Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов

Изобретение относится к области спектрозонального телевидения, использующего регистрацию отраженного или излученного потока в нескольких зонах области оптического спектра. Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов заключается в выделении оптическим путем из светового потока в общем λ1÷λмакс. спектральном интервале n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ12…<λnмакс., в формировании электрических сигналов, пропорциональных яркости света в элементах спектрозональных изображений, преобразовании их в соответствующие цифровые коды U1, U2…Un и вычислении разности цифровых кодов Uвых 1=U1-U2, Uвых 2=U2-U3, …, Uвых n=Un-1-Un. Выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, соответствующих узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ23, …, λn-1÷λn, формируют в соответствии с выражениями , где Uмакс. - максимально возможное значение цифрового кода. Технический результат заключается в повышении точности формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов за счет сохранения формы выходного сигнала и его полярности в случае отрицательной разности между сравниваемыми цифровыми кодами соответственно. 4 ил.

 

Изобретение относится к области спектрозонального телевидения, использующего регистрацию отраженного или излученного потока в нескольких зонах оптического спектра.

Известен способ формирования спектрозональных телевизионных сигналов, описанный в статье Ю.Б. Зубарева, Ю.С. Сагдуллаева, Т.Ю. Сагдуллаева «Спектрозональные методы и системы в космическом телевидении», журнал «Вопросы радиоэлектроники», серия «Техника телевидения», вып. 1, 2009 г., с. 47-64, заключающийся в получении электрических сигналов U1, U2…Un для соответствующих элементов спектрозональных изображений, пропорциональных яркости света в каждом из n световых потоков, выделяемых оптическим путем в соответствующих узких зонах регистрации Δλ1, Δλ2, …Δλn.

Недостатком данного способа является сложность в реализации из-за необходимости применения дорогостоящих узкополосных интерференционных фильтров.

Известен способ формирования спектрозональных видеосигналов. Данный способ включает в себя регистрацию отраженного или излученного потока в нескольких зонах оптического спектра. При этом после расщепления входного лучистого потока на два идентичных потока, каждый из них пропускают через широкополосные оптические фильтры ОФ1 и ОФ2. Причем спектральная характеристика первого ОФ1 охватывает широкий спектральный участок от λ1 до λi, а спектральная характеристика второго ОФ2 охватывает широкий спектральный участок от λ1 до λi+1, которые удовлетворяют условию по ширине зоны регистрации в виде (λi+11)>(λi1). Затем преобразуют лучистые потоки и осуществляют формирование двух спектрозональных видеосигналов U1(λ) и U2(λ). Выполняют операцию вычитания первого зонального сигнала из второго и формируют амплитудные значения третьего зонального сигнала U3(λ), которые соответствуют более узкой зоне регистрации (λi+1i). После чего обрабатывают полученные спектрозональные видеосигналы и анализируют их (пат. РФ №2604898, от 26.06.2015).

Недостатком рассмотренного способа является необходимость расщепления входного лучистого потока на два идентичных потока, что приводит к уменьшению светового потока в спектрозональных каналах и, как следствие к уменьшению чувствительности системы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, является принятый за прототип способ формирования спектрозональных телевизионных сигналов, описанный в работе Ю.С. Сагдуллаева и Т.Ю. Сагдуллаева «К вопросу выбора зон регистрации в спектрозональном телевидении». // Вопросы радиоэлектроники, серия Техника телевидения, вып. 2, 2011 г., 20 с.

Данный способ позволяет использовать недорогие стандартные цветные оптические светофильтры, имеющие расширенные зоны регистрации при спектральных характеристиках, достаточно близких к прямоугольным. К таким стандартным оптическим светофильтрам относятся, например, цветные стекла типа ЖС, ОС, КС, имеющие крутой перепад спектральной характеристики, соответственно, в желтой, оранжевой и красной областях спектра.

По данному способу формирование спектрозональных телевизионных сигналов по известному способу сводится к следующему. Из светового потока в общем спектральном интервале λ1÷λмакс оптическим путем выделяют n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ12…<λnмакс., затем формируют электрические сигналы, пропорциональные яркости света в элементах спектрозональных изображений, и получают соответствующие цифровые коды U1, U2…Un, из которых формируют разностные выходные цифровые коды Uвых 1=U1-U2, Uвых2=U2-U3, …, Uвых n=Un-1-Un, соответствующие узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn.

Недостатком данного способа является низкая точность, поскольку при взаимном вычитании цифровых кодов форма выходного сигнала искажается. В случае, если вычитаемое больше уменьшаемого, то получаемая отрицательная разность для отсчета яркости не имеет физического смысла. В этом случае в качестве результата берется либо модуль яркости, либо результирующему (выходному) отсчету яркости присваивается нулевое значение. Сохранение формы выходного сигнала, в данном случае, должно проявляться в изменении его полярности, что отсутствует при реализации данного способа.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов.

Технический результат заявляемого технического решения выражен в повышении точности формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов за счет сохранения формы выходного сигнала и его полярности в случае отрицательной разности между сравниваемыми цифровыми кодами соответственно.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, включающего выделение оптическим путем из светового потока в общем λ1÷λмакс. спектральном интервале n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ12…<λnмакс., формировании электрических сигналов, пропорциональных яркости света в элементах спектрозональных изображений, преобразовании их в соответствующие цифровые коды U1, U2…Un и вычислении разности цифровых кодов Uвых 1=U1-U2, Uвых 2=U2-U3, …, Uвых n=Un-1-Un, согласно изобретению выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, соответствующие узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn, формируют в соответствии с выражениями , где максимально возможное значение цифрового кода.

Для достижения указанного выше технического результата предложен способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, включающий выделение оптическим путем из светового потока в общем λ1÷λмакс. спектральном интервале n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., …, λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ12…<λnмакс., формировании электрических сигналов, пропорциональных яркости света в элементах спектрозональных изображений, преобразовании их в соответствующие цифровые коды U1, U2…Un и вычислении разности цифровых кодов Uвых 1=U1-U2, Uвых 2=U2-U3, …, Uвых n=Un-1-Un, в котором выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, соответствующие узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn, формируют в соответствии с выражениями, , где максимально возможное значение цифрового кода.

В качестве примера на фиг. 1 показана спектрозональная телевизионная система, реализующая предлагаемый способ.

Позиции:

1 - объектив;

2 - линейка светофильтров;

3 - телевизионная камера;

4 - устройство видеозаписи;

5 - компьютер.

Объектив 1 и линейка 2 светофильтров, оптически связаны с телевизионной камерой 3, последовательно подключенной к устройству 4 видеозаписи и компьютеру 5.

Способ осуществляется следующим образом.

Световой поток в общем спектральном интервале λ1÷λмакс. проходит через объектив 1, в заднем рабочем отрезке которого размещается линейка 2 стандартных светофильтров типа ЖС, ОС, КС. В простейшем случае линейку 2 светофильтров в заднем рабочем отрезке объектива перемещают вручную, последовательно устанавливая перед фотоприемником телевизионной камеры 3 светофильтры, выделяющие спектрозональные световые потоки в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., λ12…<λnмакс.. Каждое получаемое спектрозональное оптическое изображение последовательно преобразуется телевизионной камерой (3) в электрический сигнал, который в свою очередь преобразуется в цифровую форму стандартным устройством 4 видеозаписи и последовательно вводится в компьютер 5. Введенные в компьютер исходные цифровые коды элементов спектрозональных изображений цифровые коды U1, U2…Un обрабатываются программным путем с целью получения разности цифровых кодов Uвых 1=U1-U2, Uвых 2=U2-U3, …, Uвых n=Un-1-Un, а затем выходных кодов цифровых спектрозональных телевизионных сигналов соответствующих узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn, по формулам где Uмакс. максимально возможное значение цифрового кода. Выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов используют для их отображения на экране дисплея компьютера.

В качестве примера на фиг. 2 показаны три спектральных характеристики стандартных светофильтров типа КС по ГОСТ 9411-91 для расширенных спектральных интервалов λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс. в общем диапазоне длин волн λ1÷λмакс., при помощи которых формируются исходные световые потоки, преобразуемые цифровые коды U1, U2, U3, пропорциональные яркости для соответствующих элементов трех исходных спектрозональных телевизионных изображений представленных на фиг. 3а, 3б и 3в.

Результирующие изображения, получаемые по способу-аналогу показаны на фиг. 4а и по заявляемому способу на фиг. 4б. В изображении, полученном по способу-аналогу фиг. 4а форма результирующего сигнала искажена, поскольку результирующие отрицательные отсчеты яркости преобразованы в модуль яркости. В изображении, полученном по заявляемому способу фиг. 4б результирующие отрицательные отсчеты яркости отображаются с соответствующей полярностью выходного сигнала относительно уровня Uмакс./2. Обеспечивается сохранение его формы и повышается точность формирования спектрозонального телевизионного сигнала в узкой зоне регистрации.

Рассмотрим пример, в котором величина яркости в соответствующих элементах двух исходных спектрозональных изображений будет равна в первом случае U1=10, U2=5, а во втором случае (например, в соседнем элементе) U1=5, U2=10 при Uмакс.=255. Во втором случае разность цифровых кодов оказывается отрицательным числом, что для яркости изображения лишено физического смысла. По способу-аналогу выходное значение яркости при взятии модуля разности Uвых 1=U1-U2 в обоих случаях окажется равным Uвых 1=5, что приводит к искажению формы выходного сигнала. Аналогичная ситуация складывается, если отрицательные значения яркости отбрасывать и принимать в качестве выходного нулевое значение. При вычислении выходных значений по заявляемому техническому решению на основании формулы получим для первого случая , а для второго случая , что обеспечивает сохранение формы выходного сигнала относительно уровня Uмакс./2=127,5 и, следовательно, повышает точность формирования спектрозонального телевизионного сигнала в узкой зоне регистрации.

Спектрозональные изображения для исследуемого объекта могут быть получены путем последовательной съемки стандартной телевизионной камерой через стандартные светофильтры типа ЖС, ОС или КС с фиксацией в компьютере через стандартное устройство видеозаписи типа AverEZCapture фирмы AverMedia, подключаемое PCI - шине компьютера. Результирующее изображение может быть получено путем программирования в среде стандартного пакета MATLAB или путем создания специализированной программы в среде С++.

Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, включающий выделение оптическим путем из светового потока в общем λ1÷λмакс. спектральном интервале n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ12…<λnмакс., формирование электрических сигналов, пропорциональных яркости света в элементах спектрозональных изображений, преобразование их в соответствующие цифровые коды U1, U2, …, Un и вычисление разности цифровых кодов Uвых1=U1-U2, Uвых2=U2-U3, …, Uвыхn=Un-1-Un, отличающийся тем, что выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, соответствующих узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn, формируют в соответствии с выражениями , где Uмакс. - максимально возможное значение цифрового кода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области прикладного телевидения. Технический результат - повышение точности компенсации геометрического шума матричного фотоприемника при изменении времени его экспозиции в процессе информативного облучения.

Изобретение относится к области телевидения, в частности к управлению ориентацией мобильной видеокамеры для съемки двигающихся спортсменов. Техническим результатом является обеспечение регулировки ориентации первой мобильной видеокамеры для съемки пары спортсменов, двигающихся по игровому полю.

Изобретение относится к области телевидения, в частности к управлению ориентацией мобильной видеокамеры для съемки двигающихся спортсменов. Техническим результатом является обеспечение регулировки ориентации первой мобильной видеокамеры для съемки пары спортсменов, двигающихся по игровому полю.

Изобретение относится к системе замещения зеркал для транспортного средства. Система замещения зеркал для транспортного средства содержит устройство захвата изображений, устройство отображения изображения, водительский датчик, рабочий контроллер и контроллер устройства захвата изображений.

Изобретение относится к системе обеспечения дополнительного обзора водителю транспортного средства, построенную на основе видеокамер. Техническим результатом является устранение слепых зон для водителя транспортного средства.

Изобретение относится к системе обзора вокруг транспортного средства. Технический результат заключается в обеспечении в реальном времени информации о состояние рядом с транспортным средством, когда задержка возникает в беспроводной связи между бортовым и терминальным устройствами.

Изобретение относится к системе обзора вокруг транспортного средства. Технический результат заключается в обеспечении в реальном времени информации о состояние рядом с транспортным средством, когда задержка возникает в беспроводной связи между бортовым и терминальным устройствами.
Изобретение относится к средствам видеонаблюдения. Технический результат заключается в повышении качества обработки водеопотока.

Изобретение относится к области систем безопасности и наблюдения. Технический результат – расширение арсенала технических средств в части обнаружения тревожных траекторий движения объектов, за счет задания графических примитивов.

Изобретение относится к области видеонаблюдения, в частности к обработке видеоинформации с камер видеонаблюдения для отслеживания движущихся объектов в реальном времени или при просмотре архивного видео.

Изобретение относится к носимому интеллектуальному устройству. Техническим результатом является обеспечение управления аватаром пользователя реалистичным образом. Носимое интеллектуальное устройство содержит: структуру ориентации, сконфигурированную, чтобы позиционировать носимое устройство относительно лица пользователя; камеру, закрепленную посредством структуры ориентации, чтобы захватывать изображения рта пользователя в направлении, параллельном или под углом менее чем приблизительно +/- 45° относительно базовой плоскости, которая проходит через или включает в себя переднюю часть глаз пользователя и рта пользователя; процессор, сконфигурированный, чтобы принимать изображения и преобразовывать изображения рта пользователя в параметры анимации, включающие в себя движения рта, ассоциированные с моделью аватара, преобразование было выполнено во время стадии обучения, чтобы связывать конкретные действия пользователя с конкретными параметрами анимации на основе действий пользователя, захватываемых одновременно посредством носимого интеллектуального устройства и другого устройства формирования изображений. 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области спектрозонального телевидения, использующего регистрацию отраженного или излученного потока в нескольких зонах области оптического спектра. Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов заключается в выделении оптическим путем из светового потока в общем λ1÷λмакс. спектральном интервале n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ1<λ2…<λn<λмакс., в формировании электрических сигналов, пропорциональных яркости света в элементах спектрозональных изображений, преобразовании их в соответствующие цифровые коды U1, U2…Un и вычислении разности цифровых кодов Uвых 1U1-U2, Uвых 2U2-U3, …, Uвых nUn-1-Un. Выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, соответствующих узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2+λ3, …, λn-1÷λn, формируют в соответствии с выражениями, где Uмакс. - максимально возможное значение цифрового кода. Технический результат заключается в повышении точности формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов за счет сохранения формы выходного сигнала и его полярности в случае отрицательной разности между сравниваемыми цифровыми кодами соответственно. 4 ил.

Наверх