Способ формирования температурной карты местности


G01K2213/00 - Измерение температуры; измерение количества тепла; термочувствительные элементы, не отнесенные к другим классам ( измерение температурных колебаний с целью компенсации их влияния на измерение других переменных величин или для компенсации ошибок в показаниях приборов для измерения температуры, см. G01D или подклассы, к которым отнесены эти переменные величины; радиационная пирометрия G01J; определение физических или химических свойств материалов с использованием тепловых средств G01N 25/00; составные термочувствительные элементы, например биметаллические G12B 1/02)

Владельцы патента RU 2657331:

Акционерное общество "Рязанская радиоэлектронная компания" (АО "РРК") (RU)

Изобретение относится к способам формирования температурной карты местности путем регистрации электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами. Предложен способ формирования температурной карты местности, включающий регистрацию посредством радиометра электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн с формированием матрицы радиометрического изображения местности, регистрацию с помощью тепловизора излучения в инфракрасном диапазоне длин волн с получением матрицы оптического изображения местности и ее дальнейшей сегментацией на непересекающиеся однородные по амплитуде подобласти, приведение матрицы радиометрического изображения в соответствие масштабу матрицы оптического изображения, определение соответствующих элементов матрицы радиометрического изображения и вычисление средней амплитуды этих элементов, которую присваивают всем элементам подобласти матрицы оптического изображения, переведение амплитуды элементов матрицы оптического изображения в уровни цветности и формирование температурной карты местности. Технический результат - получение температурной карты местности в миллиметровом диапазоне длин волн с высоким пространственным разрешением, характерным для инфракрасного диапазона длин волн.

 

Изобретение относится к системам цифрового картографирования, а именно к способам формирования температурной карты местности путем регистрации электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами.

Известны способы формирования температурой карты местности с помощью тепловизора, в котором оптическая система тепловизора проецирует электромагнитное излучение, испущенное находящимися на местности объектами в инфракрасном диапазоне длин волн, на приемник, выполненный, например, в виде матрицы светочувствительных диодов [1, 2]. В результате в тепловизоре получают матрицу амплитудного (теплового) изображения участка местности, в которой амплитуды сигналов, испущенных в инфракрасном диапазоне длин волн и пропорциональных значениям температуры, переводят в уровни цветности. Полученная матрица цветного изображения представляет температурную карту наблюдаемой местности.

Недостатком известного способа является невозможность определения тепловых характеристик (температуры) объектов, находящихся под поверхностным слоем наблюдаемой местности (в подстилающей поверхности). Указанный недостаток связан с невысокой проникающей способностью электромагнитного излучения в инфракрасном диапазоне длин волн.

В качестве ближайшего аналога заявляемого способа принят способ повышения разрешающей способности радиотепловых изображений [3], который может быть использован для формирования температурной карты местности с помощью сканирующего радиометра, радиолокационная антенна которого принимает электромагнитное излучение, испущенное находящимися на местности объектами и подстилающей поверхностью в миллиметровом диапазоне длин волн [3]. В результате первичной обработки принимаемых сигналов на множестве угловых положений антенны получают матрицу, амплитуды элементов которой пропорциональны температуре излучающих объектов и подстилающей поверхности. Далее полученную матрицу подвергают цифровой обработке с помощью алгоритма восстановления изображения, встроенного в процессор радиометра, и получают матрицу радиометрического изображения. Амплитуды элементов матрицы радиометрического изображения переводят в уровни цветности и получают матрицу цветного изображения, представляющую температурную карту местности.

Упомянутый способ позволяет получить температурную карту местности, содержащую информацию как о тепловых характеристиках (температуре) объектов, находящихся на наблюдаемой поверхности (о внешнем слое наблюдаемой поверхности), так и о тепловых характеристиках объектов, скрытых под поверхностным слоем (о температуре подстилающей поверхности).

Недостатком способа, принятого в качестве ближайшего аналога, является невысокое пространственное разрешение, обусловленной работой в миллиметровом диапазоне длин волн.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении температурной карты местности, несущей информацию как о температуре объектов, находящихся во внешнем слое наблюдаемой поверхности, так и о температуре подстилающей поверхности, с высоким пространственным разрешением. Иначе говоря, изобретение позволяет получить температурную карту местности в миллиметровом диапазоне длин волн с пространственным разрешением, характерным для инфракрасного диапазона длин волн.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования температурной карты местности, включающем регистрацию с помощью сканирующего радиометра с радиолокационной антенной электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами и подстилающей поверхностью в миллиметровом диапазоне длин волн, обработку принятого излучения на множестве угловых положений антенны с формированием матрицы амплитуд электромагнитных сигналов участков местности, перевод упомянутых амплитуд в уровни цветности и формирование матрицы радиометрического изображения местности, дополнительно регистрируют с помощью тепловизора электромагнитное излучение, испущенное находящимися на местности объектами в инфракрасном диапазоне длин волн, с получением матрицы оптического изображения участков местности, разбивают указанную матрицу на непересекающиеся однородные по амплитуде подобласти, приводят матрицу радиометрического изображения в соответствие масштабу матрицы оптического изображения, определяют соответствующие элементы матрицы радиометрического изображения и вычисляют среднюю амплитуду этих элементов, которую присваивают всем элементам подобласти матрицы оптического изображения, переводят амплитуды элементов матрицы оптического изображения в уровни цветности и формируют температурную карту местности.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

1. Формируется матрица X оптического изображения участка местности с элементами x(i,j), i=1,…, М, j=1,…, N, где М и N - число строк и столбцов матрицы. Значения элементов x(i,j) матрицы X представляют амплитуды (интенсивности) оптического излучения, испущенного соответствующим i-м, j-м элементом наблюдаемой поверхности.

2. Матрица X разбивается на К непересекающихся однородных по амплитуде подобластей D1, D2,…, DK с помощью известных алгоритмов сегментации [4].

3. Формируется матрица Y радиометрического изображения того же участка местности с элементами y(i,j), i=1,…, m, j=1,…, n, где m и n - число строк и столбцов матрицы: m≤М, n≤N. Значения элементов y(i,j) матрицы Y представляют амплитуды (интенсивности) электромагнитного излучения, принятого антенной при ее i-м, j-м положении, которые зависят от температуры в миллиметровом диапазоне длин волн.

4. Матрица Y приводится в соответствие масштабу матрицы X включением в состав матрицы Y дополнительных строк и столбцов. Получается матрица Y1 с элементами y1(i,j), i=1,…, М, j=1,…, N. Элементы дополнительных строк и столбцов матрицы Y1 получаются интерполяцией соответствующих элементов соседних строк и столбцов матрицы Y.

5. Для каждой подобласти Dk(к=1,…,K) матрицы X устанавливаются соответствующие элементы матрицы Y1 и вычисляется средняя амплитуда этих элементов, которая присваивается всем элементам подобласти Dk. Получается матрица X1 с пространственным разрешением матрицы X, амплитуды элементов которой x1(i,j), i=1,…, М, j=1,…, N, соответствуют радиометрической температуре i-x, j-x элементов поверхности и подстилающего слоя.

6. Амплитуды элементов x1(i,j) матрицы X1 переводятся в уровни цветности. В результате получается цветовое изображение температурной карты местности.

Таким образом, заявляемый способ в отличие от способа, принятого в качестве ближайшего аналога, позволяет получить температурную карту местности, несущую информацию как о температуре объектов, находящихся во внешнем слое наблюдаемой поверхности, так и о температуре подстилающей поверхности, с высоким пространственным разрешением.

ЛИТЕРАТУРА

1. Обработка изображений в геоинформационных системах: учеб. пособие / В.К. Злобин, В.В. Еремеев, А.Е. Кузнецов. Рязан. гос. радиотехн. ун-т. Рязань, 2006, с. 18-22.

2. http://leg.co.ua/arhiv/raznoe-arhiv/teplovizory-21.html, с. 26-30.

3. Патент РФ №2379706, МПК G01S 13/89, 2010 г. Способ повышения разрешающей способности радиотепловых изображений.

4. Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. М.: Техносфера, 2006. 616 с.

Способ формирования температурной карты местности, включающий регистрацию с помощью сканирующего радиометра с радиолокационной антенной электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами и подстилающей поверхностью в миллиметровом диапазоне длин волн, обработку принятого излучения на множестве угловых положений антенны с формированием матрицы амплитуд электромагнитных сигналов участков местности, перевод упомянутых амплитуд в уровни цветности и формирование матрицы радиометрического изображения местности, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют с помощью тепловизора электромагнитное излучение, испущенное находящимися на местности объектами в инфракрасном диапазоне длин волн, с получением матрицы оптического изображения участков местности, разбивают указанную матрицу на непересекающиеся однородные по амплитуде подобласти, приводят матрицу радиометрического изображения в соответствие масштабу матрицы оптического изображения, определяют соответствующие элементы матрицы радиометрического изображения и вычисляют среднюю амплитуду этих элементов, которую присваивают всем элементам подобласти матрицы оптического изображения, переводят амплитуды элементов матрицы оптического изображения в уровни цветности и формируют температурную карту местности.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к ультразвуковым системам визуализации. Система ультразвуковой визуализации включает ультразвуковой датчик, имеющий матрицу измерительных преобразователей, который обеспечивает ультразвуковой сигнал приема, блок обработки объема B-режима, который генерирует объем B-режима на основе ультразвукового сигнала приема, блок обработки изображений B-режима, обеспечивающий текущее изображение B-режима на основе объема B-режима, блок сегментации сосуда, создающий трехмерную карту сосудов путем выполнения методики сегментации сосуда до вставки инвазивного медицинского устройства во время процедуры наведения по ультразвуковому изображению, память, которая хранит предварительно полученные трехмерные карты сосудов, блок совмещения, совмещающий ранее полученные трехмерные карты сосудов с объемом B-режима и выбирающий части трехмерной карты сосудов, которые соответствуют текущему изображению B-режима, причем блок совмещения выполнен с возможностью получения информации об отслеживании положения ультразвукового измерительного преобразователя для того, чтобы выбрать части трехмерной карты сосудов, соответствующие текущему изображению B-режима, дисплей, отображающий живое ультразвуковое изображение, которое обновляется в реальном времени во время вставки инвазивного медицинского устройства, основанного на текущем изображении B-режима и выбранной части трехмерной карты сосудов, блок обработки изображений, выполненный с возможностью наложения текущего изображения B-режима и выбранной части трехмерной карты сосудов для того, чтобы обеспечить живое ультразвуковое изображение.

Изобретение относится к области отображения информации. Техническим результатом является обеспечение интерактивности графического отображения данных на экране ЭВМ.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат – обеспечение восстановления изображений в радиолокационных системах дистанционного зондирования протяженных объектов за счет моделирования изображений в виде случайных полей на основе стохастических дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка.

Группа изобретений относится к технологиям воспроизведения изображений. Техническим результатом является устранение искажения цветопередачи при воспроизведении изображений.

Изобретение относится к способу и системе для беспроводной передачи информации между устройствами. Технический результат заключается в обеспечении совместного использования информации с использованием внешнего устройства ввода без необходимости подключения между первым и вторым устройствами, даже если размер памяти устройства ввода недостаточен, и достигается за счет того, что способ включает: прием выбора, выполняемого внешним устройством ввода, целевой информации, отображаемой на первом устройстве; извлечение целевой информации, соответствующей выбору, выполняемому внешним устройством ввода; и передачу информации, соответствующей целевой информации, внешнему устройству ввода, причем при передаче информации обнаруживают размер информации, соответствующей целевой информации; если размер информации, соответствующей целевой информации, больше емкости хранилища внешнего устройства ввода, передают только метаданные, соответствующие целевой информации, причем метаданные, соответствующие целевой информации, содержат информацию, используемую для передачи целевой информации от внешнего устройства хранения на второе устройство.

Группа изобретений относится к медицинской визуализации, а именно к позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Система ПЭТ содержит память, сконфигурированную с возможностью непрерывной записи обнаруживаемых совпадающих пар событий, обнаруживаемых ПЭТ-детекторами, опору субъекта для поддержки субъекта и перемещения в режиме непрерывного движения через поле видения ПЭТ-детекторов, группирующий блок для группировки записанных совпадающих пар в каждый из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров на основании времяпролетной информации, при этом обнаруженные события некоторых из обнаруженных совпадающих пар событий расположены в двух разных виртуальных кадрах, и группирующий блок распределяет совпадающую пару событий одному из двух виртуальных кадров, и блок реконструкции сгруппированных совпадающих пар каждого виртуального кадра в изображение кадра и объединения изображений кадров в общее удлиненное изображение.

Изобретение относится к области защитных устройств для проецирования синтетических изображений. Технический результат – обеспечение проецирования определяемых точкой обзора изображений за счет формирования слоя другого изображения.

Изобретение относится к области обработки графических объектов приложения для отображения на экране электронных устройств. Технический результат – организация экрана интерфейса электронного устройства.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам формирования изображений, в частности, для удаления артефактов от генератора электромагнитного поля из трехмерного снимка.

Изобретение относится в обработке изображений. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения содержащих документ фрагментов цифрового изображения.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области радионавигации, и может быть использовано при построении приемников Глобальных Навигационных Спутниковых Систем (ГНСС)., Достигаемый технический результат – повышение чувствительности, точности и помехозащищенности мультисистемного приемника ГНСС.

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться для коррекции амплитудно-фазового распределения в раскрываемых антенных решетках (АР), функционирующих после развертывания на борту космических аппаратов (КА) в составе бортовых радиолокационных комплексов (БРЛК) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

Изобретение относится к области радиотехники, вычислительной техники, связи и глобальных навигационных спутниковых систем и может быть использовано в гражданской авиации.

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к технике выполнения траекторных измерений и определения параметров орбиты искусственного спутника Земли (ИСЗ), и может быть использовано на наземных и бортовых комплексах управления полетом ИСЗ для точного определения текущих параметров движения ИСЗ.

Изобретение относится к радиотехнике и радиоэлектронике и может быть использовано в радиолокации, навигации и адаптивных системах связи. Технический результат состоит в возможности высокоскоростной передачи информации на основе получения амплитудно-частотных и дистанционно-частотных характеристик (АЧХ и ДЧХ) радиолиний на трассах различной протяженности и ориентации.

Изобретение относится к области навигации по сигналам космических аппаратов (КА) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Достигаемый технический результат – повышение точности определения навигационных измерений и параметров.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для навигации подвижных объектов в режиме реального времени. Система точной навигации подвижных объектов с использованием данных наземной инфраструктуры ГЛОНАСС включает спутники глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO), диспетчерскую станцию, содержащую геоинформационную систему, базовую станцию, подвижные объекты, оснащенные телеметрическими терминалами, на которых установлено телекоммуникационное оборудование, обеспечивающее соединение базовой станции с подвижными объектами посредством широкополосного радиодоступа, блок обработки совместной информации, поступающей с базовой станции и подвижного объекта.

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) с использованием комплексного способа навигации, а также относится к области навигационных приборов для контроля и управления летательными аппаратами.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при обзоре пространства в радиолокационных станциях (РЛС) с фазированными антенными решетками (ФАР).

Изобретение относится к области радионавигации. Технический результат заключается в расширении арсенала средств для формирования сигналов спутниковой навигационной системы.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиотехнических системах для определения собственных координат летательного аппарата по формируемому в процессе полета радиолокационному изображению.

Изобретение относится к способам формирования температурной карты местности путем регистрации электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами. Предложен способ формирования температурной карты местности, включающий регистрацию посредством радиометра электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн с формированием матрицы радиометрического изображения местности, регистрацию с помощью тепловизора излучения в инфракрасном диапазоне длин волн с получением матрицы оптического изображения местности и ее дальнейшей сегментацией на непересекающиеся однородные по амплитуде подобласти, приведение матрицы радиометрического изображения в соответствие масштабу матрицы оптического изображения, определение соответствующих элементов матрицы радиометрического изображения и вычисление средней амплитуды этих элементов, которую присваивают всем элементам подобласти матрицы оптического изображения, переведение амплитуды элементов матрицы оптического изображения в уровни цветности и формирование температурной карты местности. Технический результат - получение температурной карты местности в миллиметровом диапазоне длин волн с высоким пространственным разрешением, характерным для инфракрасного диапазона длин волн.

Наверх