Статистические методы обработки и анализа видеоизображений аэрозольных шлейфов в пограничном слое атмосферы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

ПЕТРОВ АНДРЕИ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ

01.04.01 -Приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Барнаул 2004

Работа выполнена в Институте водных и экологических проблем СО

РАН.

Научный руководитель

- доктор физико-математических наук, профессор

Суторихин Игорь Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Букатый Владимир Иванович - доктор физико-математических наук

Ельников Андрей Владимирович

Ведущая организация:

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск

Защита состоится 15 декабря 2004 года в 16-00 на заседании диссертационного совета Д 212.005.03 в Алтайском

государственном университете по адресу 656049, Барнаул, ул. Димитрова 66.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета.

Автореферат разослан ноября 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета ^ —^ Рудер Д.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Атмосферный аэрозоль является продуктом сложной совокупности физических и химических процессов. Вследствие сложности этих процессов и относительно короткого времени жизни аэрозоля его химический состав и физические характеристики очень изменчивы. Исследование свойств атмосферного аэрозоля тесно связано с такой актуальной проблемой физики атмосферы как учет его влияния на перенос коротковолновой и длинноволновой радиации, с точки зрения глобального изменения климата. В рамках этих исследований особый интерес представляют вопросы изучения рассеяния примесей в пограничном слое атмосферы.

Наиболее популярными методами исследования рассеяния примеси являются методы дистанционного зондирования, которые подразделяются на активные и пассивные. Активные методы используют искусственную подсветку, а пассивные регистрируют рассеяние солнечного или теплового излучения на исследуемом объекте. Основной недостаток активных методов - громоздкость аппаратуры, и как следствие привязка к местам установки приборов. Пассивные методы более мобильны, основной способ регистрации: телефотометрический - позволяет определять путем измерения яркости изображения аэрозольного шлейфа его оптическую плотность. Основными мобильными средствами этого метода являются фото- и видеосъемка. Недостаток фотосъемки - низкая скорость съемки, то есть временной интервал между двумя кадрами больше, либо равен временному интервалу изменения характеристик объекта изучения. Видеозапись позволяет получать непрерывную выборку изменений границ струи, учитывает изменение направления ветра.

Следует отметить, что изучение рассеяния примесей по изображениям аэрозольных шлейфов проводились с середины прошлого века. Но анализ выполнялся вручную и занимал много времени. С развитием вычислительных технологий появилась возможность анализировать изображения аэрозольных шлейфов с использованием компьютеров.

Цель исследований - разработка методов обработки и анализа видеосигнала и программ, позволяющих провести оценку дисперсии распределения концентрации примеси,

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА I

диффузии атмосферы по видеоизображению аэрозольных выбросов в атмосферу.

Задачи исследований:

1. Разработка и реализация методов обработки видеоизображений аэрозольных шлейфов от стационарных источников, способа сжатия и хранения видеоинформации.

2. Разработка программного обеспечения для обработки и анализа оцифрованных видеоизображений аэрозольных шлейфов.

3. Разработка статистических методов и программ анализа видеоизображений аэрозольных шлейфов, позволяющих определить дисперсию распределения концентрации примеси и коэффициенты турбулентной диффузии.

Научная новизна

1. Созданы экспериментальная установка и программный комплекс для обработки и анализа видеоизображений на базе персонального компьютера, реализующие разработанные алгоритмы обработки и анализа.

2. Разработаны методы анализа, позволяющие определять дисперсию примеси и коэффициенты турбулентной диффузии по видеоизображениям аэрозольного шлейфа от стационарного точечного источника.

3. Разработанный алгоритм преобразования цифровой видеопоследовательности в динамическое изображение позволяет существенно уменьшить объем исходной видеоинформации. С использованием созданных программ статистической обработки были построены динамические изображения. Данные изображения используются при расчетах коэффициента турбулентной диффузии.

Практическая значимость работы. Практическая значимость результатов научных исследований, представленных в диссертации, заключается в их направленности на решение конкретных задач дистанционного зондирования, связанных с анализом состояния атмосферы в крупных промышленных центрах. Результаты работы могут быть использованы при проведении систематического контроля аэрозольных выбросов в атмосферу от локальных стационарных источников, для исследования пространственно-временной динамики концентраций аэрозолей и газопылевых смесей в атмосфере, для оценки параметров турбулентной атмосферы. Разработанный

алгоритм преобразования видеосигнала может применяться для хранения данных видеонаблюдений различных процессов. На защиту выносятся:

1. Экспериментальная установка, реализующая разработанный алгоритм преобразования исходных видеоизображений аэрозольных шлейфов в динамические изображения.

2. Двухпозиционная схема визирования аэрозольных шлейфов, позволяющая одновременно получать данные о рассеянии примеси в вертикальной и поперечной ветру плоскостях.

3. Методика определения дисперсии распределения концентрации примеси по видеоизображениям

4. Методика определения коэффициентов турбулентной диффузии по данным о дисперсии распределения концентрации примеси.

Апробация работы. Основные результаты работы, составляющие содержание диссертации, изложены и обсуждены на следующих научных конференциях: IX Рабочая Группа «Аэрозоли Сибири» (Томск, 2002 г.), III конференция молодых ученых ИВЭП СО РАН (Барнаул 2003 г.), Международная конференция «Взаимодействие общества и окружающей среды в условиях глобальных и региональных изменений» (Москва-Барнаул 2003 г.), II Международная конференция «Окружающая среда Сибири, Дальнего Востока и Арктики» (EESFEA - 2003) (Томск, 2003 г.), X Рабочая Группа «Аэрозоли Сибири» (Томск, 2003 г.), Международная конференция «ENVIROMIS 2004» (Томск, 2004 г.), IV международный симпозиум «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 2004 г.)

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования применяются в сетевой лаборатории анализа и мониторинга окружающей среды МПР России по Алтайскому краю.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 3 статьи в отечественных и зарубежных научных журналах, а также сборниках научных трудов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 98

страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка и 1 таблицу. Список литературы содержит 66 цитируемых источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность работы,

формулируются задачи исследования, отмечается научная новизна, апробация и практическая ценность, приводится краткая характеристика диссертационной работы.

В первой главе проводится анализ ранее проделанных работ по данной проблематике. Проанализированы достоинства и недостатки существующих методов дистанционного зондирования аэрозольных шлейфов, обосновано применение видеосъемки в качестве метода дистанционного зондирования. Рассмотрено поведение пассивной примеси в приземном слое атмосферы с точки зрения гидродинамики. Считаем, что примесь распространяется в турбулентной среде и в качестве основного уравнения используем общее уравнение молекулярной диффузии

где &(Х, 0 поле концентрации. Краевые условия задаются в виде:

(2)

где п — нормаль к границе, а р — некоторая постоянная. В атмосфере течение струи дыма не ограничивается каким либо направлением, и краевые условия на бесконечности обычно берутся в виде требования 9->0 при и р=ао. Мгновенные источники примеси описываются заданием начальных условий для поля непрерывно

действующие источники описываются неоднородными краевыми условиями вида

Поле скорости определяется по начальному полю ветра и(Х,1о)=и0(Х) с помощью уравнений гидродинамики. Решение

уравнения (1) при заданном начальном поле концентрации 9(X,to)=&o(X) может быть записано в виде

9(X,t) = A[ua{X\t]90{X), о,

где А - некоторый оператор, зависящий от начального поля скорости и0(Х), параметра / и вида краевых условий.

При статистическом описании турбулентности начальное поле скорости ио(Х) рассматривается как случайное. Обычно предполагают, что ему соответствует некоторое распределение вероятностей в пространстве его реализаций. При фиксированном 90(Х) поле концентрации будет случайным (так как оно зависит от

оператора А). При этом среднее значение поля Э(Х, t) будет определяться равенством

WJ) = А[щ{Х),Щ{Х) = дГщх), (4)

где оператор получается из случайного оператора

A[u0(X),t] с помощью усреднения по времени. Таким образом, при фиксированном начальном поле концентрации 90(Х) осредненная

концентрация удовлетворяет некоторому линейному

уравнению. И процесс описания турбулентной диффузии сводится к конструированию линейного уравнения для средней концентрации

$(X,t) или к нахождению (теоретическому, полуэмпирическому или

чисто эмпирическому) оператора A(t). Зная оператор A(t), легко определить и среднюю концентрацию, отвечающую различным типам источников примеси, встречающимся на практике.

В практических задачах с диффузией примесей в атмосфере обычно используют полуэмпирическое уравнение турбулентной диффузии. Считая, что турбулентное движение однородно в плоскостях X3=Z=const со средней скоростью u=U, направленной вдоль оси ОХ1=ОХ записываем полуэмпирическое уравнение турбулентной диффузии

дЪ — дЭ „ „ д „

— + w(Z)— = KJZ)—г- + KJZ)—г+—KJZ)—.(5) dt дХ " дХ2 " ЗУ2 dZ " 8Z К )

В уравнении (5) К - коэффициенты турбулентной диффузии. Находя коэффициенты турбулентной диффузии, можно восстановить поле концентрации в любой точке пространства.

Рассмотрим аэрозольный шлейф от точечного источника, при отсутствии теплового подъема (рис. 1). Как правило, шлейф расширяется с удалением от трубы вследствие турбулентного обмена примеси со средой распространения, причем ось его непрерывно меняет свое положение в пространстве.

Мгновенный шлейф может рассматриваться как совокупность бесконечного числа единичных клубов, выделяемых стационарным источником последовательно и переносимых средним ветром, а статическая модель стационарного шлейфа получается в результате наложения бесконечного числа таких мгновенных шлейфов.

Пусть размеры мгновенного шлейфа составляют Ь(х), размер стационарного факела Координаты центров тяжести частиц

обозначим номер частицы, - координаты

центров клуба в момент времени - координата начального

центра тяжести. Тогда дисперсия координат частиц относительно начального центра тяжести представляет собой квадрат

полуширины стационарного факела:

Относительная дисперсия двух частиц 5 - квадрат ширины мгновенного факела:

X

X

ЬМв

Рис. 1. Схема распространения шлейфа

0?(*,гЦ2,(г)-Гв|'). (6)

Дисперсия координат частиц, относительно их мгновенного центра тяжести и дисперсия координат центров тяжести

Угловые скобки означают осреднение по статистическому ансамблю реализаций факела. Тогда имеет место соотношение (10)

которое показывает, что рассеяние клуба относительно его мгновенного центра тяжести и блуждание центров независимы, а в сумме их дисперсии составляют квадрат полуширины стационарного факела.

А.С. Монининым показано, что уравнение (5) может быть выведено из предположения, что каждая индивидуально диффундирующая частица движется случайно, причем её координаты меняются со временем по закону марковского случайного процесса. Тогда коэффициенты турбулентной диффузии получают следующую статистическую интерпретацию:

Принимая два допущения: а) аэрозольный шлейф от трубы промышленного предприятия является постоянным, то есть концентрация выбросов не зависит от времени и б) перенос примеси средним ветром много больше диффузии в этом же направлении, получаем следующее уравнение диффузии

Таким образом, проводя измерения расплывания аэрозольного факела по данным видеонаблюдений, возможно определять параметры

турбулентной диффузии: коэффициенты диффузии, лагранжев масштаб времени, поле концентрации.

Во второй главе приводится описание процесса обработки видеоизображений аэрозольных шлейфов применительно к поставленной задаче. Для решения этой задачи автором был разработан алгоритм преобразования исходной

видеопоследовательности в динамическое изображение аэрозольного шлейфа (рис. 2). Для реализации разработанного алгоритма была предложена экспериментальная установка, схема которой приведена на рисунке 3.

б

н ^ а ? 1 2

1,2-видеокамеры

3 - устройство хранения видео-информации(видеомагнитофон)

4 - компьютер

5 - TV-тюнер

6 - монитор

Рис. 3. Схема экспериментальной установки

Кроме этого описывается программный комплекс анализа видеоизображений аэрозольных шлейфов - «КАВИАШ». По алгоритму, приведенному на рисунке 2, осуществляется преобразование исходного видеосигнала следующим образом: при помощи TV-тюнера Aver Studio 305 осуществляется захват исходного видеосигнала и преобразование его в цифровой вид, получаемые данные записываются в видеофайл. Следует отметить, что при разрешении 720 на 576 точек и частоте смены кадров 25 кадр/сек, 1 секунда фильма будет занимать объем в 20 Мбайт. Поэтому для увеличения скорости и эффективности обработки информации необходимо уменьшить ее объем. После записи видеофайла для преобразования используются отдельные кадры, и в дальнейшем все работа происходит с рядом изображений аэрозольного шлейфа. Цветные изображения преобразуются в изображения в 256 градациях серого стандартным способом. Изображения сохраняются в файлах RAW формата, представляющих собой «голый» растр изображения.

Рис. 2. Блок-схема алгоритма преобразования видеопоследовательности в динамические изображения

После этого строится гистограмма яркости изображения (рис. 4).

р 3600 о

5

5 3000

яркость

Рис. 4. Гистограмма яркости изображения

На гистограмме выделяются два пика, соответствующих яркостям аэрозольного шлейфа и яркости фона - неба. Между пиками находится впадина, в которой выбирается значение пороговой яркости, которое больше яркости аэрозольного шлейфа, но меньше яркости неба. После этого по пороговому значению проводится сегментация - разбиение изображения на области, каждая из которых удовлетворяет некоторому критерию схожести. Изображение преобразуется из 256 градаций серого в черно-белое, где черная область соответствует аэрозольному шлейфу, а белая - все остальное (рис. 5).

Рис. 5. Изображение аэрозольного шлейфа до и после сегментации

Такая операция приводит к рельефному выделению границ аэрозольного шлейфа. В случае невозможности выбора пороговой яркости по серому изображению из-за зашумленности, цветное изображение разбивается на 3 изображения в трех цветовых каналах красном (R), зеленом (G) и синем (В). Как показали проведенные исследования гистограмм яркости изображений в трех каналах, наименее зашумленным и наиболее информативным является изображение в синем канале. По гистограмме яркости в одном из каналов выбирается пороговое значение и проводится сегментация. После этого производится обрезка файла, удаление статичных объектов (например трубы промышленного предприятия). В случае необходимости долговременного хранения происходит преобразование черно-белового изображения в бинарный файл (0 -цвет фона, 1 - цвет шлейфа), которое позволяет сжимать изображение в 8 раз. По черно-белым изображениям строилось динамическое изображение. Под динамическим изображением понимается временная последовательность двухмерных или трехмерных изображений F(x,y,t) или F(x,y,z,t), отражающая динамику какого-либо процесса. При этом предполагалось, что последовательные кадры регистрируются через интервалы времени значительно меньшие, чем характерная постоянная времени динамической системы. Это означает, что последовательные кадры в достаточной степени коррелированны во времени, что отличает динамические изображения от произвольного набора кадров.

Была рассчитана степень корреляционных связей между двумя соседними кадрами. Случайной величиной в данном случае является ширина аэрозольного шлейфа на черно-белом изображении. Таким образом, определяя ширину шлейфа на изображении, мы получаем выборку значений случайной величины D„ где i изменяется от нуля до максимального значения разрешения кадра по горизонтали.

Расчет степени корреляционных связей между отдельными кадрами видеопоследовательности проводится по формуле:

J £ (D(Xl>ta ) - D(ta )) • (D(x, ,tb)~ D(tb ))

I m __к _

2(D(x„ta)-D (ta ))2 X {D(x, ,tb )-D{tb)f .=1

где На/, - коэффициент корреляции между кадрами а и Ь, Б -ширина шлейфа, х, - координата. Вычисление коэффициента корреляции цифровых видеоизображений производится последовательно от кадра к кадру. На рисунке 6 приведена зависимость коэффициента корреляции от времени для трех случаев наблюдений: 1 - отсутствие ветра, 2 - слабый ветер (2 м/с), 3 -умеренный ветер (5 м/с)..

к

1 1

?

I 095 0,9 0,65

о,а

0,75 0.7

оде 0.6

О 0.2 0,4 0.« О.В 1 и 1.4 1.6 1.6 г 2.2 2.4 2.6 2.8 ] 32

■раам,ск

Рис. 6. Зависимость коэффициента корреляции от времени

Для видеопоследовательности аэрозольных шлейфов, оцифрованной с частотой смены кадров 25 кадр/сек, коэффициент корреляции между двумя кадрами превышает 0.95. Это позволяет говорить о том, что данные цифровые видеопоследовательности являются динамическими изображениями, а сигнал является единым объектом.

По результатам исследований было установлено, что в зависимости от скорости ветра, меняющейся от 0 до 10 м/с, временные интервалы лежат в интервале от 0,3 до 3,5 секунд, в течение которого изображение динамически однородно. Используя описанные выше алгоритм, методы и реализации обработки видеоизображений аэрозольных шлейфов ниже будет описана методика определения дисперсии распределения концентрации примеси и коэффициентов турбулентной диффузии по полученным динамическим изображениям.

В третьей главе рассматриваются основные результаты исследования. Обсуждаются границы применимости метода, приводятся результаты обработки и анализа натурных экспериментов промышленных предприятий г. Барнаула.

В первой части главы приведен анализ ранее проведенных экспериментальных работ. На основе анализа этих работ предложена двухпозиционная схема визирования, которая представлена на рисунке 7.

Шлейф от источника «Т» распространяется в направлении среднего вектора переноса примеси и регистрируется двумя видеокамерами «К1» и «К2». Камера «К1» располагается как и в моностатической схеме визирования сбоку относительно шлейфа и фиксирует вертикальные и продольные координаты границ «видимого следа» и оси шлейфа. Видеокамера «К2» располагается под шлейфом так, чтобы угол между направлением среднего ветра и воображаемой прямой, проходящей через точки «К1» и «К2» был равен 90°, и с её помощью фиксируются поперечные и продольные координаты.

Также в третьей главе приводятся результаты определения общей погрешности предложенного метода на основе сопоставления данных от модельных источников. В первом варианте использовались данные лабораторного аэрозольного стенда из Институте химии, кинетики и горения СО РАН (рис. 8). Модельный источник представляет собой аэрозольный генератор, при помощи которого проводилось распыление смеси водного раствора глицерина с родамином 6 О.

0 К1

Рис. 7. Двухпозиционная схема визирования

Рис. 8. Реальное и преобразованное изображение аэрозольного шлейфа модельного источника Микрофизические параметры частиц контролировались в ходе эксперимента импакторами, счетчиками аэрозольных частиц, а также проводился отбор проб на подложку. Эксперимент снимался на видео-и фотокамеры.

Для обработки использовались пять различных реализаций аэрозольной струи, которые различались по мощности, начальной скорости выброса и размерам частиц. Рассеяние примеси, определяемое по динамическому изображению, сравнивалась с результатами анализа фотоснимков и по отобранным пробам. Максимальное расхождение между двумя методами составило -10 %.

Помимо стендовых экспериментов были использованы данные натурных измерений распространения аэрозольного шлейфа в реальной атмосфере. Шлейф создавался генератором регулируемой дисперсности (ГРД), разработанным в ИХКиГ СО РАН под руководством К.П. Куценогого. Шлейф распространялся по направлению ветра над подстилающей поверхностью с низкой растительностью. Вдоль пути распространения шлейфа были установлены вешки фиксированной высоты, по которым определялась ширина шлейфа (рис. 9). Полученные изображения аэрозольного шлейфа были обработаны по предложенным методикам.

Таким образом, общая погрешность метода определения ширины аэрозольного шлейфа с учетом данных лабораторных экспериментов и учетом изменения направления распространения шлейфа и влияния искажений при экспериментах в реальной атмосфере, а также вместе с учетом погрешности при аналого-цифровом преобразовании составляет -20 %.

Рис. 9. Реальное и преобразованное изображение аэрозольного шлейфа от ГРД

Используя описанный выше метод, проводились исследования аэрозольных шлейфов от труб промышленных предприятий г. Барнаула и по ним определялась ширина аэрозольного шлейфа, дисперсия распределения концентрации примеси и коэффициенты турбулентной диффузии. В качестве примера приведены результаты определения ширины шлейфа (на примере трубы КЖБИ-2) на расстоянии 15 метров от точки выброса (рис. 10).

14 ••

4

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161 171 161 191 201 211 Время, ст

Рис. 10. Динамика ширины шлейфа в зависимости от времени

Для видеоизображений аэрозольных шлейфов от трубы КЖБИ-2 (параметры выбросов которой известны), полученных с использованием двухпозиционной схемы визирования (рис. 7), были получены данные по ширине шлейфа. После этого по формулам (6-8) были рассчитаны дисперсии распределения концентрации примеси, результаты определения приведены на рисунках 11-12.

Рис. 11. Зависимость дисперсии от расстояния (камера К1)

Рис. 12. Зависимость дисперсии от расстояния (камера К2)

18

На рисунке 13 приведен результат расчета коэффициента турбулентной диффузии по данным о дисперсии распределения концентрации примеси.

Рис. 13. Зависимость коэффициента Кг от расстояния

После расчета дисперсий были вычислены коэффициенты диффузии, которые рассчитывались как изменение дисперсии от кадра к кадру. Результаты расчетов представлены на рис. 7.

Анализируя результаты видеонаблюдений аэрозольных шлейфов можно сделать следующие выводы. Во первых: дисперсия распределения концентрации примеси вблизи от устья трубы является постоянной, что обусловлено наличием начальной скорости у выбрасываемой примеси и тепловым подъемом перегретой примеси. Во вторых: коэффициенты диффузии изменяются в зависимости от расстояния от точки выброса. Постепенное увеличение значения коэффициентов связано с уменьшением вертикальной скорости примеси и увеличением вклада в перенос средней скорости ветра. В третьих: на расстоянии 20-25 метров от точки выброса коэффициенты турбулентной диффузии стабилизируются. На данном расстоянии влияние начальной скорости выброса и теплового подъема примеси сходит на нет.

Кроме этого в третьей главе рассматривается вопрос о построении стационарного факела, анализируя который можно получать оценочную информацию о характере стратификации атмосферы.

Разработанный программно-аппаратный комплекс относится к пассивным системам дистанционного зондирования. Он позволяет в заданный момент времени получать характеристики шлейфа в любой точке из области наблюдения. Но на данный метод накладываются следующие ограничения: фиксация шлейфов должна проводится от отдельных расположенных промышленных источников, выбрасывающих углеродистые частицы, масштаб на изображении не должен превышать 2.5 метра на пиксель, т.е. максимальное расстояние до источника не должно превышать 350 метров (съемка с максимальным увеличением). Атмосфера в направлении визирования должна быть прозрачной. Также отметим, что шлейф с течением времени изменяет направление распространения, но использование двухпозиционной схемы визирования позволяют учитывать изменение направления распространения примеси. По определенным коэффициентам диффузии можно восстановить значения поля концентрации примеси в любой точке стационарного факела.

Выводы.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. На основании анализа ранее проведенных экспериментальных работ разработаны статистические методы анализа видеоизображений аэрозольных шлейфов, позволяющие определять дисперсию распределения концентрации примеси от точечного источника.

2. Разработана экспериментальная установка, реализующая алгоритм преобразования исходных видеоизображений аэрозольных шлейфов в динамические изображения на основе статистического анализа. Использование данного алгоритма позволяет существенно уменьшить объем видеоинформации, по сравнению с исходной, при статистическом накоплении полезного сигнала.

3. На основе разработанного алгоритма на базе персонального компьютера разработан программный комплекс «КАВИАШ», на основе которого проводится обработка цифровых видеозаписей. Используя разработанный программный комплекс, осуществляется

преобразование исходных видеоизображений аэрозольных шлейфов в динамические изображения.

4. Разработана методика определения по динамическим изображениям аэрозольных шлейфов дисперсии распределения концентрации примеси. При анализе зависимости дисперсии от расстояния установлено, что на расстоянии до 30 метров от точки выброса не происходит расплывания аэрозольного шлейфа, что связано с влиянием начальной скорости выброса примеси и тем, что она перегрета относительно окружающего воздуха.

5. По результатам определения дисперсии рассчитаны коэффициенты турбулентной диффузии. При определении коэффициентов установлено, что график зависимости коэффициента турбулентной диффузии от расстояния имеет три линейных участка. Первый обусловлен влиянием начальной скорости выбросов и перегревом примеси. Второй - уменьшением влияния этих эффектов. Третий соответствует случаю пассивной примеси, которая является индикатором турбулентных процессов.

6. Предложена двухпозиционная схема визирования аэрозольных шлейфов, позволяющая получать одновременно информацию об изменениях в поведении аэрозольного шлейфа в вертикальной и поперечной ветру плоскостях.

7. Исследован вопрос о границах применимости предлагаемой реализации телефотометрического метода.

Публикации по теме диссертации

1. Дмитриев Б.Н., Петров А.В., Суторихин ИА Построение синтезированного изображения аэрозольного шлейфа с использованием полистатической схемы регистрации. // Международная конференция «Е^М^ЯОМК 2002». Тезисы докладов. - Томск: ЦНТИ, 2002, С. 35.

2. Дмитриев Б.Н., Петров А.В., Суторихин ИА Об оценке дисперсии координат диффундирующих частиц примеси в приземном слое атмосферы по динамическим изображениям аэрозольных шлейфов. // Тезисы доклада. IX Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». -Томск: ИОА СО РАН, 2002. С. 35.

3. Дмитриев Б.Н., Петров А.В. Определение параметров процессов распространения аэрозольных шлейфов с использованием телефотометрических систем дистанционного зондирования. // Пятое

Сибирское Совещание по климато-экологическому мониторингу. Материалы докладов. - Томск: ИОМ СО РАН, 2003, С. 59-62.

4. Дмитриев Б.Н., Петров А.В., Суторихин И.А. Использование видеосъемки для определения мощности выбросов и рассеяния примеси в атмосфере. // Международная конференция «Взаимодействие общества и окружающей среды в условиях глобальных и региональных изменений» Тезисы докладов. - М.: ИПК Желдориздат, 2003, С. 128.

5. Петров А.В., Суторихин И.А. Оценка параметров аэрозольных выбросов в атмосферу от стационарных источников. // Материалы научно-практической конференции, посвященной 55-летию Центра ГСЭН в Алтайском крае. - Барнаул: Аз Бука, 2003, С.87-90.

6. Петров А.В., Суторихин И.А. О возможности оценки коэффициентов турбулентности по динамическим изображениям аэрозольных шлейфов. // IV Международная конференция «Естественные и антропогенные аэрозоли». Тезисы докладов. - СПб.: НИИХ СПбГУ, 2003, С.89-90.

7. Dmitriev. B.N., Petrov A.V. Use of videoshooting to assess emission and admixture dispersion in atmosphere. //II Международная конференция «Окружающая среда Сибири, Дальнего Востока и Арктики» (EESFEA - 2003) Материалы конференции. - Томск: Международный исследовательский центр по физике окружающей среды и экологии ТНЦ СО РАН, 2003, Т.1, С. 98

8. • Петров А.В., Суторихин И.А. Определение характеристик аэрозольных шлейфов в приземном слое атмосфере по видеоизображениям. // Аэрозоли Сибири. X рабочая группа: Тезисы докладов. - Томск: ИОА СО РАН, 2003, С. 63.

9. Dmitriev B.N., Petrov A.V., Sutorikhin I.A. Definition coordinates diffusion of particles of an impurity under the dynamic images of aerosol plums. - SPIE Vol. 3991* 0277-786x/03 p.375-379.

10. Петров А.В. Использование полистатической схемы визирования при мониторинге аэрозольных выбросов. // Ползуновский вестник №2,2004, С. 99-103

11. Петров А.В., Суторихин И.А. Определение дисперсии примеси и мощности выброса от промышленного источника. // Международная конференция «ENVIROMIS 2004». Тезисы докладов. - Томск: ЦНТИ, 2004, С. 29.

12. Петров А.В., Суторихин И.А. Использование видеонаблюдений в задачах анализа и описания атмосферных процессов. // IV международный симпозиум «Контроль и

реабилитация. окщщющсй среды». Материалы докладов. - Томск: «Юж|Й,1Й>>, 2004, &4»-36.

Подписано в печать 10.11.2004. Формат 60x84 1/16. Печать - ризография. Усл.п.л.1,39. Уч.изд.л. 1,05. Тираж 100 экз. Заказ 81/2004.

Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46. Лицензии: ЛР № 020822 от21.09.98 года, ПЛД№ 28-35 от 15.07.97 Отпечатано в ЦОП АлтГТУ 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

•23 6 27

Введение

ГЛАВА 1 РАСПРОСТРАНЕНИЕ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ

1.1 Аэрозоль

1.2 Методы и средства изучения аэрозоля в атмосфере

1.3 Распространение аэрозольных шлейфов в атмосфере

1.3.1 Постановка задачи

1.3.2 Взаимодействие меяеду молекулярной и турбулентной диффузией

1.3.3 Полуэмпирическое уравнение турбулентной диффузии

1.3.4 Распространение примеси в атмосфере от точечных источников

ГЛАВА 2 ОБРАБОТКА ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ

2.1 Предварительная обработка и анализ изображений

2.2 Экспериментальная установка

2.3 Алгоритм преобразования видеоизображений

2.4 Программный комплекс анализа видеоизображений аэрозольных шлейфов

2.5 Построение динамических изображений

ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСИИ ПРИМЕСИ И ПАРАМЕТРОВ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ПО ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЯМ АЭРОЗОЛЬНЫХ ШЛЕЙФОВ

3.1 Обзор ранее проведенных экспериментальных работ

3.2 Рассеяние примеси 75 3.3. Погрешность метода

3.4 Двухпозиционная схема визирования

3.5 Определение параметров атмосферы

3.5.1 Определение стратификации атмосферы

3.5.2 Определение коэффициентов турбулентной диффузии 87 Заключение 91 Литература

Актуальность исследований. Атмосферный аэрозоль является продуктом сложной совокупности физических и химических процессов [1]. Вследствие сложности этих процессов и относительно короткого времени жизни аэрозоля его химический состав и физические характеристики очень изменчивы. Исследование свойств атмосферного аэрозоля тесно связано с такими актуальными проблемами физики атмосферы как учет влияния на перенос коротковолновой и длинноволновой радиации, с точки зрения глобального изменения климата [2,4,7]. В рамках этих исследований особый интерес представляют вопросы изучения рассеяния примесей в пограничном слое атмосферы.

Систематические исследования атмосферной диффузии и рассеяния примесей, применительно к вопросам загрязнения атмосферы, начали бурно развиваться с середины 50х годов прошлого столетия [5,13,20]. Проводились изыскания с целью установить вид и тип уравнений, описывающих атмосферную диффузию. По аналогии с процессами молекулярной диффузии для данной цели использовались уравнения параболического типа, являющиеся обобщением известного уравнения Фикка. Ряд теоретических работ (Ляпин (1948), Монин (1955), Зилитинкевич (1971), Бетчев и Яглом (1971), Левин (1971)) в этом направлении позволили оценить пределы применимости уравнения Фикка и уточнить описание диффузии примеси в некоторых случаях.

Еще в первых работах по атмосферной диффузии наметилось два подхода к теоретическим исследованиям распространения примеси в приземном слое воздуха. Один из них связывался с работой А. Робертса, основанной на решении уравнения турбулентной диффузии с постоянными коэффициентами. Другой подход, развитый Сеттоном, состоял в использовании для определения концентрации примеси от источника формул, полученных на статистической основе. Согласно Сеттону (1958), распределение примеси вблизи точечного источника в разных направлениях описывается гауссовским законом. Он полагал, что концентрация примеси в точке (x,y,z) от источника, расположенного в начале координат, пропорциональна произведению: на функции pz и рх, относящиеся к координатам z и х. Здесь crj — дисперсия распределения примеси в направлении у. Сеттон получил, что

2 1 2 /—Л2-л где Ci - некоторые коэффициенты, й — средняя по высоте скорость ветра. В случае мгновенного источника t - время после действия источника, а для непрерывно действующего источника полагается, что t = x/й (i = 1,2,3 соответствует x,y,z).

В работах проводившихся в СССР, исходя в определенной степени из указанных выше исследований, большей частью избирался путь решения уравнения турбулентной диффузии с переменными коэффициентами. Такой подход является более универсальным, позволяющим исследовать задачи с источниками различного типа, разными характеристиками среды и граничными условиями. Он дает возможность использовать параметры турбулентного обмена, применяемые в задачах тепло - и влагообмена.

Первые расчетные формулы для определения приземной концентрации примеси от источника были даны в работе Базанке и Пирсона в 1936 г. и в указанных исследованиях Сеттона. Вследствие интенсивного роста загрязнения воздуха полученные результаты, особенно Сеттона, получили быстрое распространение во многих странах. Интерес к ним возрос еще больше, когда началось сооружение атомных реакторов и потребовались оценки возможного загрязнения воздуха радиоактивными веществами. С этого момента значительно расширились работы по экспериментальной проверке расчетных формул. Так выяснилось, что при использовании некоторых из предложенных формул различия между вычисленными и экспериментально полученными величинами составляло 10-15 раз. В частности, это относится к весьма важному вопросу о соотношении максимума наземной концентрации и высоте трубы. Таким образом, недостаточно ограничиться, как это было ранее, только данными о скорости ветра и температуре воздуха у земли. При расчете рассеивания выбросов от высоких источников потребовалось развитие теории турбулентной диффузии в слое воздуха толщиной в несколько сотен метров с учетом возможных изменений температуры, ветра и коэффициента обмена.

В результате проведенных исследований в последние годы появились новые, более точные модели, основанные на решении уравнения турбулентной диффузии с переменными коэффициентами как аналитически, так и с использованием численных методов. В настоящей диссертационной работе предлагается метод определения дисперсии распределения примеси, поступающей от точечного источника, в пограничный слой атмосферы

Состояние вопроса. Наиболее распространенными методами определения дисперсии примеси являются контактные, оптические методы дистанционного зондирования. Особенно много работ посвящено разработке активных оптических систем зондирования. Подробное описание вопросов взаимодействия оптического излучения с веществом изложено в работах [15-19]. Последние 10-15 лет проводятся исследования, направленные на создание пассивных оптических систем, позволяющих, в отличие от лазерных, проводить наблюдения в дневное время суток. В одной из первых экспериментальных работ [13] было предложено использовать телефотометрический метод, основанный на измерении яркостного контраста видеоизображения шлейфа. С целью определения величины яркостного контраста было предложено проводить обработку и анализ данных телефотометрических наблюдений на ЭВМ. Для этого необходимо было развитие методов статистической обработки и анализа цифрового видеосигнала, а так же способов представления видеоинформации в более компактной форме. Кроме того, уровень вычислительной техники для того времени был достаточно низкий. В последние годы наблюдается прорыв в развитие персональных компьютеров и средств мультимедиа, появляются новые стандарты для хранения и передачи видеинфо-мации, что способствовало проведению дальнейших исследований в рамках разработки телефотометрического метода определения параметров дисперсии примеси. Анализ работ по обработке цифровых изображений и видеосигнала и ссылки на них приведены в соответствующих разделах диссертации.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разра- . ботка статистических методов обработки и анализа цифрового видеосигнала и создание пакета программ, позволяющих проводить определение параметров дисперсии примесей и коэффициентов турбулентной диффузии по видеоизображению аэрозольных шлейфов, распространяющихся в пограничном слое атмосферы

При этом решаются следующие задачи: теоретическое исследование и обоснование предлагаемого телефотометрического метода; разработка статистических методов анализа цифровых видеоизображений аэрозольных шлейфов; разработка статистических методов предварительной обработки видеосигнала и способов хранения видеоинформации, реализация их в программном виде;

Научная новизна работы. Разработаны статистические методы обработки и анализа видеоизображений аэрозольных шлейфов и реализованы в виде программ, создан экспериментальный программно-аппаратный комплекс для обработки и анализа видеоизображений на базе персонального компьютера (Pentiumlll). В качестве варианта статистической обработки было предложено представлять исходные видеопоследовательности в виде динамических изображений. Был разработан алгоритм преобразования, основанный на измерении корреляционных связей последовательных изображений и специальное программное обеспечение. Применение указанного преобразования к исходным видеопоследовательностям приводит к уменьшению аддитивного шума и расширению динамического диапазона изображений. Было получено, что при значении коэффициента корреляции 0,95 между кадрами в динамическом синтезированном изображении объем видеопоследовательности существенно уменьшается, в зависимости от скорости распространения аэрозоля.

При помощи созданных автором программ статистической обработки по динамическим изображениям аэрозольных шлейфов были определены дисперсии распределения примеси. По полученным данным о дисперсии были рассчитаны коэффициенты турбулентной диффузии.

Предложена двухпозиционная схема визирования аэрозольных шлейфов, позволяющая одновременно определять вертикальные и поперечные коэффициенты турбулентной диффузии.

Практическая ценность. Результаты работы могут быть использованы: при проведении систематического контроля аэрозольных выбросов в атмосферу локальных стационарных источников, таких как промышленные предприятия; для исследования пространственно-временной динамики концентраций аэрозолей и газопылевых смесей в атмосфере; для оценки параметров турбулентной атмосферы.

На защиту выносятся:

1. Экспериментальная установка, реализующая разработанный алгоритм преобразования исходных видеоизображений аэрозольных шлейфов в динамические изображения.

2. Двухпозиционная схема визирования аэрозольных шлейфов, позволяющая одновременно получать данные о рассеянии примеси в вертикальной и поперечной ветру плоскостях.

3. Методика определения дисперсии распределения концентрации примеси по видеоизображениям

4. Методика определения коэффициентов турбулентной диффузии по данным о дисперсии распределения концентрации примеси.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. На основании анализа ранее проведенных экспериментальных работ разработаны статистические методы анализа видеоизображений аэрозольных шлейфов, позволяющие определять дисперсию распределения концентрации примеси от точечного источника.

2. Разработана экспериментальная установка, реализующая алгоритм преобразования исходных видеоизображений аэрозольных шлейфов в динамические изображения на основе статистического анализа. Использование данного алгоритма позволяет существенно уменьшить объем видеоинформации, по сравнению с исходной, при статистическом накоплении полезного сигнала.

3. На основе разработанного алгоритма, на базе персонального компьютера, разработан программный комплекс «КАВИАШ», на основе которого проводится обработка цифровых видеозаписей. Используя разработанный программный комплекс, осуществляется преобразование исходных видеоизображений аэрозольных шлейфов в динамические изображения.

4. Разработана методика определения по динамическим изображениям аэрозольных шлейфов дисперсии распределения концентрации примеси. При анализе зависимости дисперсии от расстояния установлено, что на расстоянии до 30 метров от точки выброса не происходит расплывания аэрозольного шлейфа, что связано с влиянием начальной скорости выброса примеси и тем, что она перегрета относительно окружающего воздуха.

5. По результатам определения дисперсии рассчитаны коэффициенты турбулентной диффузии. При определении коэффициентов было установлено, что график зависимости коэффициента турбулентной диффузии от расстояния имеет три линейных участка. Первый обусловлен влиянием начальной скорости выбросов и перегревом примеси. Второй — уменьшением влияния этих эффектов. Третий соответствует случаю пассивной примеси, которая является индикатором турбулентных процессов.

6. Предложена двухпозиционная схема визирования аэрозольных шлейфов, позволяющая получать одновременно информацию об изменениях в поведении аэрозольного шлейфа в вертикальной и поперечной ветру плоскостях.

7. Исследован вопрос о границах применимости предлагаемой реализации телефотометрического метода.

93

Заключение.

1. Аэрозоль и климат- JL: Гидрометеоиздат 1991, 544с.

2. Пришивалко А.П., Астафьева Л.Г. Человек в мире аэрозолей. — Мн: Наука и техника, 1989, 158с.

3. Кабанов М.В., Панченко М.В. Рассеяние оптических волн дисперсными средами Ч.З. Атмосферный аэрозоль. Томск: Изд-во Томского филиала СО АН СССР, 1984, 189с.

4. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию. — М.: Мир 1987, 280с.

5. Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль. М.: Мир, 1980, 544с.

6. Израэль Ю. А., Назаров И. М., Прессман А. Я. Кислотные дожди JI.: Гидрометеоиздат 1989, 270с.

7. Torvela H.J. Measurement of atmospheric emissions. London: Springer-Verlag, 1994, 205p.

8. Industrial air pollution. Assessment and control. Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1992, 23 5p.

9. Вейцер Ю.М., Лучинский Г.П. Маскирующие дымы. М.: Химиздат, 1947, 202с.

10. Ю.Назаров И.М., Николаев А.Н., Фридман Ш.Д. Основы дистанционных методов мониторинга загрязнения природной среды. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983,280с.11 .Левин Л.М. О заборе проб аэрозоля. // Изв. АН СССР. Сер. Геофизическая, 1957, №7, С.914-925

11. Новиков Е.А. Осаждение частиц аэрозоля из потока на препятствие. // Изв. АН СССР. Сер. Геофизическая, 1957, №8, С.1034-1044

12. Вызова Н.Л., Гаргер Е.К., Иванов В.Н. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси. Л.: Гидрометеоиздат, 1991, 279с.

13. Вызова H.JI., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989, 264с.

14. Клочков В.П., Козлов Л.Ф., Потыкевич И.В., Соскин М.С. Лазерная анемометрия, дистанционная спектроскопия и интерферометрия. К.: Наукова думка, 1985, 760с.

15. Межерис Р. Лазерное дистанционные зондирование. М.: Мир, 1987, 552с.

16. Лазерное зондирование индустриальных аэрозолей./ Зуев В.Е., Кауль Б.В., Самохвалов И.В. и др. Новосибирск: наука, 1986, 190с.

17. Иванов В.И., Малевич И.А., Чайковский А.П. Многофункциональные лидарные системы. Минск: Университетское издательство, 1986, 288с.

18. Шишловский А.А Прикладная физическая оптика. М.: Физматгиз, 1961,824с.

19. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975, 448с.

20. Казанский А.Б., Монин А.С. О форме дымовых струй. // Изв. АН СССР. Сер. Геофизическая, 1957, №8, С.1020-1033

21. Яншин В.В. Анализ и обработка изображений: принципы и алгоритмы. -М.: Машиностроение, 1995, 112с.

22. Кашкин В.Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений. М.: Логос, 2001, 264с.

23. Аковецкий В.И. Дешифрирование снимков. -М.: Недра, 1983, 374с.

24. Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознавания образов. М.: Наука, 1979, 368с.

25. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1985, 312с.

26. Применение цифровой обработки сигналов, /ред. Оппенгейм Э. М.: Мир, 1980, 552с.

27. Монин А.С., Яглом A.M. Статистическая гидродинамика. Теория турбулентности.Т.1 -С.-Пб.: Гидрометеоиздат, 1992, 696с.

28. Монин А.С. Теоретические основы геофизической гидродинамики. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988, 424с.

29. Гиффорд Ф. Статистическая модель дымовой струи // Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха. М.: ИЛ, 1962, с. 143-163

30. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей / под. ред. Ф.Т.М. Ньистайдта и X. Ван Дона. Л.: Гидрометеоиздат, 1985,351 с.

31. Монин А.С. Распространение дыма в приземном слое атмосферы // Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха. М.: ИЛ, 1962, с. 366-381

32. Frekiel F. N., Adv. Appl. Mech., 3, 61, (1953)

33. Гиффорд Ф. Статистическая модель дымовой струи // Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха. М.: ИЛ, 1962, с. 143-163

34. Вызова Н.Л. Метод оценки атмосферной диффузии по турбулентным характеристикам // Метеорологические аспекты загрязнения атмосферы. 1971. Л.,ГИМИЗ,с. 179-193.

35. Хааген-Смит А. Дж. Загрязнение воздуха в городах. // Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха. М.: ИЛ, 1962, с. 143-163

36. Уваров Д.Б., Жуков Г.П. О связи оптических характеристик дымовых струй с весовой концентрацией. Труды ИЭМ, вып 15(60), 1976, с. 100-117

37. Дмитриев Б.Н., Суторихин И.А. Цифровые синтезированные изображения аэрозольных шлейфов // Оптика атмосферы и океана. №8 Том 13. 2000 г. ISSN 0869-5695, 779-783 С.

38. Банах В.А., Миронов В.Л., Суторихин И.А., Смалихо И.Н., Морский В.В. Статистические характеристики интенсивности рассеянного на аэрозольном шлейфе оптического излучения // Оптика атмосферы и океана. 1993. Т.6. N10. С.1289-1297

39. Дмитриев Б.Н.,Куценогий К.П., Морский В.В.,Суторихин И.А. Телефотометрический метод контроля производительности источника // Международный симпозиум Контроль и реабилитация окружающей среды. Тезисы докладов. Томск. Изд: ИОА СО РАН, 1998. С. 155-156

40. Дмитриев Б.Н., Суторихин И.А. Статистическая обработка цифровых изображений аэрозольных шлейфов // V Рабочая группа Аэрозоли Сибири. Тезисы докладов. Томск. Изд: ИОА СО РАН, 1998. С.95-98.

41. Миронов B.JI, Суторихин И.А., Морский В.В. Система обработки изображений в задачах зондирования дымовых шлейфов //Оптика атмосферы и океана. 1990. Т.З. № 4. С. 112-114.

42. Дмитриев Б.Н., Суторихин И. А. Цифровые синтезированные изображения аэрозольных шлейфов // Оптика атмосферы и океана, т. 13, №8, 2000 г., 779-783 С.

43. Дмитриев Б.Н., Суторихин И. А. Применение статистических методов обработки сигналов к анализу цифровых видеоизображений аэрозольных шлейфов // «Известия Алтайского Государственного Университета», т. 15, №1, 2000 г., С. 41-45

44. Петров А.В., Суторихин И.А. Определение характеристик аэрозольных шлейфов в приземном слое атмосфере по видеоизображениям. Аэрозоли Сибири. X рабочая группа: Тезисы докладов. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2003 год, с.61.

45. Ярославский Л.П. Введение в цифровую обработку изображений. -М.: Сов. радио, 1979, 312с.

46. Тараторкин А.И. Цифровая обработка динамических полей // Цифровая оптика: Обработка изображений и полей в экспериментальных исследованиях. Сборник научных трудов. М.: Наука, 1990, с. 78-105.

47. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений./ Борисов А.Н., Алексеев А.В., Меркурьева Г.В. и др. М.: Радио и связь, 1989, 304с.

48. Как выбрать видеокамеру? Обзоры, тесты и статьи по видеокамерам. — http://www.newvideo.ru/video/articles/cameri.shtml

49. Ортлеп М., Хорш М. Video для Windows. М.: Мир, 1995, 224 с.

50. Дуда А., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен. М.: Мир, 1976, 511с.

51. Кондратьев К.Я. Атмосферный аэрозоль как климатообразующий компонент атмосферы. // Оптика атмосферы и океана, т. 15, №4, 2002 г., 301321 С.

52. Кэнту М. Delphi 7: Для профессионалов. СПб.: Питер, 2004, 1001с.

53. Тейксейра С., Пачеко К. Delphi 5. Руководство разработчика. Т.1. Основные методы и технологии программирования. М.: Вильяме, 2000, 832с.

54. Климова JI. М. Pascal 7.0. Практическое программирование. — М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2002, 528с.

55. Александров В.В., Горский Н.Д. Алгоритмы и программы структурного метода обработки данных. — JL: Наука, 1983, 208с.

56. Теория оптических систем. / Бе^нов Б.Н., Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. -М.: Машиностроение, 1981, 432с.

57. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высш. шк., 2004, 479с.

58. Елисеев B.C. К вопросу о фотографировании дымовых струй от промышленных источников. // Труды ГГО, вып. 238, 1969, 86-95С.

59. Бруевич П.Н. Фотограмметрия. М.: Недра, 1990, 285с.

60. Скирдов А.С. Стереофотограмметрия. — М.: Изд. Геодезической и картографической литературы, 1951, 356с.

61. Петров А.В. Использование полистатической схемы визирования при мониторинге аэрозольных выбросов. // Ползуновский вестник №2, 2004, С. 99-103

62. Мартинес Ф. Синтез изображений. Принципы, аппаратное и программное обеспечение. -М.: Радио и связь, 1990, 192с.

63. Атмосфера. Справочные данные, модели. — JL: Гидрометеоиздат, 1991,512с.

64. Шнайдман В.А., Фоскарино О.В. Моделирование пограничного слоя и макротурбулентного обмена в атмосфере по данным первого глобального эксперимента ПИТАЛ. — Л.: Гидрометеоиздат, 1990, 160с.