системный анализ и управление» /; Санкт-Петербургский государственный политехнический университет .— Санкт-Петербург : Изд-во Политехн. ун-та, 2013 .— 187 с. ISBN 978-5-7422-4003-7.

и статьи:

  1. Молодяков С.А. Специализированная видеокамера режима временной задержки и накопления для обработки сигналов. // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения.- 2017.- № 1.- С. 31-38.
  2. Лавров А.П. Молодяков С.А. Оптоэлектронный процессор для регистрации радиоизлучения пульсаров. // Приборы и техника эксперимента.- 2015.- №1.- С.136–145. DOI: 10.7868/S0032816214060081
  3. И. Г. Бронштейн, Ф. М. Иночкин, С. К. Круглов, Т. А. Компан, С. В. Кондратьев, А. С. Коренев, Н. Ф. Пухов. Оптико-электронная измерительная система высокотемпературного дилатометра // Измерительная техника. 2015. № 12. С. 38
  4. Молодяков С.А. Применение ПЗС-фотоприемников для предварительной обработки сигналов //Датчики и системы. 2014.- № 5 (180).- С. 2-10.
  5. Молодяков С.А. Методика использования в цифровых камерах пульсарных процессоров кадровых ПЗС-фотоприемников в режиме временной задержки и накопления // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013.- № 5.- С.163-182 DOI: http://dx.doi.org/10.7463/0513.0577481
  6. Rozanov S.B., Kruglov S.K., Saenko I.I., et all TRANSPORTABLE MILLIMETER-WAVE SPECTROMETER FOR MONITORING OF THE ATMOSPHERIC OZONE // Proceedings — 2013 International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves, MSMW 2013. С. 483-485
  7. МолодяковС.А. Особенности и алгоритмы цифровой обработки сигналов в оптоэлектронных процессорах // Цифровая обработка сигналов. 2013. №3. С. 61-66.
  8. Лавров А.П., Молодяков С.А. Метод калибровки частотной шкалы пульсарного оптоэлектронного процессора и его реализация с применением ЦСП // Цифровая обработка сигналов. 2013. №3. С. 67-73.
  9. Сараджишвили С.Э., Кононов Н.А. МЕТОДИКА ВЫДЕЛЕНИЯ ЦВЕТОВЫХ СЛОЕВ НА ОТСКАНИРОВАННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2009. Т. 6. № 91. С. 35-40.

Лаборатория оснащена видео комплексами, отладочными модулями с цифровыми сигнальными процессорами и программируемой логикой, видеокамерами, современными измерительными приборами.

Темы научно-исследовательских работ для студентов:

  1. Разработка алгоритмов и программного обеспечения для системы управления сцепкой вагонов.
  2. Разработка специализированной видеокамеры для 2D пульсарного процессора.
  3. Исследование параллельно-конвейерных алгоритмов обработки видеоизображений.
  4. Экспериментальное исследование возможностей обработки видео в системе на кристалле.
  5. Исследование возможностей реализации алгоритмов обработки видеоданных библиотеки OpenCV в системе на кристалле.
  6. Исследование помехоустойчивости алгоритмов сжатия (видео…) (рук. Васильев В.).
  7. Исследование алгоритмов выделения движущихся объектов в условиях шумов (рук. Васильев В.).
  8. Система сбора данных для акустооптического анализатора спектра.
  9. Разработка алгоритмов и программ обработки изображений.

Иллюстрации к работам, которые были связанны с радиоастрономией

РадиРТ-64-2отелескоп РТ-64 (г.Калязин) Пущинской радиоастрономической обсерватории Астрокосмического центра Физического института   им.П.Н.Лебедева РАН. Радиотелескоп РТ-64  с диаметром антенны 64 м является одним из крупнейших отечественных полноповоротных радиотелескопов. Приемный комплекс  радиотелескопа позволяет вести одновременный прием радиосигналов на четырех частотах.

SSRT

Сибирский солнечный радиотелескоп (ССРТ) института солнечно-земной физики СО РАН предназначен для исследования солнечной активности. ССРТ представляет собой многоэлементный корреляционный интерферометр типа креста Миллса. Он состоит из 256 антенн диаметром 2,5 м, расположенных по линии Север-Юг (С-Ю) и Восток — Запад (В-З) при расстоянии между антеннами 4,9 м. Синхронное сопровождение Солнца всеми антеннами обеспечивает общая система управления.

РТ22

Радиотелескоп РТ-22 (п.Симеиз, Крым)  Крымской астрономической обсерватории Радиотелескоп представляет собой двухзеркальную антенную систему с высокоточной поверхностью главного зеркала диаметром 22 метра, позволяющую принимать излучение в диапазоне от дециметровых до миллиметровых длин волн.

Ратан600

Радиотелескоп РАТАН-600 Специальной астрофизической обсерватории РАН является крупнейшим в мире радиотелескопом с рефлекторным зеркалом диаметром около 600 метров. Основными преимуществами телескопа является высокая чувствительность по яркостной температуре и многочастотность. Радиотелескоп расположен в Карачаево-Черкесии, недалеко от станицы Зеленчукская, на высоте 970 метров над уровнем моря

РОТ

Зеркальный радиооптический телескоп диаметром 54 м (ROT-54/2.6) (институт радиофизических измерений Арм.АН сейчас ЗАО «Национальный институт метрологии» Армении). Расположен в горах Армении.

PSR2

Профиль одиночного импульса пульсара 0329+54 и профиль, усредненный по 200 импульсам

PSR-Okno

В рабочем окне отражены два режима работы пульсарного процессора: наблюдение и калибровка. В трех зонах выводятся графики: текущий профиль импульса пульсара, полученный из цифрового сигнального процессора; профиль, накопленный в компьютере, и частотные реперы сигнала калибровки. В зоне графика калибровки имеется возможность следить за помеховой обстановкой в частотном диапазоне работы приемного комплекса радиотелескопа. В информационной зоне статистики можно наблюдать ряд параметров, таких как время начала и окончания наблюдений, текущее время, параметры пульсара и др