RU2051398C1 - Method and device for analyzing and synthesizing images - Google Patents
Method and device for analyzing and synthesizing images Download PDFInfo
- Publication number
- RU2051398C1 RU2051398C1 SU5028616A RU2051398C1 RU 2051398 C1 RU2051398 C1 RU 2051398C1 SU 5028616 A SU5028616 A SU 5028616A RU 2051398 C1 RU2051398 C1 RU 2051398C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodetector
- image
- modulator
- mirror
- lens
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптико-электронной технике и может найти применение, например, в тепловидении. The invention relates to optoelectronic technology and may find application, for example, in thermal imaging.
Известен способ анализа и синтеза невидимого и видимого изображения, используемый в термографии, при котором анализируют невидимое изображение в предметной плоскости, преобразуют оптические сигналы в электрические, после чего синтезируют (восстанавливают) видимое изображение предметов в плоскости изображения, точнее в плоскости наблюдения [1] Объем информации (информативность), получаемой в результате этого процесса, зависит от порога чувствительности (Δ Тпор) прибора (или от величины сигнал/шум), от величины поля и от качества изображения. Повышению информативности способствует использование систем с двумя оптическими каналами и с рядом электрических каналов [2] Оптические системы с двумя оптическими каналами могут быть: двухобъективные с одним фотоприемником и однообъективные с двумя зеркалами [3] В них решение задачи по повышению информативности сочетается с обеспечением экономии используемых средств (экономичностью).There is a method of analysis and synthesis of invisible and visible images used in thermography, which analyze the invisible image in the subject plane, convert optical signals to electrical, and then synthesize (restore) the visible image of objects in the image plane, more precisely in the observation plane [1] information (information content) obtained as a result of this process depends on sensitivity threshold (Δ T pores) of the device (or the magnitude of the signal / noise ratio), and the field value of Picture quality Nia. The use of systems with two optical channels and with a number of electrical channels contributes to increasing information content [2] Optical systems with two optical channels can be: bi-objective with one photodetector and single-lens with two mirrors [3] They combine the solution of the task of increasing information content with saving used funds (profitability).
Техническим результатом изобретения является дальнейшее повышение информативности и экономичности процесса, а также расширение функциональных возможностей системы. The technical result of the invention is to further increase the information content and efficiency of the process, as well as expanding the functionality of the system.
Технический результат достигается благодаря тому, что при выполнении анализа и синтеза изображения в двухканальном оптико-электронном приборе, заключающимся в одновременном формировании растров, как в предметной плоскости, так и в плоскости наблюдения, с помощью одного анализатора, в предметной плоскости одновременно формируют два рядом расположенных растра, при этом кратковременно прерывают лучистый поток в одном из каналов. Благодаря тому, что в устройстве для реализации, содержащем две телескопические системы, сопряженные с одним N-элементным фотоприемником при помощи объектива, а также прерыватель потока, последний выполнен в виде обтюратора, установленного в одной из телескопических систем, при этом оси объективов телескопических систем направлены в предметную плоскость под углом друг к другу. The technical result is achieved due to the fact that when performing analysis and image synthesis in a two-channel optical-electronic device, which consists in the simultaneous formation of rasters, both in the subject plane and in the observation plane, using one analyzer, two adjacent raster, while briefly interrupting the radiant flux in one of the channels. Due to the fact that in an implementation device containing two telescopic systems coupled to one N-element photodetector using a lens, as well as a flow chopper, the latter is made in the form of a shutter installed in one of the telescopic systems, while the axes of the telescopic system lenses are directed into the subject plane at an angle to each other.
В устройстве, содержащем линзовый объектив, по обе стороны от которого на оптической оси расположены N-элементный фотоприемник и криволинейное зеркало, а также первое и второе с отверстием плоские наклонные зеркала, угол между зеркалами дополнительно увеличен на угол α, равный углу между визирными лучами оптических каналов, направленными в предметную плоскость, при этом криволинейное зеркало установлено с возможностью поворота вокруг оси. In a device containing a lens, on both sides of which an N-element photodetector and a curved mirror are located on the optical axis, as well as first and second flat inclined mirrors with an aperture, the angle between the mirrors is additionally increased by an angle α equal to the angle between the optical sight rays channels directed to the subject plane, while a curved mirror is mounted with the possibility of rotation around the axis.
В устройстве криволинейное зеркало выполнено вогнутым и установлено за отверстием в первом плоском зеркале, при этом между указанными зеркалами установлен прерыватель потока, выполненный в виде расположенного на оси вращения плоского кольца с прозрачными вырезами. Прерыватель потока выполнен в виде прозрачного диска с нанесенными по окружности непрозрачными полосками. Линзовый объектив расположен в отверстии двояковогнутого зеркала. In the device, the curvilinear mirror is made concave and installed behind the hole in the first flat mirror, while a flow breaker is installed between these mirrors, made in the form of a flat ring located on the axis of rotation with transparent cutouts. The flow interrupter is made in the form of a transparent disk with opaque strips applied around the circumference. The lens is located in the hole of the biconcave mirror.
В устройстве, содержащем электронный коммутатор с рядом ключей, выходами связанными через видеоусилитель с индикатором изображения, каждый элемент фотоприемника связан с двумя ключами через фильтры нижних и верхних частот, а также через детектор, при этом ряд ключей разделен на две группы, выходы которых связаны через два видеоусилителя с двумя индикаторами изображения. In a device containing an electronic switch with a series of keys, outputs connected through a video amplifier with an image indicator, each photodetector element is connected to two keys through low-pass and high-pass filters, and also through a detector, while the series of keys is divided into two groups, the outputs of which are connected through two video amplifiers with two image indicators.
На фиг.1 показана схема с двумя объективами и обтюратором, используемая для выполнения анализа; на фиг.2 схема бортового прибора с одним объективом и поворотным криволинейным зеркалом того же назначения; на фиг.3 схема с одним линзовым объективом и двумя, установленными с возможностью вращения плоскими зеркалами; на фиг.4 схема обработки сигналов и синтеза изображений, сопряженного со схемой фиг.2; на фиг.5 схема обработки сигналов и синтеза изображения, сопрягаемая со схемами фиг.1 и 3; на фиг.6 схема для анализа с двояковогнутым зеркалом. Figure 1 shows a diagram with two lenses and an obturator used to perform the analysis; figure 2 diagram of an on-board device with one lens and a rotary curved mirror of the same purpose; figure 3 diagram with one lens and two mounted rotatably flat mirrors; figure 4 is a signal processing and image synthesis circuitry associated with the circuit of figure 2; figure 5 diagram of signal processing and image synthesis, mated with the schemes of figures 1 and 3; 6 is a diagram for analysis with a biconcave mirror.
На фиг.1 показаны линзовые объективы 1 и 2, оси которых О1 и О2направлены в предметную плоскость под углом друг к другу; окуляры 3 и 4, плоские зеркала 5 и 6, объектив 7 фотоприемника 8, обтюратор 9 (прерыватель потока).Figure 1 shows the
На фиг. 2 показаны линзовый объектив 10; N-элементный фотоприемник 11, первое и второе плоские зеркала 12, 13, развернутые вокруг оси О-О1на угол ± α /2; криволинейное (выпуклое) зеркало 14 установленное с возможностью поворота с помощью рукоятки 15; два изображения 16 и 17 линейки чувствительных элементов фотоприемника 11, полученные в предметной плоскости благодаря развороту плоских зеркал 12 и 13 на угол ± α /2.In FIG. 2 shows a
На фиг. 3 показаны: линзовый объектив 18, N-элементный фотоприемник 19, плоские зеркала 20, 21 с отверстиями, установленные с возможностью поворота (колебаний) вокруг оси О-О1, отрезки которой направлены в предметную плоскость под углом α друг к другу, благодаря чему в предметной плоскости изображена дважды линейка фотоприемника 19; криволинейное 22 (вогнутое) зеркало; конденсатор 23, корпус 24, обтюратор 25, изображенный в двух проекциях (растр показан частично); вариант обтюратора 26, выполненного на прозрачной основе; электропривод обтюратора 27.In FIG. 3 shows: a lens objective 18, an N-
На фиг. 4 показаны чувствительные элементы фотоприемника 11 в составе схемы фиг. 2; датчик синхроимпульсов 28, следующих с частотой, пропорциональной величине Vc/H (Vc, H соответственно скорость и высота полета самолета); группа предусилителей сигналов 29, группа ключей 30, связанных с распределителем 31 импульсов электронного коммутатора и видеоусилителем 32, задающий генератор 33, определяющий частоту циклов работы группы ключей и частоту строчной развертки индикатора 34, связанного с генератором пилообразного тока 35 через строчную отклоняющую катушку 36, кадровая катушка 37 связана с генератором тока 38, синхронизированного с работой датчика 28.In FIG. 4 shows the sensitive elements of the
На фиг.5 показаны фотоприемник 39 в составе схемы фиг.1 или фиг.3; фильтры верхней 40 и нижней 41 частоты; группа предусилителей 42; детекторы 43 возможно синхронные, при условии их связи с датчиком в составе обтюратора), электронные ключи 44, разделенные на две группы, связанные с видеоусилителями 45 и 46, и управляемые от распределителя импульсов 47; задающий генератор 48; индикаторы изображения 49, 50; генераторы тока 51, 52 соответственно кадровой и строчной частоты, которые связаны с отклоняющими катушками 53, 54, 55, 56; проекционные объективы 57, 58, экран 59 или матовое стекло); датчик синхроимпульсов 60, связанный с работой зеркал 20, 21 (фиг.3). Figure 5 shows the
На фиг.6 показаны линзовый объектив 61, фотоприемник 62, плоские зеркала 63, 64 с отверстиями; вогнутое зеркало 65, двояковогнутое зеркало 66 с отверстием; корпус устройства 67. Figure 6 shows a
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
На фиг.1 поток излучения от двух соседних участков предметной плоскости направлен к фотоприемнику 8 по двум параллельным ветвям . При вращении обтюратора 9 происходит модуляция потока и перенос спектра сигнала в этом канале по шкале частот выше спектра частот в другом канале. Эти спектры разделяются на выходе приемника 39 (фиг.5) при помощи фильтров 40 и 41. После предварительного усиления модулированный сигнал детектируется и оба спектра приходят на два входа коммутатора, где соответствующие ключи сгруппированы в две отдельные группы. В результате коммутации сигналов, многоканальный вход в каждой группе преобразуется в одноканальный выход, связанный через видеоусилитель 45 или 46 с соответствующим индикатором 49 или 50. Строчная развертка лучей на экранах индикаторов производится одновременно и синхронно с работой электронного коммутатора, состоящего из 44, 47, 48. Изображение двух строк стыкуются на экране 59 при помощи объективов 57 и 58 так, что образуется единая широкая строка. Если предположить, что прибор установлен на движущемся основании, то путевая скорость этого движения фиксируется датчиком 60, откуда поступают синхроимпульсы, управляющие работой элементов кадровой развертки, состоящей из 51,53, 55, благодаря чему производится перемещение строки на экране 59 и образуется растр.In Fig.1, the radiation flux from two adjacent sections of the subject plane is directed to the
Увеличение информативности достигается, во-первых, благодаря тому, что в прототипе две аналогичные строки формируются при помощи сканирующей пирамиды последовательно друг за другом, а в изобретении параллельно, благодаря чему увеличивается время накопления сигнала, а шумовая полоса частот Δ fш становится более узкой, следовательно, пороговая чувствительность прибора улучшается. Во-вторых, благодаря модуляции и переносу спектра сигнала в более высокочастотную область, снижается воздействие токовых шумов (шум 1/f) приемника, что также способствует улучшению Δ Тпор.The increase in information content is achieved, firstly, due to the fact that in the prototype two similar lines are formed sequentially one after another with the scanning pyramid, and in the invention in parallel, due to which the signal accumulation time is increased, and the noise frequency band Δ f w becomes narrower, therefore, the threshold sensitivity of the instrument is improved. Secondly, due to the modulation and transfer of the signal spectrum to a higher frequency region, the effect of current noise (1 / f noise) of the receiver is reduced, which also contributes to the improvement of Δ T pores .
Повышение экономичности связано здесь с устранением из схемы оптико-механической сканирующей системы, которая значительно сложнее и дороже обтюратора. The increase in efficiency is associated with the elimination of the optical-mechanical scanning system from the circuit, which is much more complicated and more expensive than the shutter.
Визуализация растра в данном примере связана с необходимостью иметь в регистрирующем блоке какое-либо средство для запоминания изображения на период рассмотрения. Например, можно использовать в качестве индикатора ЭЛТ с памятью, например, скиатрон, либо вместо э крана 59 использовать фотопленку, либо вместо того и другого использовать регистратор с электрохимической бумагой. The visualization of the raster in this example is connected with the need to have in the recording unit some means for storing the image for the period of consideration. For example, you can use a CRT with memory, for example, a skiatron, or use film instead of
На фиг.2 представлен пример устройства, предназначенный для установки на борту летательного аппарата с целью обнаружения точечных целей, например скрытых очагов лесных пожаров. Поток излучения из предметной плоскости направлен к фотоприемнику 11 параллельно по двум ветвям . В предметную плоскость спроецированы два изображения одной линейки приемника, которые по направлению полета (НП) носителя образуют в этой плоскости растр. При появлении на каком-либо элементе приемника 11 (фиг.4) изображения точечной цели, сигнал проходит по элементам 29-30-32-34, создавая изображение точки на экране ЭЛТ 34, где создается видимый растр благодаря отклоняющей системе 37 и 36, связанной с генераторами 35 и 38. Частота импульсов тока у последнего синхронизирована с параметрами полета носителя, благодаря связи с синхродатчиком 28. Особенность существенно упрощенной схемы фиг.4 по сравнению со схемой фиг. 5 состоит в том, что "широкой" строке в предметной плоскости здесь соответствует "узкая" строка в плоскости наблюдения, с чем связана неопределенность в определении, какому из элементов изображений двух линеек соответствует сигнал от точечной цели. Для устранения этой неопределенности перекрывают один из двух оптических каналов путем поворота зеркала 5 на 180о. Если цель на экране при этом исчезнет, то она принадлежит этому каналу и наоборот. Вероятность того, что две точечные цели одновременно окажутся на сопряженных элементах очень мала.Figure 2 presents an example of a device intended for installation on board an aircraft with the aim of detecting point targets, such as hidden foci of forest fires. The radiation flux from the object plane is directed to the
Положительный эффект по сравнению с прототипом связан здесь с расширением функциональных возможностей, вытекающих из использования двух оптических каналов для расширения поля изображения, вместо увеличения обнаружительной способности, он связан также и со снижением требований к точности совмещения двух изображений, что упрощает конструкцию прибора и технологию его изготовления, а в конечном итоге повышает экономичность. Последнее касается также и другого прототипа, по сравнению с которым схема фиг.4 упрощена за счет исключения узлов надкадровой развертки. The positive effect compared with the prototype is associated with the expansion of the functionality arising from the use of two optical channels to expand the image field, instead of increasing the detection ability, it is also associated with a decrease in the accuracy requirements for combining two images, which simplifies the design of the device and its manufacturing technology , and ultimately increases profitability. The latter also applies to another prototype, in comparison with which the diagram of FIG. 4 is simplified by eliminating superframe nodes.
Действие схемы фиг.3 связано с получением в стационарном состоянии изображения, подобного телевизионному. С этой целью корпус 24 колеблют вокруг оси О-О1 с частотой, например, 25 Гц (50 кадров) при этом в предметной плоскости с помощью двух изображений одной линейки приемника 19 образуют широкий растр. Излучение от предмета на фотоприемник проходит по двум параллельным ветвям . Благодаря вращению обтюратора 25 происходит модуляция потока в одном канале и работа осуществляется совместно со схемой фиг. 5 также, как и в первом, случае. Однако средства памяти в блоке регистрации здесь не требуются. Датчик 60 служит здесь для синхронизации кадровой развертки, пропорционально частоте колебания зеркал 20 и 21. Приемник 19 вынесен за пределы отверстия в зеркале 21 при посредстве конденсатора 23, вследствие чего сокращается размер отверстия и винъетирование потока и улучшается согласование объектива с приемником, что в целом повысило обнаружительную способность и информативность системы. Увеличение последней способствует также получение широкопольного изображения в схеме фиг.5. Особая конструкция обтюраторов 25 и 26 (фиг.3) сводит к минимуму экранирование коллимированного пучка лучей и сокращает энергетические потери, что также способствует повышению информативности.The action of the circuit of figure 3 is associated with obtaining in a stationary state an image similar to a television. To this end, the housing 24 is oscillated around the axis O-O 1 with a frequency of, for example, 25 Hz (50 frames) while in the subject plane using two images of the same line of the
Рассмотрим вариант оптической системы, служащий для реализации способа, показанной на фиг.6. От известных устройств он отличается тем, что для фокусировки лучей здесь использовано двояковогнутое зеркало 66 и объектив 61 меньшего диаметра. И то, и другое уменьшает сферическую и хроматическую аберрации, что повышает качество изображения и информативность системы. Известно, что зеркала не обладают хроматической аберрацией, а сферическая аберрация зеркала в восемь раз меньше чем у линзы. В свою очередь сферическая аберрация сильно уменьшается при сокращении апертуры линзового объектива. Излучение от предмета проходит в схеме фиг.6 по двум параллельным ветвям .Consider a variant of the optical system, which is used to implement the method shown in Fig.6. It differs from known devices in that a
Таким образом, технико-экономическая эффективность изобретения сводится, в одном случае, к повышению информативности и экономичности, а в другом к расширению функциональных возможностей системы. Thus, the technical and economic efficiency of the invention is reduced, in one case, to increase the information content and economy, and in the other to expand the functionality of the system.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5028616 RU2051398C1 (en) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | Method and device for analyzing and synthesizing images |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5028616 RU2051398C1 (en) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | Method and device for analyzing and synthesizing images |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2051398C1 true RU2051398C1 (en) | 1995-12-27 |
Family
ID=21597523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5028616 RU2051398C1 (en) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | Method and device for analyzing and synthesizing images |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2051398C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541116C2 (en) * | 2013-02-06 | 2015-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Double-channel space telescope for simultaneous observation of earth and stars (versions) |
RU2645179C2 (en) * | 2016-04-13 | 2018-02-16 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф.Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Probable satellite system for monitoring forest fire |
-
1992
- 1992-02-06 RU SU5028616 patent/RU2051398C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. М.: Мир, 1988, с.201-206. * |
2. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1983, с.58. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 1091103, кл. G 02B 27/00, 1984. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541116C2 (en) * | 2013-02-06 | 2015-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Double-channel space telescope for simultaneous observation of earth and stars (versions) |
RU2645179C2 (en) * | 2016-04-13 | 2018-02-16 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф.Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Probable satellite system for monitoring forest fire |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3889117A (en) | Tapered detector scanning array system | |
US5790188A (en) | Computer controlled, 3-CCD camera, airborne, variable interference filter imaging spectrometer system | |
US5280167A (en) | Very high angular resolution laser beam rider detector having a gated image intensifier and a video camera | |
US4556986A (en) | Optical stereo video signal processor | |
JPS6345543A (en) | Test apparatus for unconformability and occlusion of surface of transparent material element | |
US4195311A (en) | Coherence length gated optical imaging system | |
DE69332802T2 (en) | RECORDING SYSTEM | |
JPS58166244A (en) | Roentgen-ray inspection device | |
US5107117A (en) | Optoelectronic viewing system | |
US2949536A (en) | Method and means for vertical attitude determination | |
US3921080A (en) | Analog data processor | |
RU2051398C1 (en) | Method and device for analyzing and synthesizing images | |
US4008371A (en) | Imaging systems | |
NL8105782A (en) | LEVEL SYSTEM. | |
GB2096427A (en) | Infrared imaging and tracking means | |
US4048492A (en) | Method and apparatus for automatic focusing an optical system with a scanning grating | |
US3946155A (en) | Optical scanning systems | |
GB1588234A (en) | Transmission type beam nicroscopes utilising a scanning technique | |
US3511156A (en) | Automatic focus detector | |
RU2263931C1 (en) | Device for observing objects | |
US3322953A (en) | Crossed slot scanner for developing a lissajous scanning pattern | |
RU2055371C1 (en) | Adaptive telescope | |
CN115855258B (en) | Unmanned aerial vehicle carries full spectrum dual polarization multi-diaphragm transmission spectrum association guidance system | |
JPS58180918A (en) | Infrared ray monitoring device | |
RU2020522C1 (en) | Adaptive telescope |