sibsutisВестник СибГУТИThe Herald of the Siberian State University of Telecommunications and Information Science1998-6920СибГУТИ10.55648/1998-6920-2026-3-20-81-89sibsutis-1091Research ArticleСтатьиЭкспериментальная проверка метода параллакс-сдвига при определенииразновысотности головок тепловыделяющих сборок по серии телевизионных изображенийExperimental Verification of the Parallax-Shift Method for Determining Height Differences of Fuel Assembly Heads from a Series of Television ImagesСердюковПавел СергеевичSerdyukovPavel Sergeyevich

аспирант Института радиотехнических систем и управления Южного федерального университета (ЮФУ), 347928, Россия, г. Таганрог, ул. Чехова, 2. E-mail: serdyukov-pavel@mail.ru, тел.: +7 918 894 41 00.

Postgraduate Student, Institute of Radio Engineering Systems and Control, Southern Federal University, Phone: +7 (918) 894-41-00, Email: serdyukov-pavel@mail.ru ORCID ID 0009-0003-1010-0902

serdyukov-pavel@mail.ruРумянцевКонстантин ЕвгеньевичRumyantsevKonstantin Yevgenyevich

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой информационной безопасности телекоммуникационных систем Института компьютерных технологий и информационной безопасности Южного федерального университета, Россия, город Таганрог, улица Чехова 2, 347928, телефон: +7(8634) 37-19-02, email: rke2004@mail.ru

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Information Security of Telecommunication Systems, Institute of Computer Technologies and Information Security, Southern Federal University, Russia, Taganrog, Chekhov Street 2, 347928, Phone: +7 (8634) 37-19-02, Email: rke2004@mail.ru

rke2004@mail.ruЮжный Федеральный УниверситетРоссияSouthern Federal UniversityRussian Federation202620092026203Вестник СибГУТИ8199Copyright © Сердюков П.С., Румянцев К.Е., 20262026Сердюков П.С., Румянцев К.Е.Serdyukov P.S., Rumyantsev K.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsutis.ru/jour/article/view/1091

Представлена экспериментальная проверка метода параллакс-сдвига для бесконтактного определения разновысотности головок тепловыделяющих сборок по серии телевизионных изображений, полученных при дуговом перемещении одной ПЗС-камеры. Последовательные кадры видеопотока рассматриваются как квазистереопары, по которым вычисляется диспарантность центров головок ТВС. Реализован алгоритм обработки изображений, включающий подавление шумов, CLAHE-контрастирование, адаптивную бинаризацию, морфологическую фильтрацию, преобразование Хафа и субпиксельную локализацию. Проведено сравнение результатов измерения при различных базисах квазистереопары и выполнена оценка влияния субпиксельной локализации на итоговую точность. Показано, что наиболее устойчивые результаты достигаются при базисе 12 мм, при котором средняя ошибка определения разновысотности составляет около ±1,3 мм. Полученные результаты подтверждают принципиальную реализуемость метода параллакс-сдвига для задач телевизионного контроля объектов с регулярной структурой пространственного расположения.

This paper presents an experimental verification of the parallax-shift method for non-contact determination of height differences of fuel assembly heads from a series of television images obtained during arc-shaped movement of a single CCD camera. Consecutive video frames are considered as quasi-stereo pairs, from which the disparity of the centers of fuel assembly heads is calculated. An image processing algorithm has been implemented, including noise suppression, CLAHE contrast enhancement, adaptive binarization, morphological filtering, the Hough transform, and subpixel localization. The measurement results obtained with different quasi-stereo pair baselines are compared, and the influence of subpixel localization on the final accuracy is evaluated. It is shown that the most stable results are achieved with a baseline of 12 mm, at which the average error in determining height differences is approximately ±1.3 mm. The obtained results confirm the fundamental feasibility of the parallax-shift method for television-based inspection of objects with a regular spatial structure.

параллакс-сдвигквазистереопарателевизионное изображениевидеопотоксубпиксельная локализацияпреобразование Хафаголовки ТВСбесконтактные измеренияparallax shiftquasi-stereo pairtelevision imagevideo streamsubpixel localizationHough transformfuel assembly headsnon-contact measurementsReferencesСистема бесконтактного определения разновысотности головок тепловыделяющих сборок в активной зоне реактора / В. В. Макеев [и др.] // Известия вузов. Северо Кавказский регион. Технические науки. — 2006. — Прил. 16. — С. 37—41.Makeev V.V., Povarov V.P., Korobkin V.V., Lebedev O.V. A System for Non-Contact Determination of Height Differences of Fuel Assembly Heads in the Reactor Core // Proceedings of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Technical Sciences. – 2006. Supplement No. 16. Pp. 37–41.Detection of Fuel Assembly Bow and Twist Using Vision-Based Inspection Systems / R. Plaˇsienka [et al.] // Nuclear Engineering and Technology. — 2023. — Vol. 55, no. 4. — P. 1485–1494. — DOI: 10.1016/j.net.2022.12.033.Serdyukov P.S., Rumyantsev K.E. Methods for Obtaining Information about a Three-Dimensional Object Scene for Determining Spatial Position // Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. – 2022. – No. 6 (230). – Pp. 117–128.Сердюков П. С., Румянцев К. Е. Способы получения информации трехмерной сцены объекта для определения пространственного положения // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2022. — 6 (230). — С. 117—128. — DOI: 10.18522/2311-3103-2022 6-117-128.Balabaev S.L., Lozovskaya E.G., Rumyantsev K.E. A Methodology for Estimating the Measurement Error of Height Differences of Objects Arranged in a Strict Geometric Order Using a Digital Video System // Physical and Mathematical Methods and Information Technologies in Natural Sciences, Engineering and Humanities: Proceedings of the International Scientific e-Symposium. Russia, Moscow, December 27–28, 2014. – Kirov: ICNIP, 2015. – 128 p. – Pp. 61–76.Балабаев С. Л., Лозовская Е. Г., Румянцев К. Е. Методика оценки погрешности изме рения цифровой видеосистемой разновысотности расположенных в строгом геометрическом порядке объектов // Физико-математические методы и информационные технологии в естествознании, технике и гуманитарных науках: Сборник материалов международного научного e-симпозиума. — Киров : МЦНИП, 2015. — С. 61—76.Balabaev S.L., Lozovskaya E.G., Rumyantsev K.E. Estimation of the Methodological Error in Measuring Height Differences of Objects Arranged in a Strict Geometric Order Based on a Digital Television System // Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. – 2014. – No. 8 (157). Pp. 227–241.Overview of image-based 3D reconstruction technology / Y. Niu [et al.] // Journal of the European Optical Society– Rapid Publications. — 2024. — Vol. 20, no. 1. — DOI: 10.1051/jeos/2024018.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 Complex for Scientific and Technical Progress of Russia. – 2025. – No. 4 (168). Pp. 29–35.A structural 3D displacement measurement method using monocular camera based on multiple feature points tracking / W. Luo [et al.] // Measurement. — 2025. — Vol. 243. — DOI: 10.1016/j.measurement.2024.116406.Plašienka R., Kubiš M., Hanus R., Vlček M. Detection of Fuel Assembly Bow and Twist Using Vision-Based Inspection Systems // Nuclear Engineering and Technology. – 2023. – Vol. 55, No. 4. – Pp. 1485–1494. DOI: 10.1016/j.net.2022.12.033Nogueira V. V. E., Barca L. F., Pimenta T. S. A Cost-Effective Method for Automatically Measuring Mechanical Parts Using Monocular Machine Vision // Sensors. — 2023. — Vol. 23, no. 13. — DOI: 10.3390/s23135994.Serdyukov P.S., Rumyantsev K.E. Study of Errors in Non-Contact Measurement of Height Differences of Fuel Assembly Heads Using the Parallax-Shift Method with an Arc-Shaped Trajectory of a Television Camera // Vestnik SibGUTI. – 2025. – Vol. 19, No. 4 (119). Pp. 92–109.Xie Z., Yang C. Binocular Visual Measurement Method Based on Feature Matching // Sensors. — 2024. — Vol. 24, no. 6. — DOI: 10.3390/s24061807.Kalyaev I.A., Rumyantsev K.E., Makeev V.V. et al. A Non-Contact Method for Determining Height Differences of Fuel Assembly Heads Based on 3D Image Reconstruction // Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. – 2008. – No. 3 (80). – Pp. 126–131. (In Russ.)Estimation of Measurement Uncertainty in Stereo Vision System / W. Sankowski [et al.] // Image and Vision Computing. — 2017. — Vol. 61. — P. 70–81. — DOI: 10.1016/j.imavis.2017.02.005.Balabaev S.L., Radetsky V.G., Rumyantsev K.E. A Telemetric Method for Monitoring Height Differences of Cylindrical Objects // Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. – 2008. – Vol. 80, No. 3. – Pp. 94–110. (In Russ.)Aguilar J. J., Torres F., Lope M. A. Stereo Vision for 3D Measurement: Accuracy Anal ysis, Calibration and Industrial Applications // Measurement. — 1996. — Vol. 18, no. 4. — P. 193–200. — DOI: 10.1016/S0263-2241(96)00065-6.Zhang Z. A Flexible New Technique for Camera Calibration // IEEE TPAMI. – 2000. – Vol. 22, No. 11. – Pp. 1330–1334. DOI: 10.1109/34.888718Балабаев С. Л., Лозовская Е. Г., Румянцев К. Е. Оценка методической погрешности измерения разновысотности расположенных в строгом геометрическом порядке объектов на основе цифровой телевизионной системы // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2014. — 8 (157). — С. 227—241.Hartley R., Zisserman A. Multiple View Geometry in Computer Vision. – 2nd ed. – Cambridge: Cambridge University Press, 2004. – 655 p.Effects of Camera External Parameters Error on Measurement Accuracy in Mo nocular Vision / S. Wang [et al.] // Measurement. — 2024. — Vol. 229. — DOI: 10.1016/j.measurement.2024.114413.Harris C.R., Millman K.J., van der Walt S.J. et al. Array programming with NumPy // Nature. – 2020. – Vol. 585. – Pp. 357–362. DOI: 10.1038/s41586-020-2649-2Bradski G. The OpenCV Library // Dr. Dobb’s Journal of Software Tools. — 2000. — Vol. 25, no. 11. — P. 120–125.Virtanen P., Gommers R., Oliphant T.E. et al. SciPy 1.0 // Nature Methods. – 2020. – Vol. 17, No. 3. – Pp. 261–272. DOI: 10.1038/s41592-019-0686-2Array programming with NumPy / C. R. Harris, K. J. Millman, S. J. van der Walt, [et al.] // Nature. — 2020. — Vol. 585. — P. 357–362. — DOI: 10.1038/s41586-020 2649-2.Bradski G. The OpenCV Library // Dr. Dobb's Journal of Software Tools. – 2000. – Vol. 25, No. 11. – Pp. 120–125.SciPy 1.0: Fundamental Algorithms for Scientific Computing in Python / P. Virtanen, R. Gommers, T. E. Oliphant, [et al.] // Nature Methods. — 2020. — Vol. 17, no. 3. — P. 261–272. — DOI: 10.1038/s41592-019-0686-2.Niu Y. et al. Overview of image-based 3D reconstruction technology // JEOS-RP. – 2024. – Vol. 20(1). – Art. 18. DOI: 10.1051/jeos/2024018Балабаев С. Л. Определение сопряжённых точек для задачи восстановления трёхмерных координат верхних плоскостей цилиндрических объектов // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2008. — № 3. — С. 98—102.Luo W. et al. A structural 3D displacement measurement method using monocular camera // Measurement. – 2025. – Vol. 243. – Art. 116406. DOI: 10.1016/j.measurement.2024.116406Hartley R., Zisserman A. Multiple View Geometry in Computer Vision. — 2nd ed. — Cambridge : Cambridge University Press, 2004. — 655 p.Tosi F., Bartolomei L., Poggi M. A Survey on Deep Stereo Matching in the Twenties // IJCV. – 2025. – Vol. 133. – Pp. 4245–4276. DOI: 10.1007/s11263-024-02331-0Tosi F., Bartolomei L., Poggi M. A Survey on Deep Stereo Matching in the Twenties // International Journal of Computer Vision. — 2025. — Vol. 133. — P. 4245–4276. — DOI: 10.1007/s11263-024-02331-0.He C. et al. Online extrinsic parameters calibration of on-board stereo cameras // Measurement. – 2025. – Vol. 242 Pt B. – Art. 115911. DOI: 10.1016/j.measurement.2024.115911Scharstein D., Szeliski R. A Taxonomy and Evaluation of Dense Two-Frame Stereo Correspondence Algorithms // International Journal of Computer Vision. — 2002. — Vol. 47, no. 1–3. — P. 7–42. — DOI: 10.1023/A:1014573219977.Han L. et al. Circle Detection with Adaptive Parameterization // Sensors. – 2025. – Vol. 25(8). – Art. 2552. DOI: 10.3390/s25082552Zhang Z. A Flexible New Technique for Camera Calibration // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. — 2000. — Vol. 22, no. 11. — P. 1330 1334. — DOI: 10.1109/34.888718.Qiang K. et al. A Robust Subpixel-Level Celestial Edge Localization Algorithm // IJASS. – 2024. – Vol. 25. – Pp. 1166–1177. DOI: 10.1007/s42405-023-00681-6Online extrinsic parameters calibration of on-board stereo cameras based on certifiable optimization / C. He [et al.] // Measurement. — 2025. — Vol. 242, Pt B. — DOI: 10.1016/j.measurement.2024.115911.Schröder K.-M., Theart R.P. Robust stereo calibration for improved 2D–3D projection // Multimedia Tools Appl. – 2025. – Vol. 84. – Pp. 43901–43928. DOI: 10.1007/s11042-025-20846-7Schroeder K.-M., Theart R. P. Robust stereo calibration for improved 2D–3D projection in real-world pose estimation // Multimedia Tools and Applications. — 2025. — Vol. 84. — P. 43901–43928. — DOI: 10.1007/s11042-025-20846-7.Buades A., Coll B., Morel J.-M. A Non-Local Algorithm for Image Denoising // Proc. IEEE CVPR. – 2005. – Vol. 2. – Pp. 60–65. DOI: 10.1109/CVPR.2005.38Buades A., Coll B., Morel J.-M. A Non-Local Algorithm for Image Denoising // Pro ceedings of the IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR). Vol. 2. — 2005. — P. 60–65. — DOI: 10.1109/CVPR.2005.38.Scharstein D., Szeliski R. A Taxonomy of Stereo Correspondence Algorithms // IJCV. – 2002. – Vol. 47(1–3). – Pp. 7–42. DOI: 10.1023/A:1014573219977Otsu N. A Threshold Selection Method from Gray-Level Histograms // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. — 1979. — Vol. 9, no. 1. — P. 62–66. — DOI: 10.1109/TSMC.1979.4310076.Duda R.O., Hart P.E. Use of the Hough Transformation to Detect Lines and Curves // Commun. ACM. – 1972. – Vol. 15(1). – Pp. 11–15. DOI: 10.1145/361237.361242Хисамутдинов М. В., Коровин Я. С. Фильтрация изображений в целях выделения эллипсов в системе бесконтактного определения разновысотности тепловыделяющих сборок активной зоны реактора типа ВВЭР-1000 // Мехатроника, автоматизация, управление. — 2011. — № 4. — С. 42—44.Ballard D.H. Generalizing the Hough Transform to Detect Arbitrary Shapes // Pattern Recognition. – 1981. – Vol. 13(2). – Pp. 111–122. DOI: 10.1016/0031-3203(81)90009-1Circle Detection with Adaptive Parameterization: A Bottom-Up Approach / L. Han [et al.] // Sensors. — 2025. — Vol. 25, no. 8. — DOI: 10.3390/s25082552.Otsu N. A Threshold Selection Method from Gray-Level Histograms // IEEE Trans. SMC. – 1979. – Vol. 9(1). – Pp. 62–66. DOI: 10.1109/TSMC.1979.4310076Duda R. O., Hart P. E. Use of the Hough Transformation to Detect Lines and Curves in Pictures // Communications of the ACM. — 1972. — Vol. 15, no. 1. — P. 11–15. — DOI: 10.1145/361237.361242.Nogueira V.V.E., Barca L.F., Pimenta T.S. A Cost-Effective Method for Automatically Measuring Mechanical Parts Using Monocular Machine Vision // Sensors. – 2023. – Vol. 23(13). – Art. 5994. DOI: 10.3390/s23135994Ballard D. H. Generalizing the Hough Transform to Detect Arbitrary Shapes // Pattern Recognition. — 1981. — Vol. 13, no. 2. — P. 111–122. — DOI: 10.1016/0031 3203(81)90009-1.Xie Z., Yang C. Binocular Visual Measurement Method Based on Feature Matching // Sensors. – 2024. – Vol. 24(6). – Art. 1807. DOI: 10.3390/s24061807Comparative Study of Hough Transform Methods for Circle Detection / H. K. Yuen [et al.] // Image and Vision Computing. — 1990. — Vol. 8, no. 1. — P. 71–77. — DOI: 10.1016/0262-8856(90)90059-E.Wang S., Li S., Zhang Y., Xu K. Effects of Camera External Parameters Error on Measurement Accuracy // Measurement. – 2024. – Vol. 229. – Art. 114413. DOI: 10.1016/j.measurement.2024.114413A Robust Subpixel-Level Celestial Edge Localization Algorithm for Optical Navigation / K. Qiang, B. Lin, Y. Liu, [et al.] // International Journal of Aeronautical and Space Sciences. — 2024. — Vol. 25. — P. 1166–1177. — DOI: 10.1007/s42405-023-00681-6.Yuen H.K., Princen J., Illingworth J., Kittler J. Comparative Study of Hough Transform Methods for Circle Detection // Image and Vision Computing. – 1990. – Vol. 8(1). – Pp. 71–77. DOI: 10.1016/0262-8856(90)90059-EAccurate Subpixel Edge Location Based on Partial Area Effect / A. Trujillo-Pino [et al.] // Image and Vision Computing. — 2013. — Vol. 31, no. 1. — P. 72–90. — DOI: 10.1016/j.imavis.2012.10.005Trujillo-Pino A., Krissian K., Alemán-Flores M., Santana-Cedrés D. Accurate Subpixel Edge Location Based on Partial Area Effect // Image and Vision Computing. – 2013. – Vol. 31(1). – Pp. 72–90. DOI: 10.1016/j.imavis.2012.10.005Сердюков 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 (119). — С. 92— 109. — DOI: 10.55648/1998-6920-2025-19-4-92-109.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 (119). — С. 92— 109. — DOI: 10.55648/1998-6920-2025-19-4-92-109.Хисамутдинов М. В., Коровин Я. С. Метод вычисления координат высоты изделий в системе бесконтактного определения разновысотности ТВС активной зоны реактора // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2010. — № 12. — С. 142—148.Хисамутдинов М. В., Коровин Я. С. Метод вычисления координат высоты изделий в системе бесконтактного определения разновысотности ТВС активной зоны реактора // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2010. — № 12. — С. 142—148.Cui J., Min C., Feng D. Uncertainty Weighted Stereopsis Pose Solution Method Based on Projection Vector // Optics Express. — 2020. — Vol. 28, no. 4. — P. 5470–5488. — DOI: 10.1364/OE.377707.Cui J., Min C., Feng D. Uncertainty Weighted Stereopsis Pose Solution Method Based on Projection Vector // Optics Express. — 2020. — Vol. 28, no. 4. — P. 5470–5488. — DOI: 10.1364/OE.377707.System Structural Error Analysis in Binocular Vision Measurement Systems / M. Yang [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. — 2024. — Vol. 12, no. 9. — DOI: 10.3390/jmse12091610.System Structural Error Analysis in Binocular Vision Measurement Systems / M. Yang [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. — 2024. — Vol. 12, no. 9. — DOI: 10.3390/jmse12091610.Jin D., Yang Y. Sensitivity Analysis of the Error Factors in the Binocular Vision Measurement System // Optical Engineering. — 2018. — Vol. 57, no. 10. — DOI: 10.1117/ 1.OE.57.10.104109.Jin D., Yang Y. Sensitivity Analysis of the Error Factors in the Binocular Vision Measurement System // Optical Engineering. — 2018. — Vol. 57, no. 10. — DOI: 10.1117/ 1.OE.57.10.104109.High Precision Camera Calibration in Vision Measurement / L. M. Song [et al.] // Optics & Laser Technology. — 2007. — Vol. 39, no. 7. — P. 1413–1420. — DOI: 10.1016/j. optlastec.2006.10.006.High Precision Camera Calibration in Vision Measurement / L. M. Song [et al.] // Optics & Laser Technology. — 2007. — Vol. 39, no. 7. — P. 1413–1420. — DOI: 10.1016/j. optlastec.2006.10.006.Study of the Error Caused by Camera Movement for the Stereo-Vision System / Y. Liu [et al.] // Applied Sciences. — 2021. — Vol. 11, no. 20. — DOI: 10.3390/app11209384.Study of the Error Caused by Camera Movement for the Stereo-Vision System / Y. Liu [et al.] // Applied Sciences. — 2021. — Vol. 11, no. 20. — DOI: 10.3390/app11209384.Significance of Camera Pixel Error in the Calibration Process of a Robotic Vision System / M. F. Khan [et al.] // Applied Sciences. — 2022. — Vol. 12, no. 13. — DOI: 10.3390/ app12136406.Significance of Camera Pixel Error in the Calibration Process of a Robotic Vision System / M. F. Khan [et al.] // Applied Sciences. — 2022. — Vol. 12, no. 13. — DOI: 10.3390/ app12136406.Felipe J., Sigut M., Acosta L. Calibration of a Stereoscopic Vision System in the Presence of Errors in Pitch Angle // Sensors. — 2022. — Vol. 23, no. 1. — DOI: 10.3390/ s23010212.Felipe J., Sigut M., Acosta L. Calibration of a Stereoscopic Vision System in the Presence of Errors in Pitch Angle // Sensors. — 2022. — Vol. 23, no. 1. — DOI: 10.3390/ s23010212.Modeling the Measurement Accuracy for Binocular Stereo Vision System / H. Zhao [et al.] // Optics Express. — 2025. — Vol. 33, no. 9. — DOI: 10.1364/OE.547550.Modeling the Measurement Accuracy for Binocular Stereo Vision System / H. Zhao [et al.] // Optics Express. — 2025. — Vol. 33, no. 9. — DOI: 10.1364/OE.547550.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.