Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
2 results
Search Results
Item Інформаційна технологія автоматизованого аналізу металографічних та фрактографічних зображень(Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, 2019) Журавель, Ігор Михайлович; Максимович, Володимир Миколайович; Фізико-механічний інститут імені Г. В. Карпенка НАН України; Антощук, Світлана Григорівна; Бісікало, Олег Володимирович; Рассомахін, Сергій ГеннадійовичДисертацію присвячено розробленню інформаційної технології, яка забезпечує підвищення рівня автоматизації, точності та швидкодії аналізу металографічних та фрактографічних зображень для оцінки технічного стану матеріалів відповідальних промислових об’єктів шляхом побудови нових методів кількісного оцінювання геометрії та розподілу елементів їх мікроструктури. Розроблена інформаційна технологія охоплює всі основні етапи досліджень зображень у металографії – від їх формування, виділення об’єктів інтересу, геометричного аналізу, до візуалізації результатів. Серед розроблених методів слід виділити: метод бінаризації напівтонових зображень з використанням оптимального, з точки зору деталізації, значення порогу, який обчислюється із застосуванням кореляційної функції; метод обчислення фрактальної розмірності, який, на відміну від відомих підходів, дає можливість коректно опрацьовувати напівтонові зображення без необхідності їх бінарного представлення; метод визначення усередненого розміру зерен металу за металографічним зображенням, який дозволяє автоматизувати процес обчислення та дає можливість аналізувати металографічні зображення з незамкнутими межами зерен. Диссертация посвящена разработке информационной технологии, которая обеспечивает повышение уровня автоматизации, точности и быстродействия анализа металлографических и фрактографических изображений для оценки технического состояния материалов ответственных промышленных объектов путем построения новых методов количественной оценки геометрии и распределения элементов их микроструктуры. Разработанная информационная технология охватывает все основные этапы исследований изображений в металлографии - от их формирования, выделения объектов интереса, геометрического анализа, к визуализации результатов. Среди разработанных методов следует выделить следующие. Разработан метод калибровки цифровых видеокамер, который построен на основе преобразований Хафа и используется в оптической микроскопии при формировании металлографических и фрактографических изображений. Он дает возможность автоматизировать процесс устранения геометрических искажений, вызванных дисторсией несовершенных оптических систем и повышает точность метрических измерений. Получил дальнейшее развитие метод бинаризации полутоновых изображений с использованием оптимального по детализации значения порога, который высчисляется с применением корреляционной функции. Преимущество предложенного метода заключается в том, что устраняется субъективный фактор в выборе порога бинаризации и появляется возможность анализа металлографических изображений, полученных, в частности, при различных условиях освещения. Усовершенствован метод вычисления фрактальной размерности с использованием поверхностного интеграла, который дает возможность обрабатывать полутоновые изображения без необходимости их бинарного представления и уменьшает среднюю погрешность при локализации объектов интереса по сравнению с известными аналогами. Усовершенствован метод определения усредненного размера зерен металла по металлографическими изображениями. Он построен на основе вычисления фрактальных размерностей и дает возможность автоматизировать процесс определения усредненного диаметра зерен и анализировать металлографические изображение с незамкнутыми границами зерен без необходимости их интерактивного редактирования. Получил дальнейшее развитие метод вычисления фрактальной размерности на основе трехмерного представления поверхности, сформированной интенсивностями пикселей некоторого участка металлографического изображения. Он обеспечил повышенную чувствительность к незначительным изменениям площади поверхностей участков с повреждениями, что сделало возможным его использование для мониторинга признаков усталостных повреждений на поверхности плакированного алюминиевого сплава, который является основой многих авиационных конструкций. Усовершенствован метод автоматизированного определения геометрии зерен, который учитывает требования нормативных документов. На примере анализа металлографических изображений микроструктуры теплостойкой стали, эксплуатируемой на паропроводе ТЭС, установлено, что в отличие от известных подходов, он дает возможность анализировать изображения с нечетко очерченными и разрывными границами зерен. Разработан метод количественной оценки ориентирования и удлиненности зерен на металлографических изображениях с помощью преобразований Хафа. Это создает новые возможности анализа признаков пластического деформирования материалов и определения направления приложенных напряжений, которые непосредственно коррелируют с вытянутостью и ориентированием зерен. Разработан метод вычисления усредненного размера зерен в структуре металла согласно нормативных документов, который из-за применения корректирующего коэффициента, дает возможность повысить точность вычислений. Разработан метод моделирования границ зерен металла с помощью диаграмм Вороного, который расширяет возможности теоретических модельных исследований, направленных на прогнозирование влияния различных факторов на микроструктуру металлов. Одним из его применений является исследование геометрических и статистических соотношений многоугольников на диаграммах Вороного, которые тесно связаны с характеристиками зеренной микроструктуры и материала. На основе разработанных в работе методов и программных средств их реализации синтезированы информационные технологии для решения отдельных задач обработки и анализа металлографических и фрактографических изображений. Синтез информационных технологий сочетает задачи, решаемые при обработке и анализе металлографических и фрактографических изображений. Разработанная информационная технология характеризуются повышенным уровнем автоматизации, быстродействия и точности анализа металлографических и фрактографических изображений, что достигнуто путем разработки новых способов количественной оценки геометрии и распределения элементов их микроструктуры. The dissertation is devoted to the development of information technology, which provides an increase in the level of automation, accuracy and speed of analysis of metallographic and fractographic images to assess the technical state of materials of responsible industrial objects through the construction of new methods of quantitative evaluation of geometry and the distribution of elements of their microstructure. The developed information technology covers all the main stages of research of images in metallography - from their formation, allocation of interest objects, geometric analysis, to visualization of the results. Among the developed methods, one should distinguish: the method of binarization of the halftone images using the optimal, in terms of detail, threshold value, which is calculated using the correlation function; the method of calculating the fractal dimension, which, unlike the known approaches, makes it possible to correctly process halftone images without the need for their binary representation; a method for determining the average grain size of a metal by a metallographic image, which allows automating the calculation process and makes it possible to analyze metallographic images with unclosed grain boundaries.Item Розвиток методів та засобів математичного моделювання об’єктів туристичної галузі(Національний університет "Львівська політехніка", 2011) Виклюк, Ярослав ІгоровичDissertation is devoted to the development methods and mathematical simulation tools for the solving basic problems of tourist industry, namely: determination of territories tourist attractiveness, flows of tourists, modelling of spatial distribution of urbanization processes on the example of tourist settlements, research of new conformities, analogies and prospects of using developed models and methods. Review of scientific researches in direction to mathematical simulation processes in tourist industry was conducted. On the basis of fuzzy logic the method for determination of territory recreational attractiveness was developed. Gravity model modification allowed taking into account the attractiveness of the territory and quality of tourist product for the calculation of recreational flows to tourist object from the cities-sources. The new spatial structure simulation methods of polycentric tourist towns are developed on the basis of the known mathematical fractals, namely: recursion affine fractals – trees of Pythagoras, three-dimensional affine reliefs and Brownian stochastic surfaces. The new models of development dynamics for polycentric сities are developed on the basis of „Casual rain” and continuous diffusion-limited aggregation models. Fluctuations in growth of physical fractals are investigated and their presence in the real urbanized systems is confirmed. Expert system integration algorithm of designed methods was proposed. Practical use of the expert system create a possibility to make decisions in tourist area. Basic conclusions found practical application for planning of region development strategies, for decision making of tourist-recreation complex administrations, in research themes, and methodical developments are used in an educational process. Диссертация посвящена развитию методов и средств математического моделирования для решения основных задач туристической отрасли, а именно: определение туристической привлекательности территорий, потоков рекреантов, моделирование формы пространственного распространения процессов урбанизации на примере формы туристических поселений, исследование новых закономерностей, аналогий и перспектив использования разработанных моделей и методов. Проведенный обзор научных исследований в направлении математического моделирования процессами в туристической отрасли впервые позволил структурировать актуальные проблемы математического и компьютерного моделирования в туризме, которые требуют решения, и определить классы математических моделей и методов, используемых при моделировании. Разработан метод для определения рекреационной привлекательности территории на основе нечеткой логики и доказана его высокая степень адекватности и точности по сравнению с существующими классическими линейными аддитивными методами. Метод позволяет определять оптимальные территории для размещения новых туристических объектов и научно обоснованно выбирать объект инвестирования. Усовершенствована гравитационная модель, основанная на нечеткой логике, которая позволила учесть привлекательность территории и качество туристического продукта для расчета рекреационных потоков в туристско-рекреационные объекты из городов-источников рекреантов и позволила определить оптимальную ценовую стратегию туристско-рекреационных комплексов, а также учесть динамику потоков отдыхающих и потенциальной прибыли в зависимости от сезонности. Разработан метод моделирования структуры полицентрических населенных пунктов на основе математического стохастического фрактала, построенного деформированным броуновским смещением срединной точки плоской решетки. Данный метод в отличие от классического, который моделирует структуру только моноцентрических крупных населенных пунктов, позволил рассчитать с достаточной точностью структуру „идеального” города и полицентрического туристического города Ворохта. Разработаны новые методы моделирования пространственной структуры полицентрических туристических городков на основе известных математических фракталов, а именно: рекурсивных самоафинных фракталов – деревьев Пифагора, трехмерных самоафинных рельефов и Броуновских стохастических поверхностей. С помощью данных подходов удалось смоделировать как внутреннюю структуру реальных городов, так и динамику их роста. Разработаны новые методы моделирования динамики развития полицентрических городов на основе методов „Случайного дождя” и непрерывной диффузно-ограниченной агрегации. Разработан новый метод сегментации фрактала в рамках метода комбинированной непрерывной диффузно-ограниченной агрегации. Исследованы флуктуации в росте фракталов и подтверждено их наличие в реальных урбанизированных системах. Установлено множество функций аппроксимации, с помощью которых можно с высокой точностью прогнозировать такие этапы развития урбанизированных систем, как зарождение, экспоненциальный рост, стагнация, стационарная фаза, фаза деградации с помощью одной формулы. Высокая точность моделирования процессов урбанизации на основе математических методов роста физических фракталов впервые позволила установить аналоги собственных свойств, структурные аналогии и функциональные аналогии между физическими фракталами и структурными характеристиками полицентрических туристических городов. Установлена связь явления фазовых переходов в фракталах со структурой и размером городов, обосновано использование энтропии в качестве индикатора структурных свойств населенного пункта. Предложен алгоритм интеграции разработанных методов и средств в экспертной системе, практическая реализация которой позволяет научнообосновывать принятие решений в туристической отрасли. Основные результаты работы нашли практическое применение при планировании стратегии развития региона в государственных структурах, принятии решения администрациями туристическо-рекреационных комплексов, в научно-исследовательских темах, а соответствующие методические разработки – в учебном процессе.Дисертацію присвячено розвитку методів і засобів математичного моделювання для розв’язання основних задач туристичної галузі, а саме: визначення туристичної привабливості територій, потоків рекреантів, моделювання форми просторового поширення процесів урбанізації на прикладі форми туристичних поселень, дослідження нових закономірностей, аналогій та перспектив використання розроблених моделей та методів. Проведено огляд наукових досліджень з математичного моделювання процесів у туристичній галузі. Розроблено метод на основі нечіткої логіки для визначення рекреаційної привабливості території. Модифікація ґравітаційної моделі дозволила врахувати привабливість території та якість туристичного продукту для обчислення рекреаційних потоків до туристично-рекреаційного об’єкту з міст – джерел рекреантів. Розроблено нові методи моделювання просторової структури поліцентричних туристичних міст на основі математичних фракталів: рекурсивних самоафінних фракталів – дерев Піфагора, тривимірних самоафінних рельєфів та Броунівських стохастичних поверхонь. Розроблено нові методи моделювання динаміки розвитку поліцентричних міст на основі методів „випадкового дощу” та неперервної дифузно-обмеженої аґреґації. Розроблено нові методи сеґментації міст в рамках методу комбінованої неперервно-обмеженої аґреґації. Досліджено флуктуації в рості фізичних фракталів та підтверджено їх наявність в реальних урбанізованих системах. Запропоновано алгоритм інтеграції розроблених методів та засобів в експертній системі, практична реалізація якої дає змогу науково-обґрунтовано приймати рішення у туристичній галузі. Основні результати роботи знайшли практичне застосування при плануванні стратегії розвитку реґіону у владних структурах, прийнятті рішення адміністрацією туристично-рекреаційних комплексів, у науково-дослідних темах, а відповідні методичні розробки – у навчальному процесі.