RO117886B1

RO117886B1 - Metodă şi aparat pentru obţinerea imaginilor obiectelor în condiţii de iluminare redusă

Info

Publication number: RO117886B1
Application number: RO96-01758A
Authority: RO
Inventors: Alexei Morozov Vitalievich; Sergey Yurievich Soukhorossov
Original assignee: Yalestown Corporation N.V.
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 2002-08-30
Also published as: KR100240599B1; RU2069885C1; KR970707685A; WO1996019100A3; DK0750202T3; ES2119574T3; PL322683A1; DE69600286D1; CA2207439A1; AU5672296A; WO1996019100A2; JPH10503296A; EP0750202A1; LV11646A; EP0750202B1; HU9602854D0; DE69600286T2; EP0750202A4; HUP9602854A2; ATE166159T1

Abstract

Invenţia se referă la o metodă şi la un aparat pentru obţinerea imaginilor obiectelor, în condiţii de iluminare redusă. Conform invenţiei de faţă, dispozitivul include o sursă de lumină pulsatorie (1), cu un sistem optic de transmitere (2), o unitate de sincronizare (3), o unitate de comandă (4), un receptor optic de imagini (5), cu o lentilă de obiectiv receptoare (6), o lentilă de obiectiv a unităţii de comandă (7). Dispozitivul asigură obţinerea de imagini cu strălucire uniformă a obiectelor aflate la diferite distanţe, utilizând, în zona de observaţie, o iluminare naturală, precum şi o iluminare suplimentară, pentru separarea obiectelor din zona de observaţie.

Description

RO 117886 Β

Invenția de față se referă la un sistem optic, mai exact, la un aparat radar optic.

O metodă pentru obținerea imaginii obiectelor în lumină redusă este cunoscută din stadiul tehnicii, în care un obiect este iluminat de o sursă pulsatorie de lumină. Lumina reflectată înapoi de obiect este primită de un aparat optic de recepție a imaginii. Acționarea unei diafragme reglabile a receptorului de imagine este sincronizată cu emisia impulsurilor luminoase. Dispozitivul cuprinde o sursă de lumină pulsatorie cu sistem optic de transmitere, un receptor de imagine optic cu o diafragmă reglabilă. Prin reglarea timpului între momentul emisiei impulsurilor luminoase și momentul deschiderii diafragmei, se pot obține imagini ale obiectelor aflate într-o zonă de interes sporit.

Un dezavantaj al metodei și dispozitivului cunoscute din stadiul tehnicii este acela că utilizarea unei surse de lumină și a unei camere de luat vederi face posibilă obținerea imaginilor numai pentru obiectele aflate într-o zonă îngustă de vizibilitate. O modalitate de extindere a zonei de vizibilitate este aceea de a crește numărul de surse de lumină, care acționează simultan (impulsuri) sau de camere de luat vederi (fiecare sursă sau cameră acționează pe raza sa proprie), cu rezumarea videosemnalelor, însă un astfel de dispozitiv este mult mai greoi sau sursa sa de lumină nu este total utilizată (EP 0468175). în afară de acesta, un astfel de dispozitiv nu folosește o iluminare naturală care să permită obținerea de informații suplimentare despre obiect.

Cea mai apropiată de metoda și dispozitivul conform invenției de față este o metodă și un dispozitiv dezvăluite în brevetul GB 2212689. Conform acestei metode, un obiect este iluminat de o sursă pulsatorie de lumină și de o sursă de iluminare constantă, suplimentară. Lumina reflectată înapoi de la obiect este primită de un detector optic de imagine, a cărui acționare a porții reglabile este sincronizată cu emisia impulsurilor de lumină. Dispozitivul pentru obținerea imaginilor obiectelor în lumină redusă cuprinde o sursă pulsatorie de lumină cu un sistem optic combinat și o altă sursă de lumină constantă, un detector de imagine optic cu amplificator reglabil, mijloc pentru reglare automată a strălucirii medii a imaginii și o unitate de comandă a cărei intrare este conectată la una din ieșirile unității de sincronizare, altă ieșire a unității de sincronizare fiind conectată la intrarea sursei de lumină pulsatorie.

Această invenție înlătură, doar parțial, dezavantajele menționate mai sus. Informații suplimentare despre obiecte se obțin utilizând lumina naturală ambiantă sau o iluminare suplimentară a scenei de urmărit. Strălucirea obiectelor plasate la diferite distanțe față de dispozitiv și iluminate de sursa de lumină constantă va diferi, iar dacă numărul obiectelor în prim plan este mare, imaginea obiectelor din fundal va fi umbrită. Același efect va avea loc, dacă se filmează pe vreme turbulentă (ceață, zăpadă, fum etc.)

Invenția de față înlătură dezavantajele de mai sus și asigură o imagine cu strălucire uniformă a obiectelor amplasate la distanțe variabile în câmpul de vedere al dispozitivului, utilizând atât lumina naturală ambiantă cât și o sursă suplimentară de lumină, făcând posibilă separarea obiectelor în zona de mare interes, în funcție de strălucirea acestora.

Datorită faptului că în condiții de luminozitate scăzută, imaginile obiectelor aflate la distanțe variabile au străluciri egale, invenția de față este adecvată utilizării pe vehiculele cu motor, unde este nevoie de a avea simultan imaginile din fața vehiculului, nu numai imaginile obiectelelor aflate la o anumită distanță. Invenția face posibil un control constant asupra situației curente, făcând situația previzibilă, putându-se separa obiectele de la o anumită distanță în afara imaginii primite a întregii scene.

Pentru aceasta, se utilizează o soluție în care, după emisia fiecărui impuls luminos, amplificatorul unui receptor optic de imagini își mărește efectul, până când lumina reflectată de la cele mai îndepărtate obiecte aflate într-o zonă aleasă de observație, revine la receptor, astfel încât asigură imagini cu străluciri egale ale obiecteore vizate. Pentru a primi imagini ale obiectelor în lumină suplimentară, amplificatorul este reglat la un nivel fix și menținut la

RO 117886 Β acest nivel până la emisia următorului impuls de lumină. în plus, pentru a separa obiectele 50 din zona iluminată, amplificarea își mărește nivelul imediat ce lumina reflectată mai întâi de aceste obiecte ajunge la receptor, apoi amplificarea își mărește nivelul în continuare și apoi nivelul scade imediat ce ultima lumină reflectată de obiecte ajunge la receptor. Lumina naturală ambiantă poate fi folosită ca sursă suplimentară de lumină.

Pentru aceasta, unitatea de sincronizare și unitatea de comandă sunt astfel 55 proiectate, încât să asigure sincronizarea fiecărui impuls luminos și să crească nivelul amplificării în receptorul optic de imagini, până în momentul în care lumina reflectată de cele mai îndepărtate obiecte din zona de observație revine la receptor, și să mențină amplificarea la un nivel constant, până în momentul emisiei următorului impuls luminos. Receptorul optic de imagini poate conține un intensificator de imagini al cărui amplificator este reglat prin 60 varierea tensiunii de comandă pe placa sa microcanal. Unitatea de sincronizare și unitatea de comadă asigură posibilitatea creșterii instantanee a amplificării intensificatorului de imagini, creșterea, în continuare, și descreșterea instantanee, toate acestea - în scopul separării obiectelor din zona aflată sub observație.

Exploatarea dispozitivului și-a demonstrat eficiența deosebită, deoarece este capabil, 65 în plus fața de avantajele dispozitivelor cunoscute deja, să asiste, de exemplu, munca unui șofer în timpul unei furtuni de zăpadă etc., să micșoreze efectul nefavorabil al luminii împrăștiate de particulele de ceață sau de zăpadă precum și să reducă orbirea datorată farurilor vehiculelor ce se aproprie din sens opus.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 ...4 70 care reprezintă:

- fig.1, schema bloc a dispozitivului conform invenției;

- fig.2, schema bloc a unității de sincronizare și a unității de comandă a receptorului optic de imagini;

- fig.3, schema bloc a receptorului optic de imagini și a unității de comandă a lentilei 75 obiectivului;

- fig.4, diagramele timpilor de operare a dispozitivului pentru obținerea imaginilor obiectelor în lumină redusă.

Referitor la fig.1, dispozitivul pentru obținerea imaginilor obiectelor în lumină redusă cuprinde sursa de lumină pulsatorie 1. ₈₀

Lumina se propagă prin sistemul optic de trecere (formare) 2 înspre obiectul supus observării. Intrarea sursei de lumină este conectată cu prima ieșire a unității de sincronizare 3. A doua ieșire a unității de sincronizare 3 este conectată la unitatea de comandă 4 a unui receptor optic de imagini. Ieșirea unității de comandă a receptorului optic de imagini este conectată la receptorul optic de imagini 5. Receptorul de imagini cuprinde un sistem optic 85 de recepție (lentila obiectivului) 6. O unitate de comandă 7 a lentilei obiectivului este cuplată la receptorul de imagini și la unitatea de sincronizare.

Unitatea de sincronizare 3 declanșează sursa de lumină pulsatorie 1 care este utilizată împreună cu sistemul optic de formare a imaginii 2 pentru a realiza iluminarea pulsatorie a obiectelor (obiecte ce nu sunt reprezentate în fig.1). Simultan cu declanșarea sur- 90 sei de lumină 1, unitatea de sincronizare 3 declanșează unitatea de comandă 4 care mărește amplificarea receptorului 5, astfel încât imaginile obiectelor iluminate să aibă o strălucire egală. în plus, unitatea de sincronizare 3 generează un semnal care selectează obiectele amplasate la o anumită distanță, într-o zonă cu anumită profunzime. Profunzimea și distanța menționate sunt determinate prin semnale externe. Semnalul de selecție menționat 95 se aplică unității de comandă 4 care mărește instantaneu amplificarea receptorului de imagini 5, apoi o menține crescătoare și o reduce instantaneu, când ultima lumină reflectată de

RO 117886 Β obiectele de la o anumită distanță ajunge la receptor. Când semnalele, la ieșirea unității de sincronizare 3, dispar, unitatea de comandă 4 reglează amplificarea receptorului la un nivel constant. Aceasta face posibilă primirea imaginilor obiectelor aflate în lumină naturală ambiantă. Valoarea nivelului constant al amplificării definește strălucirea imaginii obiectului în lumina naturală ambiantă. în schimb valoarea creșterii/descreșterii instantanee a amplificării determină strălucirea imaginii obiectelor folosind lumina suplimentară. Aceste valori ale strălucirii pot fi reglate de semnale externe. Receptorul de imagini 5 împreună cu lentila obiectivului este destinat a forma imagini ale obiectelor. Amplificarea receptorului este reglată de unitatea de comadă 4. Nivelul mediu al amplificării receptorului de imagini 5 definește strălucirea medie a imaginii primite și poate fi reglată de un semnal extern. Lentila obiectivului unității de comandă 7 servește la reglarea automată a diafragmei și focarului, în funcție de strălucirea imaginilor primite și de distanța obiectelor selectate.

Referitor la fig.2, unitatea de sincronizare include oscilatorul de comandă 8 care generează un impuls ce declanșează sursa de lumină. Impulsul luminos emis de sursa de lumină se propagă spre obiectele supuse observării. Apoi lumina este reflectată de obiecte și revine la receptor. Simultan cu declanșarea sursei de lumină, oscilatorul de comandă 8 declanșează un multivibrator monostabil 9 care formează un impuls a cărui durată este egală cu timpul necesar luminii să ajungă la obiectul aflat la distanță maximă. Distanța maximă este distanța până la obiectele de la care lumina reflectată este încă detectabilă de receptorul de imagini. Impulsul de la multivibratorul monostabil 9 intră în generatorul de tensiune în dinți de fierăstrău 10 care formează un impuls triunghiular - vezi fig.4. Impulsul triunghiular intră în sumatorul 11. Acest impuls servește la egalizarea strălucirii imaginilor obiectelor iluminate de sursa de lumină și aflate la distanțe diferite. Mai exact, acest impuls servește la egalizarea strălucirii obiectelor aflate în câmpul vederii la diferite distanțe, iluminate de sursa de lumină pulsatorie.

Oscilatorul de comandă 8 declanșează, de asemenea, și multivibratorul monostabil 12, care generează impulsuri a căror durată este reglată manual de operator, durata fiind egală cu timpul necesar luminii pentru a ajunge de la sursa de lumină la cea mai apropiată margine a zonei iluminate, unde sunt amplasate obiecte și pentru a ajunge înapoi, la receptor. Multivibratorul monostabil 12, la rândul sau, declanșează un multivibrator monostabil 13 care generează impulsuri cu o durată reglabilă manual, durată egală cu timpul necesar luminii să se propage de la cea mai apropiată margine a zonei iluminate la cea mai îndepărtată margine și apoi înapoi la cea mai apropiată margine. Impulsul generat de multivibratorul monostabil este reglat manual în amplitudine cu ajutorul unui amplificator 14 și se aplică sumatorului 11. Impulsul la ieșirea amplificatorului 14 determină distanța până la cea mai apropiată margine a zonei iluminate, profunzimea și strălucirea, adică servește la separarea obiectelor în funcție de strălucirea obiectelor amplsate în zona de maxim interes. Semnalul de la sumator se aplică comutatorului 15 care transmite semnalul de la sumatorul 11 la ieșire, când impulsul la ieșirea multivibratorului monostabil 9 este activ, și care corespunde recepției unei imagini obținute în principal în lumina sursei de lumină pulsatorii. După încetarea impulsului la ieșirea multivibratorului monostabil 9, se aplică un semnal reglat manual la un nivel constant la ieșirea comutatorului 15. Acest semnal servește la reglarea strălucirii imaginilor formate în alte surse de lumină (inclusiv naturale), și astfel problema formării imaginilor obiectelor în lumina naturală ambiantă este rezolvată. La ieșirea comutatorului 15, se formează un semnal având un profil cu trei părți specifice: partea 29 presupune formarea imaginilor de strălucire constantă în lumina suplimentară furnizată de sursa de lumină pulsatorie, partea 27 presupune iluminarea obiectelor de maxim interes, iar partea 28 presupune formarea imaginilor în lumina naturală ambiantă.

Claims

RO 117886 Β

Amplificarea semnalului de comandă format astfel se aplică receptorului de imagini 5. Receptorul de imagini poate fi realizat pe baza unui intensificator de imagine cu o placă cu microcanale (MCP). Așa cum este prezentat în fig.3, semnalul sus-menționat este aplicat, după amplificare în amplificatorul 16, plăcii cu microcanale 25 a intensificatorului de imagine 17 care formează pe ecranul său 24 o imagine amplificată care a fost recepționată pe 150 fotocatodul 26 utilizându-se o lentilă de obiectiv de recepție 6. Deoarece amplificarea MCP este proporțională cu pătratul tensiunii, tensiunea de comandă amplificată care variază liniar va compensa dependența pătratică inversă a iradierii obiectelor aflate sub observație în timpul primirii imaginilor iluminate cu un impuls luminos, și din acest motiv imaginile vor avea străluciri egale. O cameră de televiziune 22 poate fi utilizată pentru a transforma imaginea 155 de pe ecranul intensificatorului de imagine 17 într-un semnal de televiziune. Pentru procesarea ulterioară, un videosemnal de la camera de televiziune se aplică la monitorul video 23 sau altui mijloc televizual.

Pentru controlul automat al strălucirii medii a imaginii, semnalul proporțional cu curentul de pe ecranul intensificatorului de imagine este aplicat la intrarea unui amplificator 160 cu prag 18, prag reglabil manual. Semnalul de ieșire provenind de la amplificatorul 18 comandă amplificarea medie a amplificatorului 16 și este, de asemenea, folosit la comanda unei diafragme încorporate în lentila obiectivului receptorului.

Pentru focalizarea automată a lentilei obiectivului pe zona iluminată, tensiunea care comandă distanța până la această zonă și care este folosită de multivibratorul monostabil 165 12 este aplicată amplificatorului 20 care are o caracteristică a amplitudinii neliniară, și mai departe la un servomotor 21, care comandă focarul lentilei obiectivului. Forma caracteristicii amplitudinii amplificatorului este selectată, astfel încât să asigure cea mai bună focalizare pentru lentila obiectivului, pentru orice distanță.

Metoda și dispozitivul conform invenției sunt realizate, utilizând tehnologii standard 170 în domeniu.

Revendicări

1. Metodă pentru formarea imaginilor obiectelor, în condiții de iluminare redusă, în care obiectele sunt iluminate de o sursă de lumină pulsatorie (1) și de o sursă de lumină 175 constantă, suplimentară, lumina reflectată înapoi de la obiecte fiind primită de un receptor optic de imagini (5) a cărui funcționare este sincronizată cu emisia impulsurilor luminoase, caracterizată prin aceea că, în timpul emisiei fiecărui impuls luminos, amplificarea receptorului optic de imagini este în continuu modificată până în momentul în care revine lumina reflectată de la cel mai îndepărtat obiect din zona de observație, determinând strălucirea 180 egală a obiectelor iluminate alese pentru observație, valoarea amplificării fiind menținută constantă până la emisia următorului impuls luminos.
2. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, pentru separarea anumitor obiecte din zona de observație, după primirea luminii reflectate înapoi de la aceste obiecte, amplificarea este imediat crescută, apoi crește constant și este micșorată imediat 185 după primirea ultimei raze de lumină reflectate de la aceste obiecte.
3. Metodă conform revendicărilor 1 și 2, caracterizată prin aceea că iluminarea cu lumină naturală, ambiantă, se folosește ca sursă suplimentară de lumină constantă.
4. Aparat pentru formarea imaginilor obiectelor, în condiții de iluminare redusă, care cuprinde o sursă de lumină pulsatorie cu un sistem optic de transmitere și o sursă supli- 190 mentară de lumină constantă, un receptor optic de imagini cu amplificare reglabilă, mijloace pentru reglarea automată a strălucirii medii a imaginii și o unitate de comandă, a cărei intrare este cuplată la una dintre ieșirile unității de sincronizare, altă ieșire a unității de sincronizare

RO 117886 Β fiind cuplată la intrarea unei surse de lumină pulsatorii, caracterizat prin aceea că unitatea 195 de sincronizare și unitatea de comandă (4) sunt proiectate să sincronizeze fiecare impuls luminos și să mărească amplificarea receptorului optic (5) de imagini, până în momentul în care lumina reflectată de la cele mai îndepărtate obiecte din zona de observație revine și să mențină amplificarea la nivel constant până la emisia următorului impuls luminos.
5. Aparat conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că receptorul optic de 200 imagini (5) conține un intensificator de imagine (17) cu reglarea amplificării, prin schimbarea tensiunii de comandă de pe placa sa cu microcanale (25).
6. Aparat conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că unitatea de sincronizare (3) și unitatea de comandă (4) sunt concepute, astfel încât să asigure creșterea instantanee a amplificării intensității imaginii, creșterea constantă ulterioară și apoi micșorarea sa 205 instantanee, în scopul separării obiectelor aflate în zona de observație.

Președintele comisiei de examinare: ing. Popescu Livia

Examinatoring. Dumitru Daniela