Анотація до роботи:

1. Муравський Л.І., Максименко О.П., Сахарук О.М. Оцінка поперечних зсувів поверхні матеріалу методами спекл-кореляції // Відбір і обробка інформації. – 2003. – Вип.18(94). – С. 95–99.

2. Муравський Л.І., Фітьо Н.В., Сахарук О.М. Формування полів переміщень деформованих поверхонь методами спекл-кореляції в задачах механіки руйнування // Відбір і обробка інформації. – 2004. – Вип.20(96). – С. 75–81.

3. Муравский Л.И., Сахарук А.Н., Максименко А.П. Использование метода оптической спекл-корреляции для изучения процессов разрушения конструкционных материалов // Оптический журнал. – 2004. – Том 71, № 7. – С. 52–57.

4. Максименко О.П., Муравський Л.І., Сахарук О.М., Фітьо Н.В. Застосування методів спекл-метрології для визначення деформаційних характеристик тріщиностійкості матеріалів // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів: Акустичні та електромагнітні методи неруйнівного контролю матеріалів та виробів. – Львів: ФМІ НАН України. – 2005. – С. 203–209.

5. Сахарук О.М. Неруйнівний контроль та оцінка поперечних деформацій поверхонь методом оптичної спекл-кореляції // Вісник НУ “Львівська політехніка” Комп’ютерні науки та інформаційні технології. – 2005. – №521. – С. 210–214.

6. Muravsky L.I., Maksymenko O.P., Sakharuk O.M. Use of a joint transform correlator architecture for study of speckle displacements // Optics Communication. – 2004 – Vol.240, Issues 4–6. – P. 275–291.

7. Сахарук О.М. Дослідження автокореляційних функцій багатоградаційних фазових масок у лінійному кореляторі спільного перетворення Фур’є // Матеріали XVII відкритої наук.-техн. конф. молодих науковців і спеціалістів. – Львів: ФМІ НАН України. – 2002. – С. 129–132.

8. Муравський Л.І., Максименко О.П., Сахарук О.М. Комп’ютерне моделювання методу оптичної спекл-кореляції для неруйнівного контролю конструкційних матеріалів // Матеріали 4-а Національної наук.-техн. конф. і виставки “Неруйнівний контроль та технічна діагностика – 2003”. – Київ. – 2003. – С. 141–145.

9. Muravsky L.I., Maksymenko O.P., Sakharuk O.M. Comparative analysis of digital and optical speckle displacement techniques for study of in-plain surface strains // Proc. SPIE Speckle Metrology 2003. – 2003. – Vol.4933 – P. 149–154.

10. Сахарук О.М. Використання методу оптичної спекл-кореляції для дослідження деформацій металевих зразків // Матеріали XVIII відкритої наук.-техн. конф. молодих науковців і спеціалістів. – Львів: ФМІ НАН України. – 2003. – С. 220–223.

11. Muravsky L.I., Maksymenko O.P., Sakharuk O.M., Fitio N.V. Study of material strains by speckle-displacement correlation technique // Abstracts of International Workshop “Optics in Computing-St. Petersburg” – Saint-Petersburg (Russia). – 2002. – P. 47–48.

12. Sakharuk O.M., Smolyak V.I., Tkhoruk A.L. Speckle-displacement optical correlation technique for study of inplane strains of materials // III International Conference For Students, Young Scientists and Engineers "Optics 2003", 20-23 Oct. 2003, St.Petersburg, Russia. Book of Abstracts// www.ifmo.ru/conferences/optics2003/ Seminar_Optics-2003.pdf

13. Muravsky L.I., Fitio N.V., Sakharuk O.M., Estimation of surface strains and displacement fields by optical speckle correlation tehnique // Abstracts of International Topical meeting “Optoinformatics 2004” - Saint-Petersburg (Russia). – 2004. – P. 28–30.

14. Maksymenko O.P., Muravsky L.I., Sakharuk O.M., Fityo N.V. Digital speckle correlation techniques for study of plastic zone behavior in thin-sheet constructional materials // Abstracts of III International conference on Optoelectronic Information Technologies “Photonics-ODS 2005”. – Vinnytsia. – 2005. - P. 193–94.

15. Sakharuk O.M., Fityo N.V., Muravsky L.I., Yezhov P.V. Determination of speckle displacement by hybrid optical-digital speckle correlation // Proceedings of IV International conference for students, Young scientists and engineers on “Optics-2005” International Topical Meeting Optoinformatics. – Saint-Petersburg (Russia). – 2005. – P. 14–15.

16. Muravsky L.I., Fityo N.V., Sakharuk O.M. Estimation of Surface Displacement Field by Optical Speckle Correlation Technique // TEST 2005 Proceedings. – Nurenberg(Germany). – 2005. – P. 163–168.

АНОТАЦІЯ Сахарук О.М. Метод та інформаційно-вимірювальна система кореляційного аналізу спекл-зображень поверхонь матеріалів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністтю 05.11.16 - інформаційно-вимірювальні системи. - Фізико-механічний інститут НАН України, Львів, 2006.

У дисертації запропоновано та розроблено новий метод оптичної спекл-кореляції, заснований на використанні архітектури корелятора спільного перетворення (КСП). Розроблено новий нелінійний фільтр, принцип дії якого полягає у бінаризації СЕС КСП з використанням кільцевого медіанного порогу.

Створено інформаційно-вимірювальну систему, в основу роботи якої покладено новий метод оптичної спекл-кореляції. Проведено аналіз похибок даної системи на основі використання тестових спекл-зображень. Показано доцільність використання оптико-цифрової ІВС, в якій для реалізацій операцій кореляції фрагментів спекл-зображень використовують КСП з бінаризацією кільцевим медіанним порогом. Досліджено процеси деформування та руйнування листових дюралюмінієвих зразків та поперечні переміщення сталевих балкових зразків, використовуючи цю систему.

Створено діючий макет гібридного оптико-цифрового спекл-корелятора з цифровим першим каскадом та оптичним другим каскадом та проведено аналіз тестових спекл-зображень.

1. Запропоновано та розроблено новий метод оптичної спекл-кореляції, що базується на використанні архітектури корелятора спільного перетворення. Метод полягає у одночасному розміщенні фрагментів спекл-зображень поверхні зразків до та після навантаження у вхідній площині корелятора спільного перетворення. Подальша обробка може відбуватися як цифровими так і оптичними методами. Використання корелятора спільного перетворення дає можливість застосовувати методи нелінійного перетворення та фільтрації спільного енергетичного спектру з метою звуження ширини кореляційного піка та підвищення рівня його інтенсивності, зниження рівня шумів, що в кінцевому рахунку підвищує точність вимірювання положення піка.

2. Розроблено математичну модель корелятора спільного перетворення для дослідження поперечних деформацій та переміщень поверхонь зразків конструкційних матеріалів. Проаналізовано особливості формування кореляційних піків в залежності від взаємного переміщення двох фрагментів вихідного спекл-зображення та спекл-зображення деформованої поверхні.

3. Запропоновано використовувати бінаризацію спільного енергетичного спектру медіанним та локальним медіанним порогами та фільтрацію методом корекції смуг з метою покращення характеристик вихідного сигналу у кореляторі спільного перетворення, пристосованому для аналізу спекл-зображень. Використання цих алгоритмів дозволяє підвищити відношення пік/шум, звузити кореляційні піки та збільшити їх крутизну, а отже, зменшити похибку визначення положення кореляційного піка. Серед цих методів найменші значення похибок вимірювання переміщень фрагментів спекл-зображень досягнуто у кореляторі спільного перетворення з бінаризацією спільного енергетичного спектру медіаним порогом.

4. Розроблено новий нелінійний фільтр, який враховує особливості просторової структури фур’є-спектра спекл-зображення. Принцип дії даного фільтра полягає у бінаризації спільного енергетичного спектру від двох відповідних фрагментів у кореляторі на основі використання кільцевого медіанного порогу. Використання даного фільтра дозволило зменшити випадкову похибку вимірювання переміщень фрагментів в 2-4 рази, та підняти відношення пік/шум в 5-10 разів у порівнянні з корелятором спільного перетворення у якому перетворення спільного енергетичного спектру здійснюється шляхом його бінаризації медіаним порогом.

5. На основі розробленого методу оптичної спекл-кореляції створено інформаційно-вимірювальну систему з цифровою реалізацією корелятора спільного перетворення Фур’є. Система забезпечує обробку спекл-зображень методами нелінійного перетворення та фільтрації спільного енергетичного спектру корелятора спільного перетворення, а саме, бінаризацією медіанним, локальним медіанним та кільцевим медіанним порогами та фільтрацією методом корекції смуг.

6. На основі проведеного аналізу похибок переміщень фрагментів тестових спекл-зображень за допомогою створеної інформаційно-вимірювальної системи показано, що мінімальні випадкові та систематичні похибки вимірювання переміщень кореляційних піків досягаються у тій модифікації інформаційно-вимірювальної системи, в якій для реалізацій операцій кореляції спекл-зображень використовують корелятор спільного перетворення з бінаризацією кільцевим медіанним порогом.

7. На основі використання алгоритмів бінаризації спільного енергетичного спектру за допомогою медіанного, локального медіанного та кільцевого медіанного порогів, а також вибору оптимальних геометричних параметрів оптичної схеми створено діючий макет гібридного оптико-цифрового спекл-корелятора, що містить цифровий перший каскад та оптичний другий, проведено аналіз тестових спекл-зображень за допомогою створеного макету. Використання даного макету дає можливість вимірювати переміщення фрагментів з більшою точністю без додаткового використання інтерполяційних алгоритмів субпіксельного визначення положення кореляційних піків.