Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра



Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра
Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра

 


Владельцы патента RU 2543985:

Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (сокращенно ЗАО "МНИТИ") (RU)

Изобретение относится к области прикладного телевидения. Техническим результатом является повышение разрешающей способности телевизионных изображений и обеспечение возможности оперативного изменения зон регистрации лучистого потока для наблюдения объектов в разных спектральных участках оптического спектра. Результат достигается посредством формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра, включающего регистрацию входного лучистого потока F′(λ) внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, образование из него трех отдельных лучистых потоков F1(λ), F2(λ) и F3(λ), формирование в первом канале лучистого потока F1(λ) видимой части спектра видеосигналов цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), формирование во втором канале лучистого потока F2(λ) видимой и ближней инфракрасной областей спектра видеосигналов спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t), формирование в третьем канале на основе лучистого потока F3(λ) тепловой инфракрасной области спектра видеосигналов тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t), при этом, до формирования сигналов изображения в первом канале лучистый поток F1(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, во втором канале лучистый поток F2(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, а в третьем канале лучистый поток F3(λ) расщепляют дополнительно на два идентичных потока, затем каждый отдельный поток пропускают через отдельный оптический фильтр, при этом спектральная характеристика оптического фильтра для первого канала соответствует зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (B) области видимой части спектра, для второго канала спектральная характеристика оптического фильтра соответствует выбранным зонам регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, для третьего канала соответствует зонам регистрации Δλ4 и Δλ5 в тепловом инфракрасном участке спектра, затем осуществляют раздельное преобразование каждого лучистого потока в сигнал изображения, после чего полученные группы видеосигналов для первого, второго и третьего каналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную обработку видеосигналов и гамма-коррекцию видеосигналов, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t) спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) используют для совместной их обработки, при этом осуществляют операции вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие, затем исходные и вновь сформированные видеосигналы отображают на экранах видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений и автоматического анализа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области прикладного телевидения и может найти применение для видеонаблюдения и анализа объектов окружающего пространства. Оно предусматривает совместное формирование черно-белых, цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений путем регистрации и преобразования лучистого потока видимой, ближней и тепловой инфракрасной области спектра в сигналы телевизионных изображений. Может быть использовано в системах технического зрения, для решения задач распознавания и идентификации объектов многокомпонентных изображений.

Для наблюдения объектов земной поверхности с летательных аппаратов (ЛА) используют различные типы оптико-электронных и телевизионных (далее - ТВ) систем. Они осуществляют регистрацию лучистого (светового) потока внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn. Принципы раздельного формирования видеосигналов с помощью отдельных черно-белых, цветных и спектрозональных ТВ камер, а также с использованием тепловизионных (ТПВ) камер для визуального анализа изображений объектов нашли должное отражение в отечественной и зарубежной литературе [1-6].

Для формирования черно-белых и цветных ТВ изображений используется регистрация светового потока в видимой области спектра. В передающем тракте ТВ системы осуществляется формирование сигналов изображения и их обработка, а в приемном тракте их отображение на экране видеоконтрольных устройств в виде черно-белых или цветных изображений [1, 2]. Спектрозональные ТВ изображения могут быть сформированы путем регистрации лучистого (светового) потока в ультрафиолетовой (УФ), видимой (ВИ) и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра [3]. Информативность таких изображений может быть значительно выше (в десятки раз) по сравнению с цветными RGB изображениями и особенно при различении объектов земной поверхности, имеющих одинаковые пространственные признаки (по форме, размеру и т.д.) [4].

ТВ наблюдение объектов в ночное время суток можно осуществлять путем регистрации лучистого потока в тепловой части ИК области спектра в спектральных участках 3-5 мкм и 8-12 мкм [5]. На сегодня существуют большой класс устройств тепловидения, в которых для регистрации излученного лучистого потока от объектов используют матричные фотоприемники, работающие в вещательном ТВ формате, что делает такие системы в ряде случаев незаменимыми для наблюдения объектов земной поверхности в ночное время суток даже в черно-белом виде. Формируемые сигналы могут представляться в аналоговом или цифровом виде.

Принцип построения систем вещательного телевидения с цифровой обработкой сигналов показан в работах [4, 7]. На основе трех аналоговых ТВ сигналов основных цветов UR, UG, UB получаемых путем регистрации светового потока в видимой части спектра, осуществляют формирование одного яркостного U Y ' и двух цветоразностных сигналов U R Y ' и U B Y ' . Далее осуществляют их преобразование и в цифровую форму путем выполнения операций их аналого-цифрового преобразования, мультиплексирование цифрового сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов, а также отдельно сформированных цифровых синхросигналов, для их последующей передачи по каналу связи в последовательном коде. В приемной части ТВ системы - осуществляются обратные операции преобразования сигналов с формированием исходных аналоговых ТВ сигналов UR, UG, UB и сигналов синхронизации. Далее, получаемые сигналы отображаются на экране ТВ приемника.

В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения по совокупности признаков и операций над сигналами принят способ формирования и отображения цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений [8] по заявке в Роспатент №2013124348 от 28.05.2013 г. Суть способа сводится к следующему. Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра включает регистрацию входного лучистого потока F′(λ) внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, образование из него трех отдельных лучистых потоков F1(λ), F2(λ) и F3(λ), формирование в первом канале лучистого потока F1(λ) видимой части спектра видеосигналов цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), формирование во втором канале лучистого потока F2(λ) видимой и ближней инфракрасной областей спектра видеосигналов спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t), формирование в третьем канале на основе лучистого потока F3(λ) тепловой инфракрасной области спектра видеосигналов тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t).

Для формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений предусматривается регистрация лучистого потока внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, его расщепление на два идентичных потока. После расщепления входного лучистого потока на два идентичных потока, их пропускают через два оптических фильтра, первый из которых имеет спектральную характеристику, охватывающую спектральный участок в видимой области спектра от 0,38 до 0,76 мкм, и на выходе первого фильтра образуют лучистый поток F1(λ), а спектральная характеристика второго оптического фильтра охватывает спектральный участок в видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра от 0,38 до 2,5 мкм и на выходе второго оптического фильтра образуют лучистый поток F2(λ).

Далее первый лучистый поток F1(λ) проецируют на первый многосигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные цветные фильтры вида RGB, соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимого участка спектра, затем световые потоки FR(λ), FG(λ) и FB(λ) преобразуют в видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t).

Второй лучистый поток F2(λ) проецируют на второй многосигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″, имеющий на поверхности фотоприемника мозаичные спектрозональные оптические фильтры со своей спектральной характеристикой, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней ИК области спектра, где после спектрозональных оптических фильтров лучистые потоки F(Δλ1), F(Δλ2) и F(Δλ3) преобразуют в видеосигналы спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t).

По данному способу дополнительно организуется третий канал, внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, для чего входной лучистый поток F′(λ) пропускают через инфракрасный объектив, спектральная характеристика которого охватывает тепловой участок ИК области спектра, и образуют лучистый поток F3(λ), который проецируют на третий двухсигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″ и преобразуют его в видеосигналы тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t), соответствующие зонам регистрации Δλ4 3-5 мкм и Δλ5 8-12 мкм теплового участка ИК2 и ИК3 областей спектра.

Полученные группы видеосигналов усиливают, преобразуют аналоговые сигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки видеосигналов, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) используют для их совместной обработки путем использования операций вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие и выполняют другие операции, далее исходные и вновь сформированные видеосигналы одновременно или последовательно отображают на экране видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений, а также используют сформированные видеосигналы для автоматического анализа видеоинформации.

Недостатком рассмотренного способа, во-первых, является уменьшение разрешаемой способности ТВ изображения за счет использования двухсигнальных и многосигнальных преобразователей ″лучистый (световой) поток-сигнал″. Если в исходной фотоприемной матрице максимально возможное число светочувствительных элементов разложения может быть равно величине Z2, то для такой же многосигнальной фотоприемной матрицы ее значение равно величине Z2/m, где m - число формируемых сигналов изображения.

Во-вторых, при использовании многосигнальных преобразователей ″лучистый (световой) поток-сигнал″ изменение спектральной характеристики оптических фильтров для выбора других зон регистрации лучистого (светового) потока требует замены самой фотоприемной матрицы, что не обеспечивает оперативности формирования сигналов ТВ изображений для разных зон регистрации и выбранных спектральных участков.

Технический результат - повышение разрешаемой способности телевизионных изображений и обеспечение возможности оперативного изменения местоположения зон регистрации лучистого потока для наблюдения объектов в разных спектральных участках оптического спектра.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра, включающем регистрацию входного лучистого потока F′(λ) внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, образование из него трех отдельных лучистых потоков F1(λ), F2(λ) и F3(λ), формирование в первом канале лучистого потока F1(λ) видимой части спектра видеосигналов цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), формирование во втором канале лучистого потока F2(λ) видимой и ближней инфракрасной областей спектра видеосигналов спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t), формирование в третьем канале на основе лучистого потока F3(λ) тепловой инфракрасной области спектра видеосигналов тепловидения UΔλ4(λ) и UΔλ5(t), согласно изобретению до формирования сигналов изображения в первом канале лучистый поток F1(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, во втором канале лучистый поток F2(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, а в третьем канале лучистый поток F3(λ) расщепляют дополнительно на два идентичных потока, затем каждый отдельный поток пропускают через отдельный оптический фильтр, при этом спектральная характеристика оптического фильтра для первого канала соответствует зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимой части спектра, для второго канала спектральная характеристика оптического фильтра соответствует выбранным зонам регистрации Δλ1, Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, для третьего канала соответствует зонам регистрации Δλ4 и Δλ5 в тепловом инфракрасном участке спектра, затем осуществляют раздельное преобразование каждого лучистого потока в сигнал изображения, после чего полученные группы видеосигналов для первого, второго и третьего каналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную обработку видеосигналов и гамма-коррекцию видеосигналов, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) используют для совместной их обработки, при этом осуществляют операции вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие, затем исходные и вновь сформированные видеосигналы отображают на экранах видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений и автоматического анализа.

Способ может осуществляться таким образом, что для второго и третьего каналов формирования сигналов изображений используют спектральные характеристики оптических фильтров за счет их смены механическим путем.

Способ может осуществляться таким образом, что для второго и третьего каналов формирования сигналов изображений используют оптические фильтры с изменяющейся спектральной характеристикой электронным путем.

Способ может осуществляться таким образом, что ширина зон регистрации Δλ1, Δλ2, Δλ3, Δλ4 и Δλ5 выбирают из условий дифференциального или интегрального методов регистрации лучистого потока для определения спектральной характеристики оптических фильтров.

В отличие от известного способа формирования и отображения цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений, включающего регистрацию лучистого потока F′(λ), внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, его расщепление на два лучистых потока F1(λ) и F2(λ), проекцию первого потока F1(λ) на первый многосигнальный преобразователь ″лучистый (световой) поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные цветные фильтры вида RGB, соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимого (ВИ) участка спектра и преобразуют их в видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), а лучистый поток F2(λ) проецируют на второй многосигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные оптические фильтры со своей спектральной характеристикой, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ1, Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в ВИ и ближней ИК области спектра, преобразуют во времени в видеосигналы спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t), кроме того, организуют третий канал внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, для чего входной лучистый поток F′(λ) пропускают через инфракрасный объектив, спектральная характеристика которого охватывает тепловой участок ИК области спектра и образуют лучистый поток F3(λ), который проецируют на третий двухсигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″ и преобразуют его в видеосигналы тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t), соответствующие зонам регистрации Δλ4 3-5 мкм и Δλ5 8-12 мкм теплового участка ИК2 и ИК3 областей спектра, для чего до формирования сигналов изображения в первом канале лучистый поток F1(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, во втором канале лучистый поток F2(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, а в третьем канале лучистый поток F3(λ) расщепляют дополнительно на два идентичных потока, затем каждый отдельный поток пропускают через свой оптический фильтр, спектральная характеристика которых для первого канала соответствует зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимого участка спектра, для второго канала соответствует выбранным зонам регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, для третьего канала соответствует зонам регистрации Δλ4 и Δλ5 в тепловом инфракрасном участке спектра, затем осуществляют раздельное преобразование каждого лучистого потока в сигнал изображения, после чего полученные группы видеосигналов для первого, второго и третьего каналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки видеосигналов, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) используют для совместной их обработки, для чего осуществляют операции вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие и выполняют другие операции, связанные с повышением информативности наблюдаемых изображений, далее исходные и вновь сформированные видеосигналы параллельно или последовательно отображают на экране видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений, а также используют сформированные видеосигналы для автоматического анализа видеоинформации.

В данном способе ширина зон регистрации Δλ1, Δλ2, Δλ3, Δλ4 и Δλ5 может выбираться из условий дифференциального или интегрального методов регистрации лучистого потока - относительно узкой или широкой, соответственно и будет определяться спектральной характеристикой выбираемых оптических фильтров.

Использование предлагаемого способа охватывает все возможные зоны регистрации лучистого потока в спектральном интервале длин волн λ1 до λn и получаемая информация обладает большей разрешаемой способностью в ТВ изображениях. При этом формируются видеосигналы цветных ТВ изображений UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозональных ТВ изображений UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловизионных изображений UΔλ4(t) и UΔλ5(t).

Объединение двух или нескольких изображений, получаемых в разных участках и зонах оптического спектра (например, видимой и тепловой), позволяет сформировать результирующее изображение, обладающее большей разрешающей способностью для различения и селекции заданных объектов. В первую очередь, для этого могут быть использованы различные арифметические операции. Например, операция вычитания или суммирования между собой амплитудных значений видеосигналов всего ТВ изображения или определенных его частей, которые позволяют формировать новые изображения с большей информативностью по сравнению с отдельными изображениями.

Далее это могут быть операции инверсии видеосигналов и изменения коммутации сигналов на входы цветного ВКУ, использование методов разделения высокочастотной и низкочастотной составляющих видеосигналов, методов сегментации, выделения контуров, прямых линий, объектов заданной формы, динамичных объектов, сравнения текущих сигналов с эталонными и т.д.

Реализация предлагаемого способа формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений представлена на фиг.1.

Позиции:

1 - объектив;

2 - устройство расщепления лучистого (светового) потока на два идентичных потока;

3 - устройство расщепления лучистого (светового) потока на три идентичных потока;

4 - оптические фильтры (далее - ОФ);

5 - преобразователи ″лучистый (световой) поток-сигнал″ (ТВ датчики);

6 - синхрогенератор;

7 - блок цифровой обработки сигналов;

8 - блок коммутации цифровых сигналов;

9 - блок отображения видеоинформации;

10 - блок автоматической регистрации сигналов с вычислительным устройством;

11 - формирователь управляющих сигналов;

12 - блок управления.

Синхрогенератор 6 формирует необходимые строчные, кадровые импульсы и управляющие импульсы заданной длительности и частоты, которые используются для развертки изображения в ТВ датчиках, преобразователях лучистого потока в электрический сигнал изображения, для раздельной и совместной цифровой обработки сигналов в блоках 7 и 8, а также в блоках 9, 10, 11 и 12. В качестве ТВ датчиков 51 52, …58 могут быть использованы ПЗС матрицы или КМОП фотоприемники или другие преобразователи лучистого потока в электрический сигнал изображения с высоким разрешением и работающими в ВИ, ближней ИК и тепловой ИК областях спектра.

В ТВ системе (фиг.1) общий входной лучистый поток F′(λ), пройдя объектив 11 и устройство расщепления лучистого (светового) потока 21, разбивается на два идентичных потока, первый из которых проходит через устройство расщепления лучистого (светового) потока 31 на три идентичных потока, охватывающих спектральный участок в видимой области спектра от 0,38 до 0,76 мкм и на выходе ОФ 41 образуется лучистый поток F1(λ), на выходе ОФ 42 образуется лучистый поток F2(λ) и на выходе ОФ 43 образуется лучистый поток F3(λ), соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (B) областях ВИ участка спектра, после которых лучистый поток F1(λ), F2(λ) и F3(λ) преобразуют в видеосигналы первичных цветов блок совместной обработки и коммутации цифровых сигналов с использованием преобразователей лучистого потока в электрический сигнал изображения 51, 52 и 53.

В то же время после устройства расщепления лучистого (светового) потока 21 второй лучистый поток проходит через устройство расщепления лучистого (светового) потока 32 и разбивается на три идентичных потока, охватывающих спектральный участок в видимой и ближней ИК области спектра от 0,38 до 2,5 мкм, и на выходе ОФ 44 образуется лучистый поток F4(λ), на выходе ОФ 45 образуется лучистый поток F5(λ) и на выходе ОФ 46 лучистый поток F6(λ), соответствующие зонам регистрации лучистого потока, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в ВИ и ближней ИК области спектра. После ОФ 4 лучистые потоки F(Δλ1), F(Δλ2) и F(Δλ3) преобразуются с использованием преобразователей лучистого потока в электрический сигнал изображения 54, 55 и 56 в спектрозональные видеосигналы UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t).

В данной схеме (фиг.1) имеется третий канал для формирования сигналов изображения в тепловой ИК области спектра. Для этого входной лучистый поток F(λ) пропускают через инфракрасный объектив 12, спектральная характеристика которого охватывает спектральный участок в тепловой ИК области спектра. Устройство расщепления лучистого потока 22 разбивает входной поток F(λ) на два идентичных потока, первый из которых проходит через ОФ47, образуется лучистый поток F7(λ), на выходе ОФ 48 образуется лучистый поток F8(λ), соответствующие зонам регистрации Δλ4 (3-5 мкм) и Δλ5 (8-12 мкм) тепловой ИК области спектра.

После осуществления указанных операций над сигналами,, все сформированные видеосигналы преобразуют в цифровую форму в блоке раздельной цифровой обработки сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений 7. В этом блоке проходит предварительное усиление аналоговых сигналов, их преобразование в цифровую форму с формированием двоичных сигналов в многоразрядном коде. Осуществляется цифровая коррекция сигналов (гамма-коррекция, апертурная коррекция) и другие виды цифровой обработки видеосигналов.

С выхода блока 7 видеосигналы поступают на блок совместной цифровой обработки и коммутации сигналов 8, с выхода которого видеосигналы поступают на входы блоков 9 и 10.

С блока 12 поступают управляющие сигналы на входы блоков 7, 8, 9 и 10. Они задают алгоритм раздельной и совместной обработки цифровых видеосигналов для группы сигналов телевизионного, спектрозонального и тепловизионного каналов, а также различные варианты подачи исходных и вновь сформированных видеосигналов на входы блока отображения видеоинформации, который может включать один или несколько цветных видеоконтрольных устройств (ВКУ). Кроме того, также осуществляется подача видеосигналов на вход блока автоматической регистрации сигналов с вычислительным устройством 10. Формируемые сигналы с выхода блока 10 поступают на формирователь управляющих сигналов 11, с выхода которого сигналы могут подаваться на исполнительное устройство. Наличие блока 10 позволяет решать задачи, связанные с автоматическим обнаружением и распознаванием объектов в поле зрения ТВ системы, наделенных определенными спектрально-энергетическими и пространственными признаками, осуществлять вычисление их параметров и т.д.

Отличительной особенностью данного способа по сравнению с аналогом [8] является то, что оптические фильтры 4 и их спектральные характеристики во втором и третьем каналах могут при необходимости изменяться механическим или электронным путем. Такая операция позволит повысить достоверность селекции и различения объектов по спектрально-энергетическим признакам и улучшить информативность наблюдения объектов за счет использования других зон (участков) оптического спектра.

В блоке совместной обработки и коммутации цифровых сигналов 8 могут использоваться различные операции над видеосигналами. Рассмотрим некоторые из них. Так, например, на основе видеосигналов первичных цветов UR(t), UG(t) и UB(t), в соответствии с известным выражением может быть сформирован яркостный сигнал изображения, характеризующий сигнал черно-белого телевидения:

На входы RGB цветного ВКУ спектрозональные видеосигналы UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) могут подаваться в различной последовательности и полярности. При этом для каждого варианта принятой комбинации зональных видеосигналов получается 8 вариантов их подачи с инверсией видеосигналов. В общей сумме получается, что спектрозональное изображение трех зон регистрации может быть отображено в N=6·8=48 вариантах цветных спектрозональных изображений, каждое из которых отображает объекты в своем сочетании цветов по полю изображения.

При отображении спектрозональных ТВ изображений для визуального анализа всегда можно подобрать такие сочетания цветов для объектов некоторого их множества, которые позволят осуществить достоверное разделение и селекцию объектов заданного класса на фоне других объектов. С другой стороны, имеющийся выбор варианта коммутации зональных видеосигналов и их инверсии позволяет расширить варианты отображения видеоинформации в условных цветах для селекции и анализа определенных классов объектов.

На основе ТВ изображений наблюдаемых объектов в блоке 10 могут быть определены различные параметры объектов - размер, дальность, скорость движения, координаты, углы рыскания и тангажа и т.д. [4].

Источники информации

1. Учебник для вузов / В.Е. Джакония, А.А. Гоголь, Я.В. Друзин и др.: Под ред. В.Е. Джаконии. - М.: Радио и связь, 2000. - 640 с.: ил.

2. Никитин В.В., Цыцулин А.К. Телевидение в системах физической защиты: Учебное пособие. - СПб., Изд-во СПбГТЭУ ″ЛЭТИ″, 2001. - 135 с.

3. Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Спектральная селекция оптических изображений. Ташкент: Фан, 1987. - 108 с.

4. Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С., Сагдуллаев Т.Ю. Видеоинформационные технологии систем связи. М.: Изд-во ″Спутник+″, 2011. - 296 с.

5. Алеев P.M. Несканирующие тепловизионные приборы / Р.М. Алеев, В.П. Иванов, В.А. Овсянников. - Казань: Изд-во Каз. Ун-та, 2004. - 228 с.

6. Патент РФ №2374783, МПК H04N 7/18 // авт. Вилкова Н.Н., Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С., опубл. 27.11.2009 г.

7. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 224 с.: ил.

8. Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений / Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С. Заявка №2013124348 от 28.05.2013 г.

1. Способ формирования сигналов ТВ изображений различных участков спектра, включающий регистрацию входного лучистого потока F(λ) внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, образование из него трех отдельных лучистых потоков F1(λ), F2(λ) и F3(λ), формирование в первом канале на основе лучистого потока F1(λ) видимой части спектра видеосигналов цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), формирование во втором канале на основе лучистого потока F2(λ) видимой и ближней инфракрасной областей спектра видеосигналов спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t), формирование в третьем канале на основе лучистого потока F3(λ) тепловой инфракрасной области спектра видеосигналов тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t), отличающийся тем, что до формирования сигналов изображения в первом канале лучистый поток F1(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, во втором канале лучистый поток F2(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, а в третьем канале лучистый поток F3(λ) расщепляют дополнительно на два идентичных потока, затем каждый отдельный поток пропускают через свой оптический фильтр, спектральная характеристика которых для первого канала соответствует зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимого участка спектра, для второго канала соответствует выбранным зонам регистрации Δλ1, Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, для третьего канала соответствует зонам регистрации Δλ4 и Δλ5 в тепловом инфракрасном участке спектра, затем осуществляют раздельное преобразование каждого лучистого потока в сигнал изображения, после чего полученные группы видеосигналов для первого, второго и третьего каналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки видеосигналов, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) используют для совместной их обработки, для чего осуществляют операции вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие и выполняют другие операции, связанные с повышением информативности наблюдаемых изображений, далее исходные и вновь сформированные видеосигналы параллельно или последовательно отображают на экране видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений, а также используют сформированные видеосигналы для автоматического анализа видеоинформации.

2. Способ формирования сигналов ТВ изображений различных участков спектра по п.1, отличающийся тем, что для второго и третьего каналов формирования сигналов изображений могут изменяться спектральные характеристики используемых оптических фильтров за счет их смены механическим путем.

3. Способ формирования сигналов ТВ изображений различных участков спектра по п.1, отличающийся тем, что для второго и третьего каналов формирования сигналов изображений могут использоваться постоянные оптические фильтры с изменяющейся спектральной характеристикой электронным путем.

4. Способ формирования сигналов ТВ изображений различных участков спектра по п.1, отличающийся тем, что ширина зон регистрации Δλ1, Δλ2, Δλ3, Δλ4 и Δλ5 может выбираться из условий дифференциального или интегрального методов регистрации лучистого потока - относительно узкой или широкой соответственно и будет определяться спектральной характеристикой выбираемых оптических фильтров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам управления камерой. Технический результат заключается в увеличении диапазона полученного изображения.

Изобретение относится к технологиям беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в обеспечении безопасного беспроводного соединения между удаленной сетью и транспортным средством.

Изобретение относится к устройству аудио-видео фиксации для стрелкового оружия самообороны. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей стрелкового оружия самообороны и обеспечении информационной безопасности.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению. Техническим результатом является предоставление оператору цветного изображения днем и черно-белого изображения вечером и ночью в автоматическом режиме переключения и с повышенным отношением сигнал/шум для монохромного изображения.

Изобретение относится к области систем видеоконтроля и к способу их управления. Техническим результатом является обеспечение взаимного управления аналоговой системы видеоконтроля и цифровой системы видеоконтроля.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется телевизионной системой при помощи телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е.

Изобретение относится к системе видеонаблюдения и управления камерой, способной к выполнению панорамного поворота и наклонного поворота камеры. Техническим результатом является уменьшение неестественности изменения в направлении перемещения объекта в визуальном отображении, чтобы снизить ошибки в работе по отслеживанию объекта.

Изобретение относится к системе видеонаблюдения с распределенными узлами и способу управления такой системой. Техническим результатом является обеспечение долгосрочной стабильной работы системы видеонаблюдения при большой нагрузке, а также обработки данных в режиме реального времени при большой нагрузке.

Изобретение относится к области видеонаблюдения. Техническим результатом является повышение отказоустойчивости системы видеонаблюдения.

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам видеонаблюдения, предназначенным для обнаружения и идентификации нарушителя, проникающего через зону обнаружения протяженного рубежа охраны и вызвавшего срабатывания средств обнаружения.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для прикладного телевидения, для видеонаблюдения объектов окружающего пространства и совместного формирования цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений. Технический результат состоит в повышении видеоинформационного обеспечения и эффективности процесса наблюдения и достоверности анализа объектов многокомпонентных изображений. Для этого после расщепления входного лучистого потока на два одинаковых потока, их пропускают через два широкополосных оптических фильтра, первый из которых имеет спектральную характеристику, охватывающую спектральный участок в видимой области спектра, и на выходе первого оптического фильтра образуют лучистый поток, a спектральная характеристика второго оптического фильтра охватывает спектральный участок в видимой и ближней ИК1 области спектра и на выходе второго оптического фильтра образуют лучистый поток, после чего формируют видеосигналы цветного телевидения, формируют видеосигналы спектрозонального телевидения, кроме того, организуют третий канал, для чего входной лучистый поток пропускают через инфракрасный объектив, получают видеосигналы тепловидения, соответствующие зонам регистрации теплового участка областей спектра, после чего усиливают и осуществляют раздельную и совместную цифровую обработку сформированных видеосигналов, отображают их для визуального восприятия изображений или автоматического анализа видеоинформации. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам безопасности, мониторинга и отслеживания движущегося объекта путем отображения на устройстве отображения экрана мониторинга в реальном времени захваченных изображений. Техническим результатом является обеспечение непрерывного отслеживания, даже когда прерывание или ошибка возникает в процессе слежения, а также уменьшение нагрузки в отслеживании движущегося объекта. Предложено устройство содействия в отслеживании для содействия контролирующему человеку в отслеживании движущегося объекта, отображаемого на экране мониторинга, на котором виды отображения для отображения в реальном времени захваченных изображений, сделанных соответствующими камерами, расположены на изображении карты, представляющем контролируемую зону в соответствии с фактическим расположением камер, включает в себя: блок установки цели, которая должна отслеживаться, который в ответ на операцию ввода, выполняемую контролирующим человеком на одном из видов отображения для обозначения движущегося объекта, который должен отслеживаться, устанавливает обозначенный движущийся объект в качестве цели, которая должна отслеживаться; блок предсказания, который предсказывает следующий вид отображения, на котором движущийся объект, установленный в качестве цели, которая должна отслеживаться, появится в следующий раз, на основе информации слежения, полученной путем обработки захваченных изображений; и блок указания вида отображения, который указывает следующий вид отображения на экране мониторинга. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к формированию смоделированного видеоизображения. Техническим результатом является получение смоделированных видеоизображений движения транспортных средств, имеющих высокую частоту кадров, высокую разрешающую способность и многочисленные виды, путем обработки видео от однонаправленных камер, имеющих низкую частоту кадров и низкую разрешающую способность. Предложено устанавливать множество камер в разных направлениях в местоположении, чтобы записать для сохранения изображения транспортных средств с множества углов, которые индексируются; принимают исходное видео, вводимое от однонаправленной камеры; формируют поток фрагментов видео транспортных средств; сопоставляют транспортные средства во фрагментах видео транспортных средств с соответствующими cохраненными изображениями транспортных средств с использованием «скользящего окна» с нормированной взаимной корреляцией; извлекают изображения под другим углом, соответствующие сохраненным изображениям транспортных средств; объединяют извлеченные изображения в смоделированное видео, отображающее транспортные средства, движущиеся в другом направлении; формируют смоделированное видео с другой частотой кадров, чем частота кадров вводимого исходного видео, для снижения нерезкости и тусклости вводимого исходного видео и визуализируют смоделированное видео. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к системам видеомониторинга, в частности, больших лесных территорий с определением координат обнаруживаемых объектов при помощи оптической пассивной локации с целью раннего обнаружения лесных пожаров. Техническим результатом является эффективная организация трафика данных, без использования высокоскоростных каналов, а также гибкое управление вычислительными ресурсами для анализа полученных данных. Предложена распределенная система видеомониторинга леса, содержащая множество видеосерверов, где каждый видеосервер обслуживает одну или более видеокамер; один или более объектных серверов; и множество компьютерных терминалов. Посредством видеосервера выполняют анализ видеоданных, принятых от видеокамеры для выявления признаков возгорания, при выявлении которых формируют объект данных потенциальной опасности, с привязкой к видеоданным, и посылают сформированный объект данных в объектный сервер. Посредством объектного сервера принимают объект данных потенциальной опасности, сопоставляют принятый объект данных с ранее сохраненными объектами данных потенциальной опасности, по результатам сопоставления выполняют одно из: сохранения принятого объекта данных, модифицирования одного из ранее сохраненных объектов данных и модифицирования принятого объекта данных; и посылают один или более объектов данных потенциальной опасности в компьютерный терминал. Посредством компьютерного терминала принимают объекты данных потенциальной опасности и представляют для оператора объекты данных потенциальной опасности. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к системе помощи при вождении транспортного средства, в частности к способу определения дождевых капель. Техническим результатом является создание способа определения дождевых капель, который допускает определение дождевой капли при недопущении уменьшения точности определения для окружающей обстановки. Предложена система помощи при вождении, которая устанавливается на транспортном средстве и содержит: средство 10 захвата изображений I окрестностей, включающее в себя фрагмент движущегося объекта, средство 22 хранения первых линий E1 контура, определенных из первого изображения I окрестностей, захваченного в нормальных условиях средством 10 захвата изображений, и средство 23 вычисления степени совпадения между первой линией E1 контура и второй линией E2 контура, определенной из второго изображения I окрестностей, в данный момент захваченного средством 10 захвата изображений. Средство 24 оценки дождевых капель оценивает то, что дождевая капля прилипла к модулю линз средства 10 захвата изображений, в ответ на снижение степени совпадения между первой линией E1 контура и второй линией E2 контура. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Городская машина содержит корпус (1), приводы передних и задних колес (5), видеокамеры наружного наблюдения, радары для определения расстояний до объектов окружающей обстановки. Приемопередающие элементы радаров (6) размещены на каждом из колес совместно с датчиками их углового положения. Приводы колес снабжены индивидуальными электродвигателями, размещенными внутри каждой из ступиц, а также силовыми устройствами для поворота в горизонтальной плоскости каждого из них на любой независимый от других колес угол, рассчитанный системой управления для выбранной водителем траектории, включая плоскопараллельное движение городской машины в любом направлении. Видеокамеры установлены над всеми дверями (8), а также со стороны заднего торца корпуса с возможностью передачи на дисплей полученного изображения, совмещенного с планом окружающей обстановки, полученного с помощью радаров и системы навигации и дополненного изображением прогнозируемого бортовым компьютером коридора движения в зависимости от заданного водителем центра поворота или вида движения. Достигается повышение мобильности и маневренности городской машины, а также безопасности пассажиров и прочих участников дорожного движения. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется компьютерной системой при помощи цветной телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места. Техническим результатом является устранение избыточной полосы пропускания канала связи телевизионной камеры с сервером. Результат достигается путем использования для фотоприемника кристалла мишени в форме кругового кольца, а также обеспечение повышенной чувствительности устройства путем реализации в телевизионной камере дополнительной функции сканера. 4 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Изобретение относится к системам безопасности, мониторинга и отслеживания движущегося объекта путем отображения на устройстве отображения экрана мониторинга в реальном времени захваченных изображений. Техническим результатом является обеспечение правильного выполнения процесса содействия, чтобы уменьшать нагрузку на наблюдающего человека и тем самым предоставлять возможность осуществлять мониторинг без потери из вида наблюдаемого человека. Предложено устройство содействия отслеживанию, содержащее: блок задания цели, которая должна отслеживаться, который, в ответ на операцию ввода, выполненную наблюдающим человеком на одном из видов отображения, чтобы назначить движущийся объект, который должен отслеживаться, задает назначенный движущийся объект в качестве цели, которая должна отслеживаться, причем виды отображения отображают захваченные изображения, полученные посредством соответствующих камер и сохраненные в записывающем устройстве; блок выбора камеры, который, на основе информации слежения, полученной посредством обработки захваченных изображений, выбирает любую из камер, которые, как предполагается, должны иметь полученное изображение движущегося объекта, назначенного в качестве цели, которая должна отслеживаться, среди камер, отличных от камеры, соответствующей виду отображения, на котором была назначена цель, которая должна отслеживаться; и блок воспроизведения, который инструктирует отображение захваченных изображений, полученных посредством каждой камеры, выбранной посредством блока выбора камеры, в соответствующем одном из видов отображения. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к системам безопасности, мониторинга и отслеживания движущегося объекта путем отображения захваченных изображений на устройстве отображения экрана мониторинга в реальном времени. Техническим результатом является обеспечение содействия отслеживанию в случае, когда информация слежения для человека, назначенного в качестве цели, которая должна отслеживаться, включает в себя ошибку, и предоставление возможности корректировки информации слежения. Предложено устройство содействия отслеживанию, включающее: блок задания цели, которая должна отслеживаться, который инструктирует, чтобы захваченные изображения, сохраненные в записывающем устройстве, отображались на мониторе, и, в ответ на операцию ввода наблюдающим человеком, чтобы назначить движущийся объект, который должен отслеживаться, задает назначенный движущийся объект в качестве цели, которая должна отслеживаться; блок выбора кандидатов, который выбирает в качестве кандидата движущийся объект, с высокой вероятностью соответствующий движущемуся объекту, заданному в качестве цели, которая должна отслеживаться; блок представления изображения кандидата, который извлекает в качестве изображения кандидата захваченное изображение, в которое включен движущийся объект, и инструктирует монитору отображать изображение кандидата, так что наблюдающий человек выбирает подходящее изображение кандидата; и блок корректировки информации слежения, который изменяет цель, которая должна отслеживаться, на движущийся объект, ассоциированный с выбранным изображением кандидата, и корректирует информацию слежения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к распиловке круглого леса. Продольно-распиловочный станок для распиловки бревен содержит пильный инструмент с механизмом его перемещения и устройство отображения на экране монитора торца бревна и предполагаемой карты распила, выполненное в виде устройства дополненной реальности. Устройство дополненной реальности содержит компьютер с монитором, видеокамеру и специальное программное средство. Видеокамера соединена с компьютером и установлена с возможностью обзора торца бревна. Программное средство установлено на компьютер и содержит модуль преобразования расчетной карты распила в ее виртуальное изображение на плоскости торца бревна и модуль совмещения на мониторе указанного виртуального изображения карты распила с изображением торца бревна. Повышается точность пиления. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх