Способ формирования изображений стереопар

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

50132 A (1% (И) з 51Н 04 и 9/54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (", „. -- .., ".," ."3; .,1

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3287995/19-09 (22) 11. 05. 81 (46) 23.10.83. Бюл. N 39 (72) С.С, Анисимова, О.А. Ародзеро, 8.А. Бодягин, А.С. Казаков, И.Н. Мат-. веев, Ц.A. Подпалый и Н.Д. Устинов (53) 621.397(088.8) (56) 1. Заявка 8ецикобритании

° и 1396346, кл. G О1 S 3/78, опублик.

04.07.75.

2. Катыс Г.П. Объемное и квази% объемное представление информации.

М., "Энергия", 1975, с. 124-125 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ СТЕРЕОПАР, основанный на скани" ровании анализируемого пространства .подсвечивающим лучом в четных и не- . .четных кадрах в одну и ту же сторону и формировании изображения анализируемого пространства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества изображения и его разрешающей способности по глубине, сканируют анализируемое пространство подсвечивающим лучом перпендикулярно к направлению приема отраженного сигнала, причем апертура луча по высоте равна размеру анализируемого пространства по углу места, а ширина апертуры луча соответствует величине разрешения анализируемого пространства по дальности, смещают изображение анализируемого пространства в плоскости его изображения в четных кадрах в одну сторону от центра изображения, а в нечетных — в противоположную сторону на величину, определяемую величиной разрешения анализируемого пространства по дальности.

1050132 2 по углу места, а ширина апертуры луча соответствует величине разрешения анализируемого пространства по дальности, смещают изображение анализируов емого пространства в плоскости его и- изображения в четных кадрах в одну сторону от центра. изображения, а e нечетных - в противоположную сторону на величину, определяемую величиной разб- 1п решения анализируемого. пространства р" по дальности.

Смещение изображения анализируемоя го пространства осуществляется, наь- пример, при помощи времяанализируюе- 15 щего электронно-оптического преобразователя .(ЭОПа).

Сканирование анализируемого пространства лучом апертурой, высота которой перекрывает высоту анализируемого пространства, позволяет сократить время обзора пространства до одного кадра, т,е. длительность кадра будет. определяться .временем одного периода развертки луча по глубине анализируеу- р5 мого пространства, а смещение изображения анализируемого пространства позволяет для определения координаты .по .глубине использовать один приемный канал и практически вдвое соЗр кратить объем приемной аппаратуры.

Изменяя в процессе наблюдения величину и, таким образом, скорость развертки (смещения) изображения анализируемого пространства в плоскости ю его изображения, можно оперативно, 35 а т.е. в процессе наблюдения, изменять масштаб изображения по глубине, что позволяет увеличить разрешающую способность -по глубине и дает возмож" ность более детально рассмотреть стереоскопическое изображение отдельных элементов объемной структуры анализируемого пространства и с большей точностью измерить объемные парамет45 ры наблюдаемой структуры.

Изобретение относится к оптикоэлектронным системам, в частности к измерительным оптико-электронным системам, и может быть использовано при наблюдении и измерении. параметр объемных структур в биологии, медиц не, физике (при наблюдении и регист рацйи быстропратекающих процессов), вметеорологии и,,т. и, Известен способ формирования изо ражений стереопар, основанный на фо мировании ТВ сигналов стереопар, сканировании углов линии визировани поля зрения и определении относител но азимута между источниками наблюд ния по величине углов линии визирования 1 ).

Однако способ не позволяет одновре менно получат ь стереоизображения и определять пространственные координаты наблюдаемых объектов.

Наиболее близким к изобретению и технической сущности является спосо формирования изображений стереопар, основанный на сканировании анализир емого, пространства подсвечивающим л чом в четном и нечетных каДрах в од ну и ту же сторону и формировании изображения анализируемого пространства Г2

Однако известный способ обладает невысокой разрешающей способностью по глубине анализируемого пространс ва, не позволяет оперативно изменят масштаб и соответственнр разрешающу способность получаемого стереоизобр жения, а также .требует большого вре мени обзора анализируемого простран ва за счет точечной формы апертуры подсвечивающего луча и большого объ ма аппаратуры.за счет необходимости использования двух приемных каналов

Цель изобретения - повышение качества изображения и разрешающей сп собности по глубине.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирования изображений стереопар, основанному на сканировании анализируемого пространства подсвечивающим лучом в четных5ц и нечетных кадрах в одну и ту же сторону и формировании.изоЬражения анализируемого пространства, сканируют анализируемое пространство подсвечивающим лучом перпендикулярно к на- .55 правлению приема отраженного сигнала, причем апертура луча по высоте равна размеру анализируемого пространства

На фиг. 1 и 2 приведена схема осу= ществления способа; на фиг. 3 -, структурная электрическая схема устройства, реализующего предложенный способ.

Анализируемое пространство (фиг, 1) с глубиной Z>, высотой Уп и шириной

Х „ наблюдается приемником, находящимся в точке А, под углом Р; В точке В находится источник излучения с апертурой высотой У в плоскости, ограничивающей анализируемое пространство со стороны источника излучения.

Сканирование анализируемого прост1050132 ранства производится по глубине Z

A в одну и ту же сторону в нечетных и четных кадрах, причем в начальный момент сканирования подсвечивающий луч совмещен с плоскостью Р, ограничивающей анализируемое пространство

t со стороны приемника.

Смещение изображения, получаемого приемником, осуществляется в нечетных кадрах в одну сторону от центра 10 изображения — оси АУ (фиг, 2), а в четных кадрах - в противоположную сторону. Координаты некоторой точки

М (Х1, уУк и «„), находящейся в анализируемом пространстве, в координат- 15 ной системе Х, У, Z с центром в точке А, определяется как

Р с

К 1 2ЧР

Х к в

2 кум к f где X — расстояние между точками И 25

P (1 и М>, являющимися проек- циями точки М. на плоскость изображения в случае смещения изображения в его плоскости влево и вправо от оси АУ (фиг. 2);

Ч „ - скорость сканирования луча по оси AZ;

Ч - скорость смещения изображеР ния в его плоскости;

- фокусное расстояние объек35 тива приемника;

2 — известное базовое расстоя1 ние по оси AZ от точки Адо плоскости Р, ограничивающей анализируемое пространствоо.

Приведенные соотношения можно использовать для автоматического измере- * ния параметров наблюдаемой пространст45 венной структуры.

Поскольку точка М в плоскости изображения в двух смежных кадрах наблюдается в двух различных местах И 1 и И (фиг. 2), то между изображениями 50 точки М возникает параллактический сдвиг, сопровоождаемый стереоскопическим эффектом при наблюдении. Параллак" тический сдвиг можно использовать для визуального наблюдения трехмерной 55 пространственной структуры сканируемого пространства путем сепарации изображений в смежных кадрах и наблюдения каждого изображения левым или правым глазом, соответственно.

Устройство, реализующее предложенный способ, содержит (фиг. 3) времяанализирующий ЭОП- 1, телевизионную передающую камеру (ТПК) 2, блок 3 обработки .изображения, синхронизатор 4, сканирующий источник 5 подсвета с за- данной диаграммой направленности, .светоразделительную пластину 6, блок 7 визуального наблюдения.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 4 обеспечивает синхронность развертки ЭОПа 1 и сканирования лучом источника 5. Отраженный сигнал подсвечивающего луча воспринимается ЭОПом 1, s котором производится смещение изображения синхронно с движением луча, вправо и влево, в результате чего формируются два сдвинутых друг относительно друга изображения, образующих стереопару. Полученное изображение может быть проанализировано автоматическим способом, например, с помощью ТПК 2, с выхода которой ТВ си гнал поступает в блок обработки изображения, где происхо-. дит вычисление параметров пространственных структур, наблюдаемых в анализируемом пространстве. Светоделительная пластина 6 позволяет одновременно наблюдать получаемое изображение объемной структуры через блок 7 визуального наблюдения. В последнем осуществляется сепарация изображений четных и нечетных кадров для правого и левого глаза наблюдателя, соответственно, что обеспечивает стереоско" пическое изображение наблюдаемой объемной структуры.

Применение предлагаемого способа формирования стереоскопического изображения позволит улучшить качество получаемого изображения за счет возможности изменения масштаба изображе". ния по глубине и соответствующего увеличения разрешающей способности, которая прямо пропорциональна масштабу изображения. Это позволяет с большой детальностью рассмотреть отдельные участки наблюдаемой структуры и повысить точность измерения ее пространственных параметров, что в значительной степени расширяет диапазон излучаемых пространственных структур и открывает новые возможности для их излучения. Кроме того, предлагаемый

1050132 фиа

ВНИИПИ Заказ 8463/57 Тираж 677 Подписное

4е

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 способ позволяет в значительной степени .уменьшить время анализа наблюдаемого пространства, что имеет существенное значение при излучении быстро протекающих процессов, и по-. этому позволяет наблюдать более быстрые процессы. Предлагаемый способ с реализуется меньшим объемом аппарату ры, чем известные, так как требует для своей реализации всего один приемный канал, что в ряде случаев может

5 упростить и удешевить процесс наблю" . дения и изучения соответствующих объектов.