Share
تحديد مديات الاجسام وابعادها الغاطسة في الماء باستخدام تقنيات معالجة الصورة الرقمية وتحديد موديل رياضي لمعامل انكسار السوائل الشفافة == Under water objects range and dimensions using digital image processing technique and determine the depths as a function of camera viewing angle
Author name:
سماهر وحيد هاشم
Supervisor name:
علي عبد داود الزكي
General topic:
Physics
Specific topic:
Image Processing
Degree:
Master
University:
Mustansiriyah University
Language:
Arabic
University location:
Baghdad
First pages:
26T1857 - p.pdf
Abstract:
انتشرت انظمة قياس ابعاد الاجسام الغاطسة في الماء التي تعتمد على استخدام الكاميرا الرقمية على نحو واسع في الاونة الاخيرة , وعلى وجه الخصوص في الانظمة الروبوتية , لقلة تكلفتها ,وسهولة تركيبها , وسرعتها , وكونها امنة ودقيقة بما يكفي مقارنة بانظمة القياس المعقدة الاخرى ، التي تستخدم الليزر او المتحسسات الكهرومغناطيسية . لذلك توجهنا في دراستنا الحالية الى استعمال كاميرراقمية في تحديد طول الجسم بالبكسل Lp وايجاد موديل رياضي لطول الجسم بالبكسل Lp كدالة لعمق الجسم الغاطس في الماء h . وبعد حساب معامل التكبير m للاجسام الغاطسة في الماء ، تم الحصول في هذه الدراسة على موديل رياضي يربط بين معامل التكبير m وعمق الاجسام الغاطسة في الماء h وزاوية التصوير في الكاميرا θ , ومن خلاله تم حساب عمق الجسم , واظهرت النتائج تطابقا عاليا بين القيم الفعلية والقيم المستنتجة من الموديل الرياضي . اما في الحالة الثانية فقد تم ايجاد ابعاد الاجسام الغاطسة في الماء , حيث تم استحداث موديل رياضي يربط بين عامل التدرج Scf وعمق الجسم الغاطس في الماء h وزاوية التصوير للكاميرا θ ومن هذا الموديل الرياضي يمكن ايجاد اي واحد من المعاملات الثلاثة في حال كون اثنين منها معلومة , وقد تم اختبار الموديل لايجاد عمق الجسم الغاطس في الماء وكذلك ايجاد ابعاد الاجسام المجهولة الغاطسة في الماء والنتائج التي تم الحصول عليها كانت قريبة جدا من القيم الحقيقية. كما تم حساب معامل التكبير m وعامل التدرج Scf لايجاد علاقة رياضية تربط بين معامل التكبير وعامل التدرج وزاوية التصوير في الكاميرا لحساب معامل التكبير. وقد عني الجزء الاخير من هذه الدراسة بحساب معامل الانكسار البصري اذ تم اقتراح طريقة جديدة وسريعة وفعالة في تحديد معامل انكسار السوائل ضمن مدى الاطوال الموجية المرئية , اذ حددت العلاقة بين طول الجسم بالبكسل Lp مع العمق الظاهري للجسم الغاطس في السائل hi في حال معرفة معامل انكسار السائل (الماء) , ثم ايجاد علاقة رياضية يمكن اعتمادها كموديل رياضيا فعالا في تحديد معامل انكسار اي سائل شفاف اخر ، حيث تم تطبيق هذا الموديل لحساب معامل انكسار سائل اخر (البنزين) باعتماد المعادلة نفسها في حالة غمر الجسم نفسه فيه . وقد اظهرت النتائج دقه عالية في عملية حساب معامل الانكسار , واظهرت تطابقا بين القيمة الفعلية والقيمة التي تم حسابها في التقنية المقترحة وبنسب خطا ضئيلة جدا. | The measuring systems of dimensions of the immersed objects in water that base on the using of the digital camera are widely spread nowadays, especially in the robotic systems, because they are easy to install, fast, safe, inexpensive, and sufficiently accurate as compared with other complicated measuring systems that using the laser or electromagnetic sensors. Therefore, in the current study we intended to use a digital camera to determine the length of object in Pixels (Lp) and to find mathematical model of the length of the object in Pixels as a function to depth (h) of the immersed object in water. In this study, after calculating the magnification factor (m) of the immersed object in water, we have obtained a mathematical model relates the magnification factor (m) with the depth of the immersed object in water (h) and the angle of the taking picture (θ), then we have calculated the depth of the immersed object, the results showed a high matching between the actual values and the calculated values from this mathematical model. In the second phase of the study we have found the dimensions of the immersed objects in water by developing a mathematical model relates the scale factor (Scf) with the depth of the immersed object in water (h) and the angle of the taking picture (θ), from this mathematical model we can find any one of these parameters in case two of them are known. We have tested this mathematical model to find the depth of immersed object in water and to determine the dimensions of the unknown immersed objects in water. The results were very close to the actual values. Then we have calculated the magnification factor (m) and the scale factor (Scf) to find a mathematical relationship that relates the magnification factor with the scale factor and the angle of the taking picture to calculate the magnification factor. The last part of this study focuses on the calculation of the optical refractive index, where we have proposed a new, fast, and effective method to determine the refractive index of the liquids within the range of the visible wavelengths. We identified a relationship between the length of object in Pixels (Lp) and the apparent depth of the immersed objects in the liquid such as (water) (hi) in case of value of refractive index was known. Then finding mathematical relationship can be adopted as an effective mathematical model to determine the refractive index of another transparent liquid. According to this equation, we have calculated the refractive index of benzene in case we have immersed the same object in it. The results showed high accuracy in the calculating the refractive index, and also showed a symmetry between the actual value and the calculated ones with a very low error rate in the proposed technique.
