Александр Чертов | ITMO University (original) (raw)

Papers by Александр Чертов

Теоретическая модель изменения цвета редуктазной пробы с резазурином как основа контроля качества молока в процессе его хранения, 2020

Предмет исследования. Приведено теоретическое обоснование возможности перехода от органолептическ... more Предмет исследования. Приведено теоретическое обоснование возможности перехода от органолептического анализа качества молока на соответствие требованиям государственного стандарта к объективному контролю на основании количественной оценки инструментальным методом. Предложена теоретическая модель изменения цвета редуктазной пробы молока в зависимости от его бактериальной обсемененности. Методы. Предлагаемая модель базируется на известных закономерностях протекания
химического процесса взаимного превращения резазурина, резофурина и гидрорезофурина и влияния концентрации красящих веществ на цвет получаемого раствора для гомогенных и негомогенных сред. Для построения модели были измерены реальные спектры пропускания указанных веществ. С целью верификации теоретической модели методом редуктазной пробы проведены эксперименты по исследованию изменения качества образца молока, поставляемого в магазины, при его хранении. Продолжительность эксперимента составила три дня до момента скисания молока. Между измерениями молоко хранилось при температуре +4 °С. При экспериментальном исследовании построена теоретическая зависимость изменения цвета пробы с учетом реального спектра пропускания молока. Проведены измерения спектров пропускания редуктазной пробы. По полученным в результате моделирования и эксперимента спектрам пропускания рассчитаны координаты цветности (x, y) пробы. Для визуализации изменения цвета пробы рассчитаны координаты цвета в цветовом пространстве sRGB для случая источника типа D65, эквивалентного дневному освещению. Основные результаты. Установлено, что результаты моделирования полностью согласуются с проведенными экспериментальными исследованиями. Расхождение результатов теоретического моделирования с экспериментальными данными по значениям координат цветности не превышает в среднем 0,01. Показано, что предложенная модель позволяет рассчитать концентрацию ферментов редуктазной пробы с резазурином в любой момент времени, определить ее координаты цветности и цвет в соответствии со стандартами Международной комиссии по освещению для прозрачных и полупрозрачных сред. Практическая значимость. Полученная зависимость изменения во времени координат цветностей и цвета редуктазной пробы с резазурином может найти применение при контроле качества молока методами спектрофотометрии и технического зрения.

Аппаратно-программный комплекс для оценки качества сырья цветных камней, его классификации и сертификации, 2020

Обсуждается вопрос о необходимости перехода от субъективных параметров оценки качества цветных ка... more Обсуждается вопрос о необходимости перехода от субъективных параметров оценки качества цветных камней к объективным. Представлено описание разработанного автоматизированного аппаратно-программного комплекса, основанного на методах технического зрения и обработки изображений и предназначенного для определения в количественном виде таких показателей качества цветных камней, как "размерность", "цвет" и "чистота". На примере бериллиевого сырья показаны возможности количественной оценки, упаковки и паспортизации проанализированных образцов цветных камней. Предложенное техническое решение может быть использовано добывающими и ювелирными компаниями, рынками и аукционами, геммологическими центрами, органами государственной власти.

Горный информационно-аналитический бюллетень, 2019

Представлены сведения о вещественном составе корундсодержащих руд месторождений Хитостров (Карели... more Представлены сведения о вещественном составе корундсодержащих руд месторождений Хитостров (Карелия) и Снежное (Таджикистан). Корунд Хитостровского проявления, наиболее продуктивного из всех проявлений корунда Карелии (Варацкое, Дядина гора и др.), розового, малинового и фиолетово-красного цвета, включает коллекционные кристаллы в количестве до 5-7%. Содержание корунда в породе непостоянно. Корунд сильно трещиноват, подавляющее число кристаллов хитостровского корунда содержат минеральные включения, представленные, главным образом, гранатом, плагиоклазом, рутилом, ильменитом, цирконом. Промышленная минерализация месторождения Снежное связана с мраморами и слюдитами. Приведены данные по технологической минералогии корундсодержащих руд двух генетических типов – метаморфогенных пород и гидротермальных «скарнированных» мраморов. Важной проблемой в настоящее время становится разработка рациональных, экологичных технологий обогащения с использованием методов оптической сортировки. Приведены принципы работы оптических сепараторов. При проведении исследований по обогащению корундосержащих руд месторождений Хитостров и Снежное, проанализированы структурные особенности пород и физико-химические характеристики минералов. Установлены пороги выделения областей, принадлежащих корунду в наиболее распространенных для использования цветовых пространствах RGB, Yuv и HLS и возможности использования при их обогащении оптической сортировки. Показана принципиальная возможность комплексного обогащения руды Хитостровского месторождения с использованием инновационных, экологически щадящих методов. Наиболее высокие технологические показатели ожидаются при обогащении по схеме, включающей классификацию измельченной руды, магнитную сепарацию и оптическую сортировку.

Определение цвета драгоценных камней: от визуального анализа к инструментальной оценке, 2019

Рассмотрены особенности и проблемы оценки драгоценных камней по показателю качества «цвет», возни... more Рассмотрены особенности и проблемы оценки драгоценных камней по показателю качества «цвет», возникающие при визуальном методе контроля и применении существующих цветовых классификаторов GIA, Госреестра средств измерений Российской Федерации и World of Color. Предложен цифровой классификатор цвета, построенный на принципах атласа Манселла. Предложенный классификатор предназначен для использования в автоматизированных устройствах для инструментальной оценки цвета драгоценных камней. На примере шкалы зелёных оттенков цвета показана возможность создания системы цифровых эталонов, соответствующих колориметрическим стандартам Международной комиссии по освещению (МКО). Приведены требования к автоматизированным устройствам для инструментальной оценки цвета драгоценных камней.

Инструментальная оценка качества молока по цвету редуктазной пробы с резазурином, 2018

В статье рассматривается вопрос объективного контроля качества молока, и исследуется возможность ... more В статье рассматривается вопрос объективного контроля качества молока, и исследуется возможность перехода от его органолептического анализа в соответствие с требованиями ГОСТ 32901-2014 к количественной оценке. Приводятся результаты экспериментальных исследований изменения оптических свойств редуктазной пробы молока с резазурином при ухудшении качества молока, полученные методом спектрофотометрических измерений с последующим расчетом параметров цвета в соответствие с рекомендациями Международной комиссии по освещению. Исследования проводились на рабочем растворе резазурино-натриевой соли (РНС), чистом молоке, а также смеси молока с рабочим раствором РНС.
По полученным спектральным характеристикам пропускания были рассчитаны координаты цветности для исследуемых проб при освещении их источником типа Е, а также координаты цвета в цветовом пространстве sRGB при освещении проб источником типа D65 – для адекватной визуализации результатов анализа на мониторах компьютеров.
Для первого дня эксперимента координаты цветности смеси молока с рабочим раствором РНС составили x = 0,36506, y = 0,28075, что соответствует сиреневому цвету и 1 классу качества (молоко с ориентировочным количеством бактерий до 500 тыс. в 1 см3).
Для второго дня эксперимента координаты цветности смеси молока с рабочим раствором РНС составили x = 0,4082, y = 0,33833, что соответствует розовому цвету и 3 классу качества (молоко с ориентировочным количеством бактерий до 20 млн. в 1 см3).
При этом на графике цветности точки, характеризующие цветность чистого молока и смесей молока с рабочим раствором РНС в различные дни эксперимента и в различное время исследований выстраиваются в некоторую последовательность.
Таким образом, показано, что предложенный подход позволяет однозначно определить качество молока и может быть использован для решения задач лабораторного контроля. В заключении приведены общие рекомендации к спектрофотометру и источнику излучения для практической реализации метода.

Assessing exterior egg quality indicators using machine vision, 2018

1. The objective of this study was to develop a machine vision method for analysing exterior para... more 1. The objective of this study was to develop a machine vision method for analysing exterior parameters of chicken eggs to automate the stage of primary sorting.
2. The developed algorithm based on predetermined thresholds calculated egg quality indicators, including geometric dimensions, shape index and the mottling grade. The algorithm was implemented with an experimental setup that combined the image-based and the candling methods. A total of 400 egg samples were analysed.
3. Comparison of results of the algorithm with those obtained using the traditional manual method showed that mean value of radii values difference was 0.095 ± 0.058 mm for the sharp and 0.080 ± 0.047 mm for the blunt end of the egg, with standard deviations of 0.58 mm and 0.49 mm, respectively.
4. The correlation coefficient between the shape index values determined by the two methods was 0.93; the standard deviation of absolute differences between corresponding values was 1.05%.
5. The results of mottling grade estimation were compared using F-measure and confusion matrix.
6. The results allow the possibility to perform the assessment of egg exterior quality factors in an automatic mode, independent of the expertise of a grader.

Представлена разработанная оптико-электронная система для обнаружения микросгустков в пробирках с... more Представлена разработанная оптико-электронная система для обнаружения микросгустков в пробирках с пробами крови до проведения анализа данных проб на гематологическом анализаторе или цитометре. Анализ осуществляется видеоинформационным методом, непосредственно через стенку пробирки, в тонком слое стекающей по ее внутренней стенке крови. Приведены результаты экспериментальных исследований, показывающие, что заключение о наличии микросгустков в пробе возможно осуществлять по подвижности клеток крови, на основании структуры конгломератов клеток и наличия тромбоцитов.

Представлено описание разработанной видеоинформационной системы для объективной оценки параметров... more Представлено описание разработанной видеоинформационной системы для объективной оценки параметров качества куриных яиц. Предложены алгоритмы автоматического определения аномалий формы и дефектов скорлупы, в том числе степени ее мраморности, на основании анализа изображений. Для степени мраморности скорлупы впервые введены количественные критерии оценки. Апробация разработанной видеоинформационной системы и предложенных алгоритмов осуществлялась на пробе количеством 277 куриных яиц.

В работе впервые изучалась возможность оптической сепарации шунгитовых пород Максовской залежи (З... more В работе впервые изучалась возможность оптической сепарации шунгитовых пород Максовской залежи (Зажогинское месторождение). Показано, что широкие вариации в строении шунгитовых пород залежи связаны с развитием в них различных по морфологии и размерам выделений кварца и сульфидов. Исследовались различные по крупности образцы шунгитовых пород прожилковой и брекчиевой текстуры. В изучаемых породах выделены три основных минеральных компонента, различных по составу, структуре и обладающих контрастными цветовыми характеристиками: однородная шунгитовая порода, кварц и сульфиды. Анализ возможности применения метода оптической сепарации для обогащения шунгитового сырья проводился с помощью разработанной ранее специальной оптико-электронной системы. В ходе исследований получены и проанализированы изображения поверхности образцов. В результате обработки изображений для каждого образца определены значения относительной площади областей кварца и сульфидов. Установлено, что при помощи оптического метода сепарации на образцах шунгитовой породы любой крупности эффективно выделяются белый кварц в виде толстых жил, тонких прожилков и мелких включений, а также крупные включения и прожилки сульфидов. Области поверхности образцов шунгитовой породы, содержащие мелкие скопления сульфидов, отличаются более светлым оттенком, чем у однородной шунгитовой породы, и также могут быть выделены с помощью оптического метода сепарации. Области черного кварцевого цемента шунгитовых брекчий также хорошо определяются. Полученные положительные результаты могут служить основанием для более детального исследования процессов оптической сепарации шунгитовых пород в целях повышения качества производимого высокоуглеродистого шунгитового сырья.

Проведено изучение возможности обогащения горной массы техногенных месторождений Карелии, предста... more Проведено изучение возможности обогащения горной массы техногенных месторождений Карелии, представленных отвалами рудников, разрабатывавших слюдоносные пегматитовые жилы. Приводятся результаты исследований оптическим методом минералов из отвалов месторождений Плотина и Хетоламбино. Целью исследований было установление объективных (измеряемых) отличий образцов кварца, плагиоклаза, микроклина, биотита и мусковита, которые могут быть использованы при разработке режимов и последовательности выделения минералов из исходной руды. В результате анализа цветовых параметров образцов указанных минералов с использованием цветовой модели HLS установлено, что микроклин из общей смеси можно выделить по значению канала H (цветовой тон); пару «кварц и плагиоклаз» — по значению канала L (светлота); для разделения смеси мусковита и биотита можно использовать совокупность значений каналов H и S (насыщенность). Для кварца и плагиоклаза, неотличимых друг от друга по цвету, предложен признак разделения, основанный на их различии по степени прозрачности, а также внутренней и поверхностной структурам. На основании проведенных исследований разработана трехступенчатая схема разделения минералов из техногенных отвалов слюдоносных и керамических пегматитов Северной Карелии. Укрупненные технико-экономические расчеты показали высокую эффективность предложенной технологии.

В статье рассматривается влияние выбора цветового пространства на эффективность обогащения тверды... more В статье рассматривается влияние выбора цветового пространства на эффективность обогащения твердых полезных ископаемых оптическим методом, основанным на регистрации цветовых различий между полезным компонентом и сопутствующими минералами, составляющими исходную руду. Приводится краткое описание цветовых пространств RGB, YUV и HLS, являющихся типовыми для оптических сепараторов, анализируются их достоинства и недостатки с точки зрения решения задачи обогащения. Экспериментальные исследования, проведенные на представительной минеральной пробе золотоносного месторождения Коневинское, состоящей из 117 образцов, позволили определить для нее границы рабочих диапазонов для всех указанных цветовых пространств. При этом для цветового пространства RGB предложено вместо порогов по отдельным цветовым каналам R и B использовать пороги по соотношениям R/G и B/G. Наиболее эффективным для руды указанного месторождения признано цветовое пространство HLS, отличающееся полной взаимной независимостью отдельных цветовых каналов.

Представлены описание и результаты апробации предложенной методики цветокоррекции систем техничес... more Представлены описание и результаты апробации предложенной методики цветокоррекции систем технического зрения, основанной на разбиении их исходного цветового пространства по методу Делоне при использовании нескольких опорных точек с последующим приведением полученных подпространств к эталонным. В качестве эталона использована тестовая таблица Munsell ColorChecker, содержащая 24 ячейки с известными цветовыми координатами. Проведенные экспериментальные исследования предложенной методики на разных типах видеокамер показали ее универсальность, при этом величина приведенной погрешности цветокоррекции не превысила 2,5%.

The intensive development of LED technologies resulted in the creation of multicomponent light so... more The intensive development of LED technologies resulted in the creation of multicomponent light sources in the form of
controlled illumination devices based on usage of mentioned LED technologies. These light sources are used in different areas of production (for example, in the food industry for sorting products or in the textile industry for quality control, etc.). The use of LED lighting products in the devices used in specialized lighting, became possible due to wide range of colors of light, LED structures (which determines the direction of radiation, the spatial distribution and intensity of the radiation, electrical, heat, power and other characteristics), and of course, the possibility of obtaining any shade in a wide dynamic range of brightness values. LED-based lighting devices are notable for the diversity of parameters and characteristics, such as color radiation, location and number of emitters, etc. Although LED technologies have several advantages, however, they require more attention if you need to ensure a certain character of illumination distribution and/or distribution of the color picture at a predetermined distance (for example, at flat surface, work zone, area of analysis or observation). This paper presents software designed for the development of the multicomponent LED light sources. The possibility of obtaining the desired color and energy distribution at the zone of analysis by specifying the spatial parameters of the created multicomponent light source and using of real power, spectral and color parameters and characteristics of the LEDs is shown as well.

Scientific and technological progress of recent years in the production of the light emitting dio... more Scientific and technological progress of recent years in the production of the light emitting diodes (LEDs) has led to the
expansion of areas of their application from the simplest systems to high precision lighting devices used in various fields of human activity. However, for all technology development at the present time it is very difficult to choose one or another brand of LEDs for realization of concrete devices designed for the implementation of high precision spatial and color measurements of various objects. In the world there are many measurement instruments for determining the various parameters of LEDs, but none of them are not capable to estimate comprehensively the LEDs spatial, spectral, and color parameters with the necessary accuracy and speed. This problem can be solved by using an automated hardware-software system for LED’s verification and certification, developed by specialists of the OEDS chair of National Research University ITMO in Russia. The paper presents the theoretical aspects of the analysis of LED’s spatial, spectral and color parameters by using mentioned of automated hardware-software system. The article also presents the results of spatial, spectral, and color parameters measurements of some LEDs brands.

This article deals with the representation of the results obtained during multispectral analysis ... more This article deals with the representation of the results obtained during multispectral analysis of multilayer mirror coating by specialized apparatus. The possibility of discovering the location, depth and the cause of the defect is shown.

This paper is devoted to a mathematical description of a multielement radiation source with contr... more This paper is devoted to a mathematical description of a multielement radiation source with controllable chromaticity. The shape of the spatial irradiance distribution at a given distance from the source is determined in the proposed model by the number and relative placement of its elements, by the functions that describe the optical characteristics of the elements, and by the distance from the multielement source to the analysis zone (a screen, the working zone, etc.). A combination of the distributions of three color components-red, green, and blue-is used to model the radiation source, which includes emitting elements with various radiation spectra, and to obtain a model of the color diagram in the analysis zone.

Conference Presentations by Александр Чертов

A present state of the mining industry requires the development of new authentic and rapid method... more A present state of the mining industry requires the development of new authentic and rapid methods of estimating the feasibility of given mineral probe enrichment by color sorting method. But no one of existing estimation techniques can cope with this task. We propose new selective factors searching technique for estimating the enrichment feasibility of mineral objects by color sorting method. Mentioned technique is based on the analysis of object’s reflection properties and can be applied for analysis of mineral objects with different sizes. Proposed technique allows the certain prediction of color parameters of mineral objects taking into account illumination properties and properties of sensing system. The application results of this technique on the example of muscovite quartzite mineral probe from Vostochnaya Khizovaara deposit is presented as well.

This article deals with the representation of the results obtained during multispectral analysis ... more This article deals with the representation of the results obtained during multispectral analysis of
multilayer mirror coating by specialized apparatus. The possibility of discovering the location, depth and the
cause of the defect is shown.

Development of semiconductor light-emitting structures production technology led to the use of th... more Development of semiconductor light-emitting structures production technology led to the use of these products in a variety of display systems and radiation sources for special purposes, such as in automatic systems for industrial control, and optoelectronic color analysis systems. The ability to combine high radiation power with virtually any form of its spatial distribution and with large variety of colors in a wide range of brightness is the undoubted advantages of LED technology. However, these technologies require more attention to if you want to provide a certain luminance or color distribution at a given distance from radiation source. It is proposed the mathematical description of the matrix radiation source. In this model form of the spatial light distribution at a predetermined distance from the source is determined by the number and relative position of its components, functions describing the optical properties of the elements. To modulate the radiation source, comprising radiating elements with different emission spectra, and to get certain color distribution in the working area the distribution combination of three (R, G and B) color components is used. The superposition of individual elements spectra is taken into account. It is shown how by varying the parameters (matrix dimension, the distance between elements in the matrix, the distance from the source to the working area, etc.) you can achieve color mixing, and thus realizes source color control.

Горный информационно-аналитический бюллетень, 2019

Определение цвета драгоценных камней: от визуального анализа к инструментальной оценке, 2019

Инструментальная оценка качества молока по цвету редуктазной пробы с резазурином, 2018

Assessing exterior egg quality indicators using machine vision, 2018

This article deals with the representation of the results obtained during multispectral analysis ... more This article deals with the representation of the results obtained during multispectral analysis of
multilayer mirror coating by specialized apparatus. The possibility of discovering the location, depth and the
cause of the defect is shown.