Способ формирования синтезированного изображения

 

Изображение относится к способам расшифровки изображений путем сравнения двух и более изображений одного и того же участка местности и может быть использовано при комплексном дешифрировании изображений, имеющих различное отношение сигнал/шум. Сущность изобретения: по способу формирования оптимального по отношению сигнал/шум синтезированного изрбражения от комплекса оптикоэлектронных систем с синхронным линейно-строчным сканированием, включающему совмещение исходных изображений на общем экране устройства визуализации, измерение значения сигнала, вычисление и установку оптимальных значений коэффициентов для каждой из систем, вместо измерения непосредственно по изображениям производится аналитический расчет значения шума каждого пиксела (участка изображения ) в каждой из систем, а определение сигнала производится для каждого пиксела в каждой из систем в виде разности измеряемых текущего и среднестатического значений уровня видеосигнала в каждой из систем. Данныеоперации позволяютуменьшить число получаемых на борту и обрабатываемых аэрофильмов, сократить сроки представления результатов дешифрирования , получить возможность передачи информации одновременно от нескольких систем по одному радиоканалу, а также оптимально синтезировать изображения всего регистрируемого участка аэроландшафта без предварительного обнаружения объекта . 6 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 С 11/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

О

1С) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4794985/10 (22) 22.02,90 (46) 07.03.93. Бюл, М 9 (72) Ю.К,Ребрин, А.В.Пермяков, В,В.Куковский и А.А.Анохин (56) Ильинский Н.Д.и др, Фотограмметрия и дешифрирование снимков, — M.: Недра, 1986, с.229 — 230.

Авторское свидетельство СССР

N. 1643931, кл. G 01 С 11/06, 1989. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИНТЕЗИРОВАННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изображение относится к способам расшифровки изображений путем сравнения двух и более изображений одного и того же участка местности и может быть использовано при комплексном дешифрировании изображений, имеющих различное отношение сигнал/шум. Сущность изобретения. по способу формирования оптимального по отношвнию сигнал/шум синтезированного изображения от комплекса оптикоэлектронных систем с синхронным линейно-строчным сканированием, включающему

Изобретение относится к способам расшифровки изображений путем сравнения двух и более изображений одного и того же участка и может быть использовано при комплексном дешифрировании изображений, имеющих различное отношение сигнал/шум.

Целью изобретения является повышение производительности.

На фиг,1 представлена схема вычисления значений дисперсии шума иэображений инфракрасных систем для устройства, с помощью которого может быть осуществлен предлагаемый способ; на фиг.2 — схема вы. Ж, 1800266 А1 совмещение исходных иэображений на общем экране устройства визуализации, измерение значения сигнала, вычисление и установку оптимальных значений коэффициентов для каждой из систем, вместо измерения непосредственно по изображениям производится аналитический расчет значения шума каждого пиксела (участка изображения) в каждой из систем, а определение сигнала производится для каждого пиксела в каждой из систем в виде разности измеряемых текущего и среднестатического значений уровня видеосигнала в каждой из систем. Данн ые операции позволя ют умен ьшить число получаемых на борту и обрабатываемых аэрофильмов, сократить сроки представления результатов дешифрирования, получить возможность передачи информации одновременно от нескольких систем по одному радиоканалу, а также оптимально синтезировать изображения всего регистрируемого участка аэроландшафта без предварительного обнаружения объекта. 6 ил. числения значений дисперсии шума изображений систем с фотоэмиссионным приемником излучения для устройства, с помощью которого может быть осуществлен предлагаемый способ; на фиг,3 — схема вычисления среднестатического значения уровня видеосигнала для устройства, с помощью которого может быть осуществлен предлагаемый способ; на фиг.4 — временная диаграмма, поясняющая работу схемы вычисления среднестатического значения уровня видеосигнала; на фиг.5 — схема, реализующая вычисление значений коэффициентов усиления для устройства, с помощью

1800266 которого может быть осуществлен предлагаемый способ; на фиг.6 — схема, реализующая установку коэффициентов и совмещение усиленных изображений на общем устройстве визуализации для устройства, с помощью которого может быть осуществлен предлагаемый способ, Предлагаемый способ реализует следующую последовательность операций, 1, Вычисление шумов, Как известно, уровень шума изображения, сформированного иконической системой, определяется шумом ее приемника излучения. Преобладающий тип шумов, присущий используемым в различных иконических системах типовым приемникам излучения, известен. Известны также аналитические выражения для расчета уровня этих шумов, Так, например, для инфракрасных иконических систем с использованием в качестве приемников излучения фоторезисторов (например, приемников излучения на основе соединения СбН9Те) преобладающим является тепловой шум, а выражение для определения квадрата его среднеквадратического значения (дисперсии) имеет вид:

N т=4КбТ п h, feK п (B), (1) где Кг=1,38 10, Д> К вЂ” постоянная Больцмана;

Т вЂ” температура приемника излучения, Rn — его сопротивление, Ом;

Л fe — полоса частот выходного сигнала приемника, Гц;

Kny — коэффициент усиления предусилителя фотоприемного устройства.

Для иконических систем с фотоэмиссионным приемником (телевизионных, лазерных), а также с приемниками, в которых используется явление фотопроводимости (например, на основе лавинных фотодиодов), преобладающим является дробовый шум. Величина дисперсии дробового шума определяется следующим выражением:

N o=2eiR H Afe=28URq 6 fe (В), (2) где е= 1,6 10, Кл — заряд электрона;

i — величина выходного тока приемника, А;

R, — сопротивление нагрузки, Ом;

U — выходной сигнал фотоприемного устройства, В, Таким образом, зная некоторые исходные параметры иконических систем и величину уровня видеосигнала, можно аналитически определить величину шума для каждого пиксела каждой иконической системы, 5

На фиг.1 представлена схема, с помощью которой может быть произведено вычисление значений дисперсии шума изображений, сформированных системами, для которых преобладающим является тепловой шум (для инфракрасных систем).

На фиг.1 приняты следующие обозначения; 1 — задатчик единичного электрического сигнала; 2 — умножитель на постоянный коэффициент (4 Ke); 3 — множительное устройство; 4 — множительное устройство; 5— множительное устройство; 6 — множительное устройство; 7 — задатчик значения Л 4;

8 — задатчик значения Т; 9 — задатчик значения R; 10 — квадратор; 11 — задатчик значения Клу.

На фиг.2 представлена схема, с помощью которой может быть произведено вычисление значений дисперсии шума изображений, сформированных системами, для которых преобладающим является дробовый шум (для телевизионных и лазерных систем). На вход схемы подается сигнал U; с фотоприемного устройства.

На фиг,2 приняты следующие обозначения; 1 — умножитель на постоянный коэффициент (2е); 2 — множительное устройство; 3 — множительное устройство; 4 — задатчик значения Л 4; 5 — задатчик значения R<.

2. Определение величин сигналов.

Распознавание объектов на изображениях производится по тоновому контрасту, т.е. по разности оптических плотностей изображения объекта и окружающего фона, Адекватной характеристикой оптической плотности изображения объекта (или произвольного пиксела) в видеосигнале является текущее значение уровня этого видеосигнала Ui, Для оптической плотности окружающего фона адекватной характеристикой в видеосигнале является среднестатическое значение уровня видеосигнала на участке этого видеосигнала, окружающем или непосредственно предшествующем текущему пикселу и превышающем размер пиксела на 1-2 порядка, Поэтому адекватной характеристикой тонового контраста в видеосигнале является разность этих величин, следовательно, величина сигнала $ для i-й иконической системы определяется для каждого пиксела этой системы как разность текущего значения уровня видеосигнала и среднестатического значения уровня видеосигнала этой системы.

На фиг.3 представлена схема, посредством которой может производиться вычисление среднестатического значения уровня видеосигнала иконической системы, 1800266

На фиг.4 показана временная диаграмма, поясняющая работу схемы вычисления среднестатического значения уровня видеосигнала. Входной сигнал 0» равен текущего значению уровня видеосигнала. Он поступает на отрицательный вход компаратора 1 (см.фиг,3), где сравнивается с сигналом, поступающим с цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 2 и одновременно являющимся выходным сигналом схемы

0в х. Исходным сигналом с ЦАП при включении схемы является некоторое произвольно заданное напряжение U>. Если входной сигнал U x отличен от 0з, то компаратор вырабатывает сигнал, который подается в схему управления счетчиком 3, а со схемы управления — на счетчик 4, который прибавляет к цифровому коду единицу, если

О»() Ug, и вычитает единицу, если О»((03.

Затем цифровой код поступает в ЦАП, где преобразуется в аналоговый сигнал, который является выходным для всей схемы выделения среднестатического уровня сигнала. В то же время этот сигнал поступает на положительный вход компаратора для сравнения с текущим значением уровня видеосигнала. При этом независимо от амплитуды входного сигнала счетчик изменяет величину цифрового кода сигнала только на единицу, ЦАП настраивается таким образом, чтобы величина выходного сигнала, соответствующая единица в цифровом коде, была примерно на 2 порядка меньше динамического диапазона входного сигнала. На схему управления счетчиком от генератора

5 импульсов подается импульсный код положительных импульсов с периодом следования, равным времени формирования одного пиксела.

Таким образом, значение сигнала для пиксела i-й иконической системы равно:

Si=UiBx 0!вых (B). (3)

3. Определение коэффициентов усиления пикселов.

Известно, что при сложении видеосигналов суммируются сигналы и дисперсии шумов. Если каждое i-e исходное изображение пиксела перед сложением усиливается с коэффициентом К;, то величина отношения сигнал/шум q. в синтезированном изображении пиксела определяется следующим выражением; и, к; s; (4)

1,, (К; Ni)

I 1 где $; — величина сигнала в i-м изображении;

Ni — величина шума в i-м изображении; и — — количество исходных изображений.

Критерием оптимальности выбора коэффициентов усиления К является макси5 мум отношения сигнал/шум в суммарном изображении.

Исследование функции (4) на экстремум с применением известного математического аппарата позволяет получить оптималь10 ные значения коэффициентов усиления исходных изображений, Если при определении оптимальных значений коэффициентов

К задаться условием, что сумма этих коэффициентов равна единице, т,е.

15 и ,, К = 1, =1 то выражение для определения коэффициента усиления в i-м канале имеет следующий вид: и

Я (5)

М,", и

;=1 М

При этих значениях коэффициентов усиления отношение сигнал/шум в синтезированном иэображении достигает максимально возможного значения и определяется формулой, которую можно получить подстановкой выражения (5) в выражение (4):

Ц =

i=1

На фиг,5 представлена схема вычисления, с помощью которого можно произвести расчет оптимальных flo отношению сигнал/шум значений коэффициентов усиления каждого пикселя каждой системы для

4п последующего сложения усиленных пикселов при получении синтезированных изображений.

На фиг,5 приняты следующие обозначе45 ния: 1 — приемник излучения иконической системы с предусилителем (фотоприемное устройство); 2 — схема вычисления среднестатического значения уровня видеосигнала (см.фиг.3); 3 — умножитель на постоянный коэффициент (-1); 4 — сумматор; 5 — схема вычисления значения дисперсии шума (см.фиг.1 и 2); 6 — делитель; 7 — сумматор; 8 — делитель, Показанная пунктиром связь между фотоприемным устройством 1 и вычислителем 5 значения дисперсии шума имеет место для иконических систем, в которых преобладающим является дробовый шум (телевизионных, лазерных).

1800266

4. Установка коэффициентов усиления пикселов и совмещение исходных изображений на общем устройстве визуализации.

На фиг.6 представлена схема устройства, реализующего эту операцию предлагаемого способа. На входы схемы подаются сигналы Ui с фотоприемных устройств, а также сигналы, соответствующие значениям коэффициентов усиления К из соответствующих вычислителей (см.фиг,1 и 2).

На фиг.6 приняты следующие обозначения: 1 — множительное устройство; 2 — сумматор; 3 — устройство формирования видеосигнала для устройства отображения;

4 — устройство отображения. В качестве устройства формирования видеосигнала и устройства отображения может быть использовано штатное оборудование используемых иконических систем, Использование предполагаемого способа даст возможность уменьшить число получаемых на борту и обрабатываемых аэрофильмов, сократить сроки представления результатов дешифрирования, передавать информацию одновременно от нескольких систем по одному радиоканалу, а также производить оптимальное синтезирование изображений не только одного предварительно обнаруженного объекта, а всего регистрируемого участка аэроланд5 шафта без предварительного обнаружения объекта, Формула изобретения

Способ формирования синтезированного изображения, включающий поочеред10 ное проецирование каждого исходного изображения на экран через соответствующий канал, определение значений сигнала и шума, установку коэффициента усиления для каждого канала и совмещение исходных

15 изображений, отличающийся тем,что, с целью повышения производительности, значения сигнала и шума в каждом канале определяют для каждого участка изображения, соответствующего элементу разреше20 ния канала с максимальным разрешением, дополнительно определяют среднестатическое значение уровня сигнала в каждом канале, а значение сигнала находят как разность измеренного текущего значения и

25 среднестатического значения уровня сигнала для соответствующего канала, 1800266 й.г. 3

IVIV \ ллв лил лл члл глл л ме

IVЛ Л

Л IVIV

IV IV IV лл . елл

Л IVIV

fV, IV IV IV

IVI V л;юллл 1Л вх .",т. 4

Ql

БЫХ

1800266

Фиг. 5 йт. 6

Редактор

Заказ 1156 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101 и

Й и с

Составитель С.Юмашев

Техред М,Моргентал Корректор А,Обручар