Оптико-электронная станция кругового обзора



Оптико-электронная станция кругового обзора
Оптико-электронная станция кругового обзора

 


Владельцы патента RU 2428728:

Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод " имени Э.С. Яламова" (ОАО"ПО"УОМЗ) (RU)

Изобретение относится к области приборостроения, измерительной и информационной техники и может быть использовано в системах кругового сканирования или секторного обзора. Оптико-электронная станция кругового обзора содержит узел сканирующего (поворотного) зеркала, компенсатор разворота изображения, привод, объектив, матричное фотоприемное устройство (ФПУ) и электронный блок обработки сигналов. Дополнительно по ходу движения лучей введено устройство микросканирования, осуществляющее смещение изображения в плоскости ФПУ на одно элементарное поле зрения. В электронный блок обработки сигналов дополнительно введена функция сшивки кадров для получения изображения с увеличенным по углу места и азимуту разрешением. Устройство микросканирования выполнено в виде пластины из оптически прозрачного материала, расположенной перпендикулярно оптической оси, и привода микроподвижки (микроповорота). Технический результат заключается в улучшении передаточной функции оптического прибора и, как следствие, увеличении вероятности обнаружения целей при уменьшении массы и габаритов станции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области приборостроения, измерительной и информационной техники, а именно к оптико-электронным приборам, и может быть использовано в системах кругового сканирования или секторного обзора.

К оптико-электронным устройствам кругового сканирования или секторного обзора, работающим в пассивном режиме, предъявляются следующие требования:

- обеспечение достаточно широкого поля обзора по углу места (УМ);

- высокая точность определения координат источника излучения;

- высокая скорость обновления видеоинформации для минимизации времени обнаружения объекта;

- низкий уровень шума в устройствах преобразования оптического излучения в электрический сигнал.

В современных станциях кругового обзора пространства, обеспечивающих автоматическое обнаружение, сопровождение, распознавание и выдачу координат различных объектов, известен способ коррекции матричных фотоприемных устройств с микросканированием по патенту RU 2349053 С1, опубликованному 10.03.2009, заключающийся в смещении изображения вверх-вправо-вниз-влево в плоскости фотоприемного устройства (ФПУ) на величину полпикселя.

Недостатками устройства, реализующего такой способ увеличения разрешения, являются:

- невозможность формирования изображения при круговом сканировании поля обзора;

- необходимость использования двух устройств для микросканирования по двум координатам.

Известно также устройство кругового сканирования, обеспечивающее формирование изображения кругового поля (см. патент RU 2355005 С1, опубл. 10.05.2009 г.), которое по совокупности существенных признаков является наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению и состоит из узла поворотного (сканирующего) зеркала, устройства разворота изображения, привода этих узлов, объектива, матричного ФПУ и электронного блока обработки сигналов.

Недостатками данного устройства являются:

- низкая величина разрешения формируемого изображения,

- низкая вероятность обнаружения точечных объектов.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в увеличении разрешения формируемого изображения.

Технический результат настоящего изобретения заключается в улучшении передаточной функции оптического прибора и, как следствие, увеличении вероятности обнаружения целей.

Для достижения указанного технического результата в оптико-электронной станции кругового обзора, содержащей узел со сканирующим (поворотным) зеркалом, устройство компенсации разворота изображения, привод этих узлов, объектив, матричное ФПУ и электронный блок обработки сигналов,

- дополнительно по ходу движения лучей введено устройство микросканирования, осуществляющее смещение изображения в плоскости ФПУ на полпикселя или одно элементарное поле зрения (один чувствительный элемент (ЧЭ) матрицы ФПУ),

- в электронный блок обработки сигналов введена функция сшивки кадров для получения изображения с увеличенным по углу места и азимуту разрешением,

- устройство микросканирования выполнено в виде расположенной перпендикулярно оптической оси пластины из оптически прозрачного материала и привода микроподвижки (микроповорота) либо в виде зеркала, ломающего оптическую ось, и привода микроподвижки (микроповорота),

- электронный блок обработки сигналов выполнен в виде печатной платы на базе цифровой микросхемы ПЛИС с аппаратной реализацией алгоритма калибровки чувствительности ФПУ и сшивки кадров (формирования кадров с увеличенным разрешением).

В описанном устройстве указанный технический результат достигается всей совокупностью существенных признаков, в том числе:

- за счет ввода в оптическую схему дополнительного устройства микросканирования по УМ и реализации в электронном блоке обработки сигналов функции сшивки кадров увеличивается разрешение формируемого изображения по УМ, отпадает необходимость в использовании габаритного механизма переключения поля зрения по углу места,

- в результате непрерывного кругового движения сканирующего зеркала обеспечивается горизонтальное смещение изображения в плоскости ФПУ, благодаря чему появляется возможность формировать смещенные по азимуту кадры с их последующей сшивкой без задействования дополнительного механического устройства азимутального микросканирования. То есть функция сканирования и микросканирования по азимуту выполняется одним устройством - сканирующим зеркалом.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлена функциональная схема станции кругового обзора,

на фиг.2 представлена схема формирования полного кадра из отдельных кадров, формируемых ФПУ.

Оптико-электронная станция кругового обзора содержит узел сканирующего поворотного зеркала 1 (фиг.1), компенсатор разворота изображения 2, привод 3, объектив 4, матричное ФПУ 5 и электронный блок обработки сигналов 6. Дополнительно по ходу оптических лучей введено устройство микросканирования 7. Устройство микросканирования 7 осуществляет смещение изображения в плоскости ФПУ на одно элементарное поле зрения по УМ (фиг.2). В электронный блок обработки сигналов 6 кроме алгоритма калибровки чувствительности ФПУ дополнительно введена функция сшивки кадров от ФПУ для формирования полного кадра с увеличенным по углу места и азимуту разрешением.

Устройство микросканирования 7 (фиг.1) выполнено в виде пластины из оптически прозрачного материала, которая установлена перпендикулярно оптической оси, и привода микроподвижки (микроповорота). Возможно исполнение устройства микросканирования 7 в виде зеркала, ломающего оптическую ось, и привода микроподвижки (микроповорота).

Функция сшивки кадров реализуется аппаратно в ПЛИС. Электронный блок обработки сигналов выполнен в виде печатной платы на базе цифровой микросхемы ПЛИС с аппаратной реализацией алгоритма калибровки чувствительности ФПУ и сшивки кадров (формирования кадров с увеличенным разрешением).

Работает устройство следующим образом.

Сканирующее зеркало 1 (фиг.1) вращается вокруг вертикальной оси станции, направляя излучение обозреваемого по азимуту поля через объектив 4, компенсатор разворота изображения 2 и устройство микросканирования 7 в ФПУ 5. Чтобы изображение не вращалось относительно плоскости ФПУ 5, привод 3 вращает компенсатор 2 со скоростью в 2 раза меньше, чем скорость вращения сканирующего зеркала 1.

Изображение движется в плоскости чувствительных элементов ФПУ 5 (не показано) вдоль короткой стороны матрицы ФПУ 5, соответственно размер поля зрения по УМ определяется большей стороной матрицы ФПУ 5. Периодически сигналы с матрицы считываются с ФПУ 5 и подаются на дальнейшую обработку в электронный блок обработки сигналов 6.

Чтобы получить увеличенное разрешение поля обзора по углу места используется микроповорот исполнительного органа (пластины или ломающего зеркала) устройства микросканирования 7 (не показаны). При этом создается периодическое смещение изображения в плоскости ФПУ 5 на величину, равную размеру ЧЭ, вдоль длинной стороны матрицы ФПУ 5 (см. фиг.2).

Для увеличения разрешения по азимуту используется непрерывное движение СЗ, но период выборки сигналов из ФПУ при этом меняется и условно подразделяется на короткий период и увеличенный период.

Сначала следует короткий период для обеспечения требуемой величины смещения изображения в плоскости ФПУ на величину в один ЧЭ, затем увеличенный период и снова короткий период и т.д.

Увеличенный период может принимать значение, равное от одного короткого периода до величины, при которой изображение в плоскости ФПУ смещается на величину не более b/2, где b - размер короткой стороны матрицы.

Каждая из выборок дает кадры изображения поля обзора, в которых изображения смещены относительно друг друга на определенные величины таким образом, что при наложении кадров друг на друга с учетом смещения получается изображение поля обзора с удвоенным (по сравнению с вариантом без микросканирования) значением разрешения по азимуту и углу места.

Сортировка кадров, считанных из ФПУ, и формирование изображения поля обзора с повышенным разрешением выполняется в электронном блоке обработки сигналов 6.

Предлагаемое компоновочное решение оптико-электронной станции кругового обзора позволяет изготавливать изделия с уменьшенными массогабаритными показателями и стоимостью. При этом улучшается передаточная функция оптического прибора, а также увеличивается вероятность обнаружения целей при повышенной надежности работы станции.

1. Оптико-электронная станция кругового обзора, содержащая узел сканирующего зеркала, компенсатор разворота изображения, привод, объектив, матричное фотоприемное устройство (ФПУ) и электронный блок обработки сигналов, отличающаяся тем, что дополнительно, по ходу движения лучей, введено устройство микросканирования, осуществляющее смещение изображения в плоскости ФПУ на одно элементарное поле зрения, а в электронный блок обработки сигналов добавлена функция сшивки кадров для получения изображения с увеличенным по углу места и азимуту разрешением.

2. Станция кругового обзора по п.1, отличающаяся тем, что устройство микросканирования выполнено в виде пластины из оптически прозрачного материала, расположенной перпендикулярно оптической оси, и привода микроподвижки (микроповорота) либо в виде зеркала, ломающего оптическую ось, и привода микроподвижки (микроповорота).

3. Станция кругового обзора по п.1, отличающаяся тем, что электронный блок обработки сигналов выполнен в виде печатной платы на базе цифровой микросхемы ПЛИС с аппаратной реализацией алгоритма калибровки чувствительности ФПУ и сшивки кадров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к оптическим системам, формирующим информационное поле пучком оптических лучей. .

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Изобретение относится к системам отклонения луча и может быть использовано в оптико-механических устройствах для управления лазерным лучом. .

Изобретение относится к области квантовой электроники и лазерно-оптических систем. .

Изобретение относится к оптоэлектронной технике, в частности к устройствам для изменения углового положения оптического луча. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может найти применение в оптико-электронных приборах. .

Изобретение относится к устройствам оптического сканирования и формирования изображения и может быть использовано в лазерных печатающих устройствах, копировальных устройствах и т.п.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для наблюдения за объектами внешней среды. .

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано в тепловизионных приборах, регистрирующих тепловое излучение в средней и дальней ИК области спектра при использовании многоэлементных приемников излучения.

Изобретение относится к многолучевым сканирующим устройствам и может быть использовано в устройстве формирования изображения, таком как лазерный принтер, проектор и т.п

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам диффузионной флуоресцентной томографии

Изобретение относится к области оптоэлектронного приборостроения и лазерной техники и может быть использовано в технологических установках, техническом зрении, лазерной локации и т.п

Изобретение относится к оптическому приборостроению и, в частности, к устройствам сканирования и стабилизации изображения окружающего пространства, сформированного оптической системой на матричных фотоприемных устройствах (МФПУ), в широком диапазоне угловых скоростей и может быть использовано при создании систем кругового обзора, сканирующих и следящих устройств в комплексах обнаружения и сопровождения объектов

Изобретение относится к лазерным системам обработки материалов

Изобретение относится к области оптического приборостроения и предназначено для получения с космических аппаратов спектрозональных изображений поверхности Земли и облачного покрова, а также для мониторинга тепловых аномалий. Сканирующее устройство включает как минимум одну оптико-механическую систему, каждая из которых содержит: плоское сканирующее зеркало с отражающим покрытием, совершающее движение по заданной программе с помощью привода; N информационных оптических блоков оптического диапазона спектра, где N - целое число ≥1; блоки радиометрической калибровки для информационных оптических блоков среднего и дальнего инфракрасных диапазонов спектра; компарирующий оптический блок, формирующий изображение в среднем или дальнем инфракрасном диапазоне спектра; имитаторы абсолютно черного тела на основе фазового перехода чистых металлов и эвтектических сплавов; блоки радиометрической калибровки для информационных оптических блоков видимого и ближнего инфракрасных диапазонов спектра, каждый из которых содержит объектив, фильтр, стабилизированный источник излучения. Технический результат - повышение радиометрической точности аппаратуры дистанционного зондирования Земли. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к системам формирования изображения, устанавливаемым на вращающемся основании. Способ сканирования поля яркости включает прием излучения объекта фотооптической системой (ФОС) с двумерным матричным приемником (ДМП), преобразование излучения в электрические сигналы, накопление сигналов с элементов ДМП, считывание их и обработку. При приеме излучения объекта ФОС при вращении ДМП осуществляют вращение изображения поля яркости на частоте и в направлении вращения ДМП. Способ сканирования поля яркости осуществляется с помощью ФОС, которая содержит последовательно соединенные объектив, включающий установленные по ходу лучей входное окно, главное зеркало и корректирующую линзу, установленный в фокальной плоскости объектива ДМП и блок обработки сигналов с ДМП. В объективе между главным зеркалом и корректирующей линзой установлена призма с приводом вращения, причем выход привода вращения соединен со вторым входом призмы. Между дополнительно установленным датчиком угла вращения ДМП и приводом вращения включен блок переноса сигнала на половинную частоту ДМП. Технический результат: обеспечение соответствия между условными элементами поля яркости и двумерным матричным приемником во вращающихся в полете ЛА. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх