ITT Информационные технологии и телекоммуникации Telecom IT 2307-1303 СПбГУТ 10.31854/2307-1303-2026-14-1-57-67 YTKEHT Научная статья Research Article Математическая модель формирования квазистереопар при дуговом перемещении телевизионной камеры для оценки разновысотности объектов регулярной структуры Mathematical Model of Quasi Stereo Pair Formation During Arc Motion of a Television Camera for Estimating Height Differences of Regularly Structured Objects Сердюков Павел Сергеевич Serdyukov Pavel 0009-0003-1010-0902 serdyukov-pavel@mail.ru Институт радиотехнических систем и управления Южного федерального университета Таганрог, 347922 Российская Федерация Institute of Radio Engineering Systems and Management of Southern Federal University Taganrog, 347922 Russian Federation 2026 25 06 2026 14 1 57 67 © Сердюков П. С., 2026 Лицензия CC BY 4.0 CC BY 4.0 License

Постановка задачи. Контроль разновысотности головок тепловыделяющих сборок атомных реакторов является критической операцией планово-предупредительного ремонта, от точности которой зависит безопасность эксплуатации ядерных установок. Цель работы ‒ разработать математическую модель, обосновывающую применимость метода параллакс-сдвига для бесконтактного измерения разновысотности в условиях ограниченного рабочего пространства. Научная новизна исследования состоит в том, что на основе проективной модели телевизионной камеры на ПЗС-матрице и геометрии дугового перемещения выведены аналитические соотношения между диспаратностью центров проекций головок и их разновысотностью. Результаты. Получены количественные зависимости погрешности определения высоты от базиса, фокусного расстояния и точности локализации центров проекций. Установлено, что при базисе 12 мм, высоте подвеса 1200--1300 мм и субпиксельной оценке центра по контуру головки достигается погрешность 1,3--2,0 мм, что соответствует требованиям промышленного контроля (допуск 3 мм) и превосходит точность действующего контактного метода (5 мм). Практическая значимость: полученные зависимости позволяют обоснованно выбирать параметры системы на этапе проектирования.

Problem statement. Height variation control of fuel assembly heads in nuclear reactor cores is a critical operation during scheduled maintenance, ensuring the safety of nuclear plant operation. The aim of this paper is to develop a mathematical model justifying the applicability of the parallax shift method for contactless height measurement in confined working conditions. The scientific novelty. Based on a projective model of a CCD television camera and the arc motion geometry, analytical relationships between the disparity of head projection centers and their height differences are derived. Results. Quantitative dependencies of the height measurement error on baseline, focal length, and center localization accuracy are obtained. It is established that with a baseline of 12 mm, suspension height of 1200--1300 mm, and sub-pixel estimation of the projection center along the fuel assembly head contour, a measurement error of 1.3--2.0 mm is achieved. This meets the requirements of industrial inspection (tolerance 3 mm) and surpasses the accuracy of the existing contact method (5 mm). Practical significance. The derived dependencies enable informed selection of system parameters at the design stage.

 параллакс-сдвиг квазистереопара тепловыделяющие сборки математическая модель диспаратность разновысотность ПЗС-матрица фотограмметрия parallax shift quasi-stereopair fuel assemblies mathematical model disparity height measurement CCD sensor photogrammetry Исследование выполнено без привлечения внешних источников финансирования. The study was carried out without the involvement of external sources of funding. Введение Литература 1. Сердюков П. С., Румянцев К. Е. Метод параллакс-сдвига для бесконтактного измерения разновысотности головок ТВС на основе видеопотока телевизионной камеры // Проектирование и технология электронных средств. 2025. № 4. С. 13--19. EDN: WTMLXG 2. Макеев В. В., Поваров В. П., Коробкин В. В., Лебедев О. В. Система бесконтактного определения разновысотности головок тепловыделяющих сборок в активной зоне реактора // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2006. № 16. С. 37--41. 3. Балабаев С. Л., Лозовская Е. Г., Румянцев К. Е. Оценка разновысотности расположенных в строгом геометрическом порядке объектов на основе цифровой телевизионной системы на ПЗС-матрицах // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. № 8 (157). С. 227--241. EDN: STQRKT 4. Каляев И. А., Румянцев К. Е., Макеев В. В. Балабаев С. Л., Коробкин В. В. и др. Бесконтактный метод определения разновысотности головок тепловыделяющих сборок атомного реактора на основе реконструкции трехмерных изображений // Известия ЮФУ. Технические науки. 2008. № 3 (80). С. 126--131. EDN: KNOFEN 5. Lozovskaya E., Balabaev S., Rumyantsev K. The mathematical Model of the Recording Video Camera for the Height Measurement of the Regularly Situated Objects // Materiały X Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji "Strategiczne pytania światowej nauki ‒ 2014" (Przemyśl, 07‒15 lutego 2014). Przemyśl, 2014. S. 27--34. 6. Hartley R., Zisserman A. Multiple View Geometry in Computer Vision. Cambridge University Press, 2003. 670 p. DOI: 10.1017/CBO9780511811685 7. Zhang Z. A Flexible New Technique for Camera Calibration // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2000. Vol. 22. Iss. 11. PP. 1330--1334. DOI: 10.1109/34.888718 8. Luhmann T., Robson S., Kyle S., Harley I. Close Range Photogrammetry: Principles, Methods and Applications. Whittles Publishing, 2006. 510 p. 9. Сердюков П.С. Влияние субпиксельной локализации контуров на точность определения разновысотности ТВС методом параллакс-сдвига // XII Всероссийская научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные аспекты компьютерных технологий и информационной безопасности». Таганрог, 2026. (в печати) 10. Сердюков П. С., Румянцев К. Е. Исследование погрешностей бесконтактного измерения разновысотности головок ТВС методом параллакс-сдвига при дуговой траектории телевизионной камеры // Вестник СибГУТИ. 2025. Т. 19. № 4. С. 92--109. DOI: 10.55648/1998-6920-2025-19-4-92-109. EDN: YKYWJR 11. Сердюков П. С., Румянцев К. Е. Алгоритмическая обработка видеопотока и реализация метода параллакс-сдвига для бесконтактного контроля высоты объектов // Оборонный комплекс ‒ научно-техническому прогрессу России. 2025. № 4 (168). С. 29--35. DOI: 10.52190/1729-6552_2025_4_29. EDN: MOYUQI 1. Serdyukov P. S., Rumyantsev K. E. Parallax-Shift Method for Non-Contact Measurementof Fuel Assembly Head Height Differences Usingtelevision Camera Video Stream // Electronic Design and Technology. 2025. Iss. 4. PP. 13--19. (in Russian) EDN: WTMLXG 2. Makeev V. V., Povarov V. P., Korobkin V. V., Lebedev O. V. System for the Non-Contact Determination of the Variability of Heat-Producing Grouting Heads in the Active Zone of the Reactor // News of Higher Education Institutions. North Caucasus Region. Technical Sciences. 2006. Iss. 16. PP. 37--41. (in Russian) 3. Balabaev S. L., Lozovskaya E. G., Rumyantsev K. E. Estimates of the Error in the Height of the Strict Geometric Order of Objects Based on Digital Television Systems on the CCD // Izvestiya SFEDU. Engineering Sciences. 2014. Iss. 8 (157). PP. 227--241. (in Russian) EDN: STQRKT 4. Kalyaev I. A., Rumyantsev K. E., Makeev V. V., Balabaev S. L., Korobkin V. V., et al. Noncontact Method of Evaluation of Different Altitude of Top Nozzle of Nuclear Reactor Based on Reconstruction of Three-Dimensional Images // Izvestiya SFEDU. Engineering Sciences. 2008. Iss. 3 (80). PP. 126--131. (in Russian) EDN: KNOFEN 5. Lozovskaya E., Balabaev S., Rumyantsev K. The mathematical Model of the Recording Video Camera for the Height Measurement of the Regularly Situated Objects // Proceedings of the 10th International Scientific-Practical Conference "Strategic-Questions of World Science ‒ 2014" (Przemysl, 07‒February 15, 2014). Przemysl, 2014. PP. 27--34. 6. Hartley R., Zisserman A. Multiple View Geometry in Computer Vision. 2nd ed. Cambridge University Press, 2003. 670 p. DOI: 10.1017/CBO9780511811685 7. Zhang Z. A Flexible New Technique for Camera Calibration // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2000. Vol. 22. Iss. 11. PP. 1330--1334. DOI: 10.1109/34.888718 8. Luhmann T., Robson S., Kyle S., Harley I. Close Range Photogrammetry: Principles, Methods and Applications. Whittles Publishing, 2006. 510 p. 9. Sredyukov P. S. Influence of Subpixel Localization of Contours on the Accuracy of Determination of the Degree of complexity of HSS by Parallax-Shift Method // XII All-Russian Scientific and Technical Conference "Fundamental and Applied Aspects of Computer Technologies and Information Security". Taganrog, 2026. (in print, in Russian) 10. Serdyukov P. S., Rumyantsev K. E. Investigation of Errors in Non-Contact Measurement of Fuel Assembly Head Height Variations Using the Parallax-Shift Method with an Arc-Trajectory Television Camera // Vestnik SibGUTI. 2025. Vol. 19. Iss. 4. PP. 92--109. (in Russian) DOI: 10.55648/1998-6920-2025-19-4-92-109. EDN: YKYWJR 11. Serdyukov P. S., Rumyantsev K. E. Algorithmic Video Stream Processing and Implementation of the Parallax-Shift Method for Non-Contact Height Measurement of Objects // Defense Industry Achievements ‒ Russian Scientific and Technical Progress. 2025. Iss. 4 (168). PP. 29--35. (in Russian) DOI: 10.52190/1729-6552_2025_4_29. EDN: MOYUQI Благодарности

Информация о финансировании не указана.

Funding information is not provided.