Распознавание образов

1. ОПТИЧЕСКОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
Инновационные разработки
Специализация:
Распознавание образов, оптические методы контроля,
искусственный интеллект
Оптимальные решения для конкретных задач контроля на
транспорте, в промышленности и биомедицине

2. Общие физические основы и преимущества технологии
Компоненты технологии:
 Фотометрия с использованием одного или нескольких измерительных каналов,
конфигурированных так, чтобы обеспечить максимальную чувствительность
 Использование комбинаций прямого и диффузного отраженного и проходящего света
 Оптическая, электронная и математическая фильтрация оптических сигналов для
выделения полезной составляющей
 Анализ изменений светового потока в пространстве и во времени
 Математические алгоритмы распознавания
Преимущества:
 Высокая надежность детектирования в любых условиях внешнего освещения и в
присутствии разнообразных помех
 Применимость в полевых и производственных условиях
 Высокая скорость детектирования
 Компактность, возможность применений во встроенных устройствах
 Низкая стоимость оптических и электронных компонент

3. НИОКР, приведшие к
коммерциализации и
промышленному внедрению

4. Автоматическая оптическая инспекция (АОИ) электронных
печатных плат (ЭПП)
Система АОИ для контроля качества ЭПП была разработана и внедрена на заводе ВЭФ
(Государственная электротехническая фабрика, Рига, Латвия) в начале 1990-х. Система имела
передовые технические характеристики для того времени. По разрешающей способности,
меньшему времени инспекции, меньшим размерам и ценовой эффективности она
превосходила мировых производителей, таких как Orbotech.
Система АОИ
Быстрое сканирование при помощи голографического
расщепления лазерного луча

5. Датчик дождя для
автомобилей
Базовые физические принципы, позволившие надежное обнаружение капель дождя на лобовом
стекле автомобилей при различных уровнях освещенности и наличии помех различного рода были
разработаны в 1998-2004 годах. Запатентованная технология была лицензирована автомобильному
концерну Валео (патенты FR 2787406, WO2001FR01910, WO 0037292 (A1), FR2810605 (A1)).
Прототип датчика
дождя
Принцип многоканальной фотометрии

6. Детектор фальшивых монет
Настоящая монета
Примеры суррогатных монет низкой стоимости
1 lats (LVL, Latvia) =
1.43 euro
10 forints (Hungary)
= 0.04 euro
50 ore (Sweden) =
0.05 euro
Детектор фальшивых монет был спроектирован как встроенное устройство для стандартных
монетоприемников мировых производителей NRI и Mars. Детектор состоит из оптического сенсора и
процессорной части, расположенных на одной плате. Детектор анализирует оптические признаки
монеты во время ее падения и распознает истинную монету от ложной. Несколько тысяч таких
детекторов были инсталлированы в период обращения латвийской валюты «лат» (LVL) для защиты от
жульнического использования монет дешевого достоинства, которые могли иметь тот же размер и вес,
что и лат.
Плата детектора, встроенная в стандартное
монетоприемное устройство

7. Система сбора данных (SCADA) для автоматического
управления обогревом железнодорожных стрелочных
переводов
Система основана на инновационном оптическом
датчике снега и предназначена для оптимального
управления обогревом стрелок по данным об
интенсивности снегопада в реальном времени.
Опытная эксплуатация SCADA на Латвийской железной дороге в течение зим 2013-2015 годов
продемонстрировала 50-80% экономии электроэнергии на обогрев стрелочных переводов по сравнению с
ручным режимом управления. В 2015 г. KTN SIA (Ltd.) начала коммерческое производство систем
SCADA с оптическими датчиками снега.
3rd level of heating
2nd level of heating
1st level of heating
Датчик снега Панель управления в пункте
электрической централизации
Временная диаграмма интенсивности снега в течение 1 недели
Принципиальная схема датчика снега

8. Решения, прототипы и опытные
образцы для перспективных
применений в промышленности и
на транспорте

9. Детектор занятости железнодорожных
переездов
Принцип и преимущества:
Контроль занятости железнодорожных переездов транспортом
или другим объектом основан на анализе совокупности
отраженных оптических сигналов по определенной схеме.
Определяются сектор занятости, движение или неподвижное
состояния объекта.
Система отличается минимальным числом оптоэлектронных
блоков (1 корпус), эффективной ценой, иммунитетом к помехам
и влиянию погодных факторов, таких как осадки и туман.
Текущее состояние разработки:
Проверка концепции в лабораторных условиях с
использованием уменьшенной (настольной) модели.
Разрабатывается полномасштабная модель
PR
PR
P
R
PR
Road
Railway
OD
Vehicle
Детектор занятости: OD – оптическое
устройство; PR – пассивные отражатели
Функциональная модель в малом
масштабе

10. Датчик видимости
Принцип и преимущества:
Мониторинг видимости по данным сигналов оптического
обратного рассеяния из открытого пространства
Измерение видимости устройством из одной точки и сбор
информации с пространства, ограниченного несколькими
метрами
Компактность, ценовая эффективность, иммунитет к помехам и
факторам окружающей среды
Текущее состояние разработки:
Концепция, лабораторный демонстратор
Разработка начата после выражения интереса от компании –
производителя метеорологического оборудования
Временная диаграмма сигналов обратного
рассеяния от дыма и аэрозоля

11. Датчик состояния дороги для автомобилей
Принцип и преимущества:
Мониторинг состояния дороги во время движения
автомобиля: своевременное распознавание мокрых,
заснеженных и обледенелых участков на основании
мгновенного анализа оптического профиля отраженных
сигналов
Датчик может быть расположен на лобовом стекле в
интерьере
Компактность, простота, отсутствие необходимости в
скоростных видео камерах, работа при любом освещении
Текущее состояние разработки:
Концепция, демонстратор
Первичные испытания на движущимся автомобиле
Датчик в интерьере автомобиля
Профиль оптических отраженных сигналов с указанием
мокрых и заснеженных участков

12. АОИ малых дефектов на поверхности
штампованных изделий
Принцип и преимущества:
- Использование одиночного оптического детектора или
линейки детекторов, осуществляющих 2D сканирование
тестируемой поверхности с линейной скоростью до 1 м/с.
- Анализ однородности профиля, сформированного сигналами,
отраженными от поверхности изделия, и распознавание
дефектов поверхности, таких как выпуклости и вогнутости
порядка нескольких микрон, царапины и загрязнения, в
реальном времени.
- Легкий вес, возможность установки детектора на
промышленном роботе.
- Иммунитет к помехам в промышленной среде.
Текущее состояние разработки:
- 1-канальный детектор, работающий пока на малой скорости.
- Лабораторные эксперименты, проведенные по запросу
автомобильной компании Хонда, продемонстрировавшие
способность детектирования малых дефектов поверхности.
- Оценка осуществимости высокоскоростной АОИ.
Возможное промышленное применение
1-канальный прототип и иллюстрации результатов
сканирования

13. Фотометрический датчик линейного перемещения
Принцип и преимущества:
Точные измерения расстояния между двумя линейно перемещающимися
относительно друг друга точками на основании данных фотометрии с
использованием оптической пары
Возможность измерять перемещение дистанционно без использования
жесткой связи или механической направляющей между смещаемыми
точками
Малые размеры и вес, возможность использовать как встроенные
устройства в системах автоматики и инструментарии
Текущее состояние разработки:
Функциональные экспериментальные устройства
Лабораторное тестирование
Достигнуто разрешение 1:4000 (0.25 микрон при смещении на 1 мм) Общая схема датчика

14. Прототипы для перспективных
биомедицинских применений

15. Неинвазивный глюкометр для диабетиков
Принцип и преимущества:
Проблема мирового значения, не решенная до настоящего времени
Принцип: многоканальная монохроматическая фотометрия, комплексный
анализ распределения светового потока в части тела, корреляция с
содержанием глюкозы в крови
Неинвазивность, без забора образцов крови, компактность, возможность
индивидуального использования в домашних условиях
Текущее состояние разработки:
НИОКР, начатый по частной инициативе
Исследовательские прототипы и первичные клинические испытания на
здоровых людях и диабетиках
Несмотря на то, что критерии успеха пока не достигнуты, есть концепция
дальнейшего совершенствования для достижения диагностических
требований
Оптический детектор,
установленный на пальце пациента
Исследовательский прототип

16. Детектор местоположения постороннего объекта в
теле человека
Принцип и преимущества:
Оптические сигналы, отраженные от оптически контрастного объекта
в теле человека и прошедшие через слой окружающих тканей ,
регистрируются матрицей фотодетекторов
Местоположение объекта показывается на 2-мерной проекции с
привязкой к анатомическим ориентирам
Неинвазивность, отсутствие радиационного облучения, компактность,
возможность использования в обычной среде и полевых условиях
Текущее состояние разработки:
Экспериментальная разработка, выполненная по заказу
американской лаборатории и функциональный прототип,
предназначенный для контроля смещения эндотрахеальной
дыхательной трубки и использованный для исследований на
животных в американском медицинском центре
Лаборатоные эксперименты, продемонстрировавшие возможность
детектирования смещения оптической метки через слой тканей
толщиной до нескольких сантиметров
Проект 2-мерного сканера
Детектирование смещения
метки через слой тканей
Клинические испытания на животных

17. Контроллер состава питательной среды в
биореакторе
Принцип и преимущества:
Мониторинг в реальном времени изменений
состава питательной среды для выращивания
клеток в биореакторе при помощи многоканальной
фотометрии, коррелирующей с измененими
остновных питательных веществ и метаболитов,
таких как глюкоза и лактат
Обратная связь с процессом питания клеток,
информация о завершенности процессов в
биореакторе, распознавание ненормальных
ситуаций, например отрыв клеток от субстрата
Сокращение числа промежуточных лабораторных
анализов и забора образцов
Текущее состояние разработки:
Иследования на биореакторе начаты в Центре
трансплантации клеток Клинической
университетской больницы П.Страдыня (Рига)
Первые успешные результаты, показывающие
возможность мониторинга изменений
концентраций глюкозы и лактата с разрешением
около 0.05 mmol/l.
Изменения оптического
сигнала в процессе питания
клеток (часы)
Нарушение: отрыв клеток
Кратковременные (~2
секунды) изменения
оптического сигнала
Нормальный процесс
Корреляция между оптическим
показателем и содержанием
глюкозы
mmol/l

18. Контакты: Тел. / Факс: +7(812)334-29-52
Почта: info@idm-ktn.ru
Адрес: Россия, 196084, Санкт-Петербург, ул. Заставская, д.23, литер «А», оф. 306
Спасибо за внимание!