Способ идентификации точечных объектов

 

Использование: идентификация точечных объектов, преимущественно звезд. Сущность изобретения: излучение принимают, разлагают его в спектр, формируют изображение спектра и преобразуют его в видеосигнал, выделяют дополнительный пучок, формируют из него второе изображение в том же масштабе и преобразуют в видеосигнал с направлением развертки вдоль направления спектра. Определяют координаты объекта излучения в плоскости изображения и одновременно определяют по видеосигналу доминирующую длину волны в спектре, а затем по величине смещения доминирующей длины волны вдоль спектра относительно координат изображения источника судят о принадлежности объектов к спектральному классу объектов. Положение доминирующей длины волны определяют интегрированием видеосигнала вдоль спектра и его одновременным интегрированием с весом координаты каждой составляющей спектра и последующим делением интеграла с весом на первый интеграл. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к спектральному анализу, преимущественно к способам анализа излучения звезд. Может быть использован для идентификации удаленных локализованных источников при дистанционном зондировании, например при ночных наблюдениях.

Известны способы спектрального анализа излучения, заключающиеся в том, что принимают излучение, ограничивают его щелью, раскладывают в электромагнитный спектр в направлении перпендикулярном щели, формируют изображение спектра и преобразуют затем излучение в видеосигнал, по которому определяют характеристики принятого излучения [1] Недостатком известного способа является ограничение поля зрения щелью, что требует точного наведения и уменьшает число одновременно наблюдаемых объектов. Характеристика объекта в виде видеосигнала многомерного вектора приводит к многомерному анализу, что усложняет и увеличивает длительность анализа.

Наиболее близким по технической сущности является способ спектрального анализа, описанный в [2] Он заключается в том, что принимают излучение, раскладывают это излучение в электромагнитный спектр, формируют изображение этого спектра и затем преобразуют оптическое излучение в этом изображении в электрический видеосигнал, по которому определяют характеристики принятого излучения.

Недостатком является сложность характеристики излучения спектра видеосигналом в виде многомерного вектора, длительность и сложность последующего анализа в многомерном пространстве, необходимость запоминания всей конфигурации многопараметрического сигнала для анализа, усложнение процедур анализа с увеличением размерности.

Целью изобретения является упрощение характеристики и ускорение анализа.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе спектрального анализа излучения точечных объектов, содержащем операции приема излучения, разложения его в спектр, формирования изображения спектра и преобразования его в видеосигнал, по которому определяют состав излучения, введено выделение дополнительного пучка, формирование из него второго изображения в том же масштабе и преобразование в видеосигнал с направлением развертки вдоль направления спектра, определение координаты объекта излучения в плоскости изображения и одновременное определение по видеосигналу доминирующей длины волны в спектре, а затем по величине смещения доминирующей длины волны вдоль спектра относительно координат изображения источника судят о принадлежности объектов к спектральному классу объектов. Положение доминирующей длины волны определяют интегрированием видеосигнала вдоль спектра и его одновременным интегрированием с весом координаты каждой составляющей спектра и последующим делением интеграла с весом на первый интеграл.

Заявленные признаки способа образуют совокупность взаимосвязанных признаков, каждый из которых необходим, а все вместе они достаточны для достижения положительного эффекта. Их совместное использование позволяет получить способ спектрального анализа, обладающий новыми свойствами, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "новизна".

Сравнение с известными способами спектрального анализа не дало сходных технических решений, что говорит о существенных отличиях.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии предложения критерию "новизна".

Сравнение с другими техническими решениями позволяет сделать вывод о том, что некоторые из заявленных признаков известны и технике и применяются в том или ином сочетании в ряде известных технических решений. В частности, известна характеристика излучения эффективной длины волны [3] Однако совокупность отличительных признаков совместно с признаками известного технического решения, принятого за прототип приводит к достижению положительного эффекта и позволяет получить способ, обладающий новыми свойствами, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного способа критерию "новизна".

На фиг.1 показана схема возможной реализации способа. Устройство содержит входной объектив 1, светоделитель 2, коллимирующий объектив 3, дифракционную решетку 4, фокусирующий объектив 5, фотоприемники 6 и 7, каждый из которых связан со своими блоками определения координат звезды 8 и определение положения максимума в спектре 9, связанный с ним блок вычитания 10.

Способ осуществляют следующим образом. Входной объектив 1 формирует пучок излучения от звезд, который светоделителем 2 разделяют на два равнозначных пучка, один из которых формирует изображение звездного неба на фотоприемнике 7, а второй пучок коллимируется объективом 3 и разлагается в спектр излучения дифракционной решеткой 4, который объективом 5 отображается на фотоприемнике 6. Направление развертки на фотоприемнике 6 ориентируют вдоль направления разложения спектра решеткой 4, а направление развертки на фотоприемнике 7 ориентируют вдоль того же направления. Это обеспечивает соответствие координатных систем двух фотоприемников. При одинаковых масштабах проектирования изображения на фотоприемнике 7 и спектра на фотоприемник и одинаковой ориентации развертки изображений двух фотоприемников координатные системы двух изображений сопоставлены. В случае различия масштабов оптической проекции отождествление координат обеспечивается введением масштабного коэффициента.

Видеосигнал с фотоприемника 7 поступает в блок 8, где анализируют видеосигнал и по положению пика излучения определяют координату х положения звезды в поле изображения.

Видеосигнал с фотоприемника 6 поступает в блок 9, где из анализа профиля спектра излучения звезды определяют координату положения максимума излучения в спектре, оцениваемую в координатах изображения . Эта координата содержит составляющую положения звезды х и составляющую смещения максимума излучения x которая характеризует спектральный класс звезды. Поэтому в блоке 10 выполняют коррекцию за положение звезды путем вычитания x_λ=-x сигналов полученных с разных фотоприемников (6 и 7) при равенстве масштабов и соответствии координатных систем направлению разложения спектра излучения.

Таким образом формируют два сигнала х и x _λ один из которых характеризует положение звезды, а второй ее спектральный класс.

В качестве фотоприемников могут быть использованы, например, ПЗС линейки, которые ориентируют вдоль разложения матрицы. Для сохранения масштаба объективы 3 и 5 должны иметь одинаковые фокусные расстояния.

Блок 8 для определения координат может быть выполнен в виде счетчика тактовых импульсов с выходом через клапан, управляющий вход которого связан с сигнальным выходом линейки фотоприемника.

Блок 9 должен осуществить вычисления положения в соответствии с формулой где E_i величина сигнала для координаты x_i.

Физический смысл вычисления соответствует определению доминирующей длины волны λ из известной формулы λ Блок 9 должен содержать два сумматора сигналов с фотоприемника 6, один из которых подключен к нему непосредственно, а другой через блок умножения, второй вход которого подключен к счетчику тактовых импульсов. Выходы сумматоров подключены к двум входам делителя сигналов.

Полученные данные сравнивают с каталожными данными звезд для их идентификации.

Предложенный способ позволяет формировать одновременно с определением координат звезды ее спектральный признак, который сравнивают с каталожным и осуществляют распознавание ее принадлежности к спектральному классу. Способ позволяет повысить скорость распознавания по отношению к прототипу за счет одновременного анализа всех длин волн отсутствия множества изображений. Способ упрощает идентификацию, сводя все к одному параметру доминирующей длины волны излучения звезды, что имеет ясную связь со спектральным классом звезды.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТОЧЕЧНЫХ ОБЪЕКТОВ, заключающийся в том, что принимают излучение, раскладывают его в электромагнитный спектр, формируют его изображение, преобразуют затем в электрический видеосигнал, по которому определяют характеристики принятого излучения, отличающийся тем, что, с целью упрощения и ускорения анализа, при приеме излучения выделяют дополнительный пучок излучения, формируют из него изображение в том же масштабе, преобразуют в видеосигнал, направление развертки которого ориентируют вдоль направления разложения спектра, и определяют по нему в этом направлении координату объекта излучения в плоскости изображения, одновременно с этим определяют по видеосигналу положение доминирующей длины волны в спектре, а затем определяют величину смещения доминирующей длины волны вдоль спектра относительно координат изображения источника и по величине этого отклонения судят о принадлежности к спектральному классу объектов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения положения доминирующей длины волны интегрируют видеосигнал от излучения вдоль спектра и одновременно интегрируют его с весом координаты положения каждой монохроматической составляющей, а затем делят полученные значения на величину первого интеграла по спектру.

РИСУНКИ

Рисунок 1