priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2025-68-3-267-274pribor-358Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR MONITORING AND DIAGNOSTICS OF MATERIALS, PRODUCTS, SUBSTANCES AND THE NATURAL ENVIRONMENTМодель оптического датчика контроля уровня загрязнений нефтепродуктамиModel of optical sensor for monitoring the level of oil pollutionПипияГ. Т.PipiyaG. T.

Георгий Тенгизович Пипия — канд. техн. наук, Высшая школа компьютерных технологий и информационных систем; инженер-исследователь

Санкт-Петербург 

Georgy T. Pipiya — PhD, Higher School of Computer Technologies and Information Systems; Engineer-Researcher

St. Petersburg 

gogpipiy@ya.ruХлопинС. В.KhlopinS. V.

Сергей Владимирович Хлопин — канд. техн. наук, доцент; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Высшая школа компьютерных технологий и информационных систем

Санкт-Петербург 

Sergey V. Khlopin — PhD, Associate Professor, Higher School of Computer Technologies and Information Systems

St. Petersburg 

x@spbstu.ruЛюдмилаВ. Ч.ChernenkayaL. V.

Людмила Васильевна Черненькая — д-р техн. наук, профессор, Высшая школа компьютерных технологий и информационных систем

Санкт-Петербург 

Ludmila V. Chernenkaya — Dr. Sci., Professor; Higher School of Computer Technologies and Information Systems

St. Petersburg 

ludmila@qmd.spbstu.ruСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation202518042025683267274Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20252025Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/358

Объектом исследования является анализ фото- и видеоизображений, полученных с использованием специального оптического датчика в целях определения наличия нефтепродуктов в жидкостях. Использованы такие методы исследования, как машинное (компьютерное) зрение, обнаружение объектов, цветокоррекция, поиск контуров и цифровая обработка изображений. При разработке программного комплекса использованы язык программирования Java 8 и фреймворки Java Swing, OpenCV 3.4.10, Processing.

The object of the study is the analysis of photo and video images obtained using a special optical sensor to determine the presence of petroleum products in liquids. The following research methods were used: machine (computer) vision, object detection, color correction, contour search, and digital image processing. The Java 8 programming language and the Java Swing, OpenCV 3.4.10, Processing frameworks were used in the development of the software package.

компьютерное зрениедетектирование объектованализ изображенияглобальная оптимизацияцелевые функцииcomputer visionobject detectionimage analysisglobal optimizationtarget functionsисследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, грант № 24‑21‑20116 (https://rscf.ru/project/24-21-20116/), и Санкт-Петербургского научного фонда, грант № 24-21-20116.The study was supported by grant No. 24-21-20116 from the Russian Science Foundation (https://rscf.ru/project/24-21-20116/) and grant No. 24-21-20116 from the St. Petersburg Science Foundation.ReferencesСалех Л. О. А., Хлопин С. В., Черненькая Л. В., Тарасевский Ф. Г., Царев М. М. Алгоритм определения концентрации примесей в жидкости по оптическим данным // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2023. № 1. С. 247–256.Saleh L.O.A., Khlopin S.V., Chernenkaya L.V., Tarasevskii Ph.G., Tsarev M.M. News of the Tula state university. Technical sciences, 2023, no. 1, pp. 247–256. (in Russ.)Suzuki S. Topological Structural Analysis of Digitized Binary Images by Border Following // Computer Vision, Graphics, and Image Processing. 1985. N 30. P. 32–46.Suzuki S., Аbe K. Computer Vision, Graphics, and Image Processing, 1985, no. 1(30), pp. 32–46, DOI:10.1016/0734-189x(85)90016-7.Shaban A., Eddaif L., Telegdi J. Sensors for water and wastewater monitoring // Advanced Sensor Technology Biomedical, Environmental, and Construction Applications. 2023. Ch. 14. P. 517–563.Shaban A., Eddaif L., Telegdi J. Advanced Sensor Technology Biomedical, Environmental, and Construction Applications, Elsevier, 2023, pр. 517–563.Coupling membrane processes with wet air oxidation for the remediation of industrial effluents / E. Gout, F. Toure Lo, M. Monnot, O. Boutin, P. Vanloot, M. Claeys-Bruno, P. Moulin // Chemical Engineering Journal. 2023. Vol. 472 (15). P. 144937.Gout E., Toure Lo F., Monnot M., Boutin O., Vanloot P., Claeys-Bruno M., Moulin Ph. Chemical Engineering Journal, 2023, vol. 472, рр. 144937.Белов А. В. Микроконтроллеры AVR: от азов программирования до создания практических устройств. СПб: Наука и техника, 2016. 544 c.BelovA.V. Mikrokontrollery AVR: ot azov programmirovaniya do sozdaniya prakticheskikh ustroystv (AVR Microcontrollers: from the Basics of Programming to Creating Practical Devices), St. Petersburg, 2016, 544 р. (in Russ.)Хлопин С. В., Салех Л. О. А. Программная реализация оптического метода динамического вычисления объема содержания примесей в жидкости // Системный анализ в проектировании и управлении: Сб. науч. тр. XXV Междунар. науч. конф. СПб, 2021. С. 229–235.Khlopin S.V., Saleh L.O.A. Sistemnyy analiz v proyektirovanii i upravlenii (Systems Analysis in Design and Management), Collection of Scientific Papers of the XXV International Scientific and Educational-Practical Conference, St. Petersburg, 2021, рр. 229–235. (in Russ.)Садыков С. С., Терехин А. В. Классификация геометрических фигур, вписанных в квадрат, по их форме с использованием диагональных признаков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2014. № 1 (25). С. 081–092.Sadykov S.S., Terekhin A.V. Caspian Journal: Management and High Technologies, 2014, no. 1(25), pp. 081–092. (in Russ.)Маклашов В. А., Пиганов М. Н. Алгоритм для определения смещения оценок координат // Тр. МАИ. 2022. № 122. С. 10.Maklashov V.A., Piganov M.N. Trudy MAI, 2022, no. 122, pp. 10. (in Russ.)Ушаков В. Н., Лебедев П. Д., Лавров Н. Г. Алгоритмы построения оптимальных упаковок в эллипсы //Вестн. Южно-Уральского гос. ун-та. Сер. Математическое моделирование и программирование. 2017. Т. 10, №. 3. С. 67–79.Ushakov V.N., Lebedev P.D., Lavrov N.G. Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical Modeling and Programming, 2017, no. 3(10), pp. 67–79. (in Russ.)Сюй А. В., Кравцова Н. А., Строганов В. И., Криштоп В. В. Параметрический метод построения эллипса поляризации излучения // Изв. вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51, № 10. С. 65–69.Syuy A.V. et al. Journal of Instrument Engineering, 2008, no. 10(51), pp. 65–69. (in Russ.)Клочков Ю. В., Николаев А. П., Киселева Т. А. К вопросу о непрерывной параметризации пространственных фигур, имеющих в сечении эллипс // Изв. вузов. Математика. 2017. № 9. С. 30–35.Klochkov Y.V., Nikolaev A.P., Kiselyova T.A. Russian Mathematics, 2017, no. 9, pp. 27–31.Chen Y., Florian M. The nonlinear bilevel programming problem: Formulations, regularity and optimality conditions // Optimization. 1995. Vol. 32, N 3. P. 193–209.Chen Y., Florian M. Optimization, 1995, no. 3(32), pp. 193–209.Edmunds T. A., Bard J. F. Algorithms for nonlinear bilevel mathematical programs // IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetics. 1991. Vol. 21, N 1. P. 83–89.Edmunds T.A., Bard J.F. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, 1991, no. 1(21), pp. 83–89.Sinha A., Malo P., Deb K. A review on bilevel optimization: From classical to evolutionary approaches and applications // IEEE Trans. on Evolutionary Computation. 2017. Vol. 22, N 2. С. 276–295.Sinha A., Malo P., Deb K. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 2017, no. 2(22), pp. 276–295.Colson B., Marcotte P., Savard G. An overview of bilevel optimization // Annals of Operations Research. 2007. Vol. 153. P. 235–256.Colson B., Marcotte P., Savard G. Annals of Operations Research, 2007, vol. 153, рр. 235–256.

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