RU2081435C1 - Способ селекции объекта на удаленном фоне - Google Patents
Способ селекции объекта на удаленном фоне Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081435C1 RU2081435C1 SU3085803A RU2081435C1 RU 2081435 C1 RU2081435 C1 RU 2081435C1 SU 3085803 A SU3085803 A SU 3085803A RU 2081435 C1 RU2081435 C1 RU 2081435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- images
- image
- background
- registered
- displacement
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к локации, в частности к пассивным способам селекции воздушно-космического объекта на сложном неоднородном фоне. Целью изобретения является повышение точности при одновременном увеличении быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в способе селекции объекта на удаленном фоне, основанном на приеме излучения, формировании двух изображений, регистрации сформированных изображений, формировании разностного изображения, причем излучения и формирование двух изображений осуществляют в двух пространственно разнесенных точках O1, O2, регистрацию сформированных изображений осуществляют одновременно, определят паралактическое смещение фона путем формирования взаимно-корреляционной функции двух зарегистрированных изображений и определения положения ее максимума, осуществляют смещение одного из зарегистрированных изображений на величину параллактического смещения фона в направлении, противоположном этому смещению, разностное изображение получают путем вычитания смешанного и второго зарегистрированного изображения, разделяют области разностного изображения, имеющие противоположные знаки, анализируют размер фрагментов областей в направлении параллактического смещения фона, выделяют в каждой из областей фрагмент, имеющий максимальный размер, определяют координаты границ выделенных фрагментов разностного изображения, изменяют координаты одного из выделенных фрагментов на величину максимального размера данного фрагмента по направлению к другому фрагменту, формируют селекторное поле, ограниченное внешними границами выделенных фрагментов, выбирают из соответствующего зарегистрированного изображения подобласть, соответствующую селекторному полю, получая изображение объекта. 5 ил.
Description
Изобретение относится к локации, в частности к пассивным способам селекции воздушно-космического объекта на сложном неоднородном фоне.
Известен способ селекции цели в присутствии фоновых засветок.
В известном техническом решении используется способ исключения фоновых объектов /звезд/ путем экранирования некоторых участков изображения непосредственно в оптическом тракте поисковой системы. Основную часть системы составляет прозрачная сфера с нанесенными на ней непрозрачными изображениями наиболее ярких звезд. После ориентации оси сферы в направлении оси вращения Земли вспомогательный часовой механизм вращает сферу синхронно с вращением Земли. Изображение участка звездного неба фокусируется на поверхность прозрачной сферы и затем направляется к ее геометрическому центру, откуда при помощи призма передается на вход элемента, воспринимающего оптическое излучение.
Недостатками этого способа являются относительная сложность, невысокая точность, обусловленная погрешностями выполнения сферической маски, и невозможность селекции объекта на априорно неизвестной м фоне.
Наиболее близок к изобретению и выбран авторами за прототип способ визуализации различий между двумя похожими изображениями, заключающийся в приеме излучения, формировании двух изображений, фазовой задержке из сформированных изображений, записи незадержанного и задержанного изображений, их вычитании и последюущем анализе разностного изображения.
Известный способ имеет следующие недостатки.
1. Низкое быстродействие, обусловленное последовательным характером операций формирования изображений и их регистрации.
2. Низкую точность вследствие невозможности селекции "ложных объектов", возникающих из-за изменений фона между моментами регистрации первого и второго изображений.
3. Ограниченные функциональные возможности, т.к. известный способ не позволяет селектировать объект, имеющий малое перемещение относительно системы, осуществляющей селекцию, за время между формированием первого и второго изображений.
Цель изобретения повышение точности и быстродействия способа селекции объекта.
Поставленная задача достигается тем, что в способе селекции объекта на удельном фоне, заключающемся в приеме излучения, формировании двух изображений, регистрации сформированных изображений, формировании разностного изображения из двух зарегистрированных изображений и анализ разностного изображения, причем излучения и формирование двух изображений осуществляют в двух пространственно разнесенных точках, регистрацию сформированных изображений осуществляют одновременно, определяют параллактическое смещение фона путем вычисления взаимокорреляционной функции двух изображений и определения положения ее максимума, осуществляют смещение одного из зарегистрированных изображений на величину параллактического смещения фона в направлении, противоположном этому смещению, разностное изображение получают путем вычитания смещенного и второго зарегистрированного изображения, разделяют области разностного изображения, имеющие противоположные знаки, анализируют размер фрагментов областей в направлении параллактического смещения фона, выделяют в каждой из областей фрагмент, имеющий максимальный размер, определяют координаты границ выделенных фрагментов разностного изображения, изменяют координаты одного из выделенных фрагментов на величину максимального размера данного фрагмента по направлению к другому фрагменту, формируют селекторное поле, ограниченное внешними границами выделенных фрагментов, выбирают из соответствующего зарегистрированного изображения подобласть, соответствующую селекторному полю, получая изображение объекта.
Блок-схема устройства, реализующего предложенный способ, представлена на фиг. 1, где:
1 блок формирования изображений,
2 блоки регистрации изображений,
3 блок синхронизации,
4 блок корреляционной обработки,
5 блок формирования взаимно-корреляционной функции,
6 блок смещения изображения,
7 блок вычитания изображений,
8 блок формирования селекторного поля,
9 блок разделения изображений,
10 блоки анализа разностного изображения,
11 блок выделения изображения объекта.
1 блок формирования изображений,
2 блоки регистрации изображений,
3 блок синхронизации,
4 блок корреляционной обработки,
5 блок формирования взаимно-корреляционной функции,
6 блок смещения изображения,
7 блок вычитания изображений,
8 блок формирования селекторного поля,
9 блок разделения изображений,
10 блоки анализа разностного изображения,
11 блок выделения изображения объекта.
Излучение от объекта и фона принимают в двух пространственно разнесенных точках. В блоках формирования изображений 1, каждый из которых содержит, например, приемный телескоп, с задней фокальной плоскостью которого совмещена чувствительная площадка соответствующего блока регистрации изображений 2 /причем оптические оси обоих приемных телескопов параллельны, а фокусные расстояния одинаковы и равны f'/, формируют два пространственно разнесенных изображения
fi(x,y) Si(x,y) + ni(x,y)
где
i 1,2 номер блока формирования изображений,
Si(x,y) изображение объекта,
n(x,y) изображение фона.
fi(x,y) Si(x,y) + ni(x,y)
где
i 1,2 номер блока формирования изображений,
Si(x,y) изображение объекта,
n(x,y) изображение фона.
Сформированные изображения регистрируют в соответствующих блоках регистрации изображений 2, представляющих, например, пространственно-временные модулятора света, одновременно по сигналу синхронизации с блока синхронизации 3, обеспечивающего одновременность регистрации изображений, причем на фиг. 1 показаны только те связи блока синхронизации, которые существенны для реализации предложенного способа в наиболее общем виде.
Так как зарегистрированные изображения Φ1(x,y) и Φ2(x,y) принимают в двух пространственно разнесенных на расстоянии L в направлении оси OX /см. фиг. 2/ точках, то эти изображения имеют параллактическое смещение друг относительно друга. Для определения величины параллактического смещения фона зарегистрированные изображения Φ1(x,y) и Φ2(x,y) поступают на блок корреляционной обработки 4.
Для пояснения принципа работы воспользуемся фиг. 2, на которой представлено взаимное расположение фона 13, объекта B и точек приема излучения O1, O2.
Обозначения на фиг. 2 следующие:
13 фон,
14 плоскость входных зрачков приемных телескопов,
15 плоскость блоков регистрации изображений 2,
A произвольная точка фона,
B объект,
Oi центр зрачка i-го приемного телескопа блока формирования изображений,
оптическая ось i -ого приемного телескопа; 
задний фокус i -ого приемного телескопа;
H расстояние от плоскости входных зрачков приемных телескопов до фона;
h расстояние от плоскости входных зрачков приемных телескопов до объекта.
13 фон,
14 плоскость входных зрачков приемных телескопов,
15 плоскость блоков регистрации изображений 2,
A произвольная точка фона,
B объект,
Oi центр зрачка i-го приемного телескопа блока формирования изображений,
H расстояние от плоскости входных зрачков приемных телескопов до фона;
h расстояние от плоскости входных зрачков приемных телескопов до объекта.
Изображения точки A фона 13 в задней фокальной плоскости приемных телескопов соответственно A1 и A2 смещены относительно соответствующих оптических осей на расстояния 
Из треугольника ACO1 и ADO2, где C и D1 точки пересечения фона 13 с продолжениями оптических осей
имеем:
Учитывая, что CD=L параллактическое смещение фона
Аналогичные рассуждения, приведенные для объекта, дадут параллактическое смещение объекта
Тогда
В блоке корреляционной обработки 4, представляющем собой оптический когерентный коррелятор, формируют взаимно-корреляционную функцию
K(x,y) = Φ1(x,y)⊗Φ2(x,y)
где
⊗ знак операции корреляции.
Из треугольника ACO1 и ADO2, где C и D1 точки пересечения фона 13 с продолжениями оптических осей
Учитывая, что CD=L параллактическое смещение фона
Аналогичные рассуждения, приведенные для объекта, дадут параллактическое смещение объекта
Тогда
В блоке корреляционной обработки 4, представляющем собой оптический когерентный коррелятор, формируют взаимно-корреляционную функцию
K(x,y) = Φ1(x,y)⊗Φ2(x,y)
где
⊗ знак операции корреляции.
Подставляя выражения Φ1(x,y) и Φ2(x,y) из /2/, имеем
Согласно неравенству Шварца-Буняковского, максимум автокорреляционной функции априорно больше максимума взаимокорреляционной функции, поэтому мы может исключить второе и третье слагаемые в /3/.
Согласно неравенству Шварца-Буняковского, максимум автокорреляционной функции априорно больше максимума взаимокорреляционной функции, поэтому мы может исключить второе и третье слагаемые в /3/.
Так как объект занимает малую часть изображения, то максимум автокорреляционной функции фона превышает максимум автокорреляционной функции объекта, поэтому максимум функции k (x, y) будет соответствовать максимуму функции n(x+ξф, y)⊗n(x,y).
В блоке формирования взаимно-корреляционной функции 5, реализованном, например, на базе многоэлементного фотоприемника, вычисляют максимум автокорреляционной функции k (x, y) и определяют смещение этого максимума Δ относительно начала координат. По свойству корреляционной функции ее максимальное значение соответствует началу координат, т.е. k(x, y)мак=К(0, 0)
Получаем D=- ξф т.е. определенное смещение максимума взаимно-корреляционной функции равно по величине параллактическому смещению фона.
В блоке формирования взаимно-корреляционной функции 5, реализованном, например, на базе многоэлементного фотоприемника, вычисляют максимум автокорреляционной функции k (x, y) и определяют смещение этого максимума Δ относительно начала координат. По свойству корреляционной функции ее максимальное значение соответствует началу координат, т.е. k(x, y)мак=К(0, 0)
Получаем D=- ξф т.е. определенное смещение максимума взаимно-корреляционной функции равно по величине параллактическому смещению фона.
Вычисленное значение ξф подает на блок смещения изобретения 6, в котором смещают одно из записанных изображений на величину ξф в направлении, противоположном параллактическому смещению фона.
На выходе блока смещения изображений получаем изображение
В блоке вычитания изображений 7 вычитают изображения
Разностное изображение
Φ(x,y)
где:
где
Пpи h≠ H φ(x,y)=0, следовательно, разностное изображение φ(x,y) соответствует селективному объекту. Разностное изображение φ(x,y) вводят в блок разделения изображения 9, в котором выделяют области разностного изображения, имеющие противоположные знаки. На фиг.3 представлен вид функции φ(x,y) для случаев:
а/ точечных объектов;
б) объектов конечного размера d1d>Δξ;
в/ объектов конечного размера d1d<Δξ;
где: d максимальный размер изображения объекта в направлении параллактического смешения фона;
16 вид функции s (x, y)
19 вид функции φ(x,y) нижний ряд на фиг.3;
17 положительная область
18 отрицательная область φ(x,y).
Разделенные в блоке разделения изображений 9 области разностного изображения вводят в соответствующие блоки анализа 10, в которых анализируют размер отдельных фрагментов этих областей в направлении параллактического смещения фона и выделяют фрагменты с максимальным размером в каждой из областей разностного изображения. Этот максимальный размер соответствует параллактическому смешению Δξ. На фиг.4 показан процесс обработки разностного изображения, где:
а/ изображение объекта;
б/ разностное изображение;
в/ и изменение координат одного из фрагментов;
г/ формирование селекторного поля.
В блоке вычитания изображений 7 вычитают изображения
Разностное изображение
Φ(x,y)
где:
где
Пpи h≠ H φ(x,y)=0, следовательно, разностное изображение φ(x,y) соответствует селективному объекту. Разностное изображение φ(x,y) вводят в блок разделения изображения 9, в котором выделяют области разностного изображения, имеющие противоположные знаки. На фиг.3 представлен вид функции φ(x,y) для случаев:
а/ точечных объектов;
б) объектов конечного размера d1d>Δξ;
в/ объектов конечного размера d1d<Δξ;
где: d максимальный размер изображения объекта в направлении параллактического смешения фона;
16 вид функции s (x, y)
19 вид функции φ(x,y) нижний ряд на фиг.3;
17 положительная область
18 отрицательная область φ(x,y).
Разделенные в блоке разделения изображений 9 области разностного изображения вводят в соответствующие блоки анализа 10, в которых анализируют размер отдельных фрагментов этих областей в направлении параллактического смещения фона и выделяют фрагменты с максимальным размером в каждой из областей разностного изображения. Этот максимальный размер соответствует параллактическому смешению Δξ. На фиг.4 показан процесс обработки разностного изображения, где:
а/ изображение объекта;
б/ разностное изображение;
в/ и изменение координат одного из фрагментов;
г/ формирование селекторного поля.
В блоке анализа разностного изображения 10 изменяют координаты выделенного фрагмента области разностного изображения 20 на величину максимального размера этого фрагмента Dx по направлению к другому фрагменту, как показано на фиг.4, в.
В блоке формирования селективного поля 8 формируют селективное поле F, ограниченное внешними границами выделенных фрагментов и линиями, соединяющими крайние точки выделенных фрагментов и параллельными направлению параллактического смешения фона. Из сравнения фиг.4, а и 4, г очевидна идентичность селективного поля и изображения селектируемого объекта.
В блоке выделения изображения объекта 11, представляющем, например, электрически управляемую диафрагму, выделяют из соответствующего зарегистрированного изображения /в данном случае приведенной на фиг.1 блок-схема второго/ подобласть, соответствующую селекторному полю F и, как показано выше, получаем изображение селектируемого объекта. Координаты селективного поля соответствуют координатам изображения объекта в системе координат, связанной с соответствующим блоком формирования изображений 1 и определяются по очевидным формулам:
где
Xy, Yy координаты геометрического центра
селекторного поля в задней фокальной плоскости приемного телескопа
X0, Y0, Z0 координаты объекта B,
OXYZ система координат, связанная с блоком формирования изображений 1, например, входным зрачком 21 соответствующего приемного телескопа.
где
Xy, Yy координаты геометрического центра
X0, Y0, Z0 координаты объекта B,
OXYZ система координат, связанная с блоком формирования изображений 1, например, входным зрачком 21 соответствующего приемного телескопа.
На фиг. 5 показано взаимное расположение объекта B с координатами геометрического центра B0/X0, Y0, Z0/, входного зрачка приемного телескопа 21, его фокальной плоскости 22 и плоскости расположения объекта 23.
Из вышеизложенного следует, что способ по предполагаемому изобретению, в сравнении с прототипом, обладает следующими преимуществами:
-повышенным быстродействием, вследствии одновременной регистрации двух изображений при их формировании в двух пространственно разнесенных точках пространства и параллельной обработке зарегистрированных изображений;
-повышенной точностью, так как при одновременной регистрации двух изображений изменения фона отсутствуют,
расширенными функциональными возможностями, поскольку заявляемый способ применим для селекции как подвижных, так и неподвижных объектов и дополнительно позволяет определить координаты селектируемого объекта.
-повышенным быстродействием, вследствии одновременной регистрации двух изображений при их формировании в двух пространственно разнесенных точках пространства и параллельной обработке зарегистрированных изображений;
-повышенной точностью, так как при одновременной регистрации двух изображений изменения фона отсутствуют,
расширенными функциональными возможностями, поскольку заявляемый способ применим для селекции как подвижных, так и неподвижных объектов и дополнительно позволяет определить координаты селектируемого объекта.
Claims (1)
- Способ селекции объекта на удаленном фоне, заключающийся в приеме излучения, формировании двух изображений, регистрации сформированных изображений, формировании разностного изображения из двух зарегистрированных изображений и анализ разностного изображения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при одновременном увеличении быстродействия, прием и формирование двух изображений осуществляют в двух пространственно разнесенных точках, регистрацию сформированных изображений осуществляют одновременно, определяют параллактическое смещение фона путем формирования взаимокорреляционной функции двух зарегистрированных изображений и определения положения ее максимума, осуществляют смещение первого из зарегистрированных изображений на величину параллактического смещения фона в направлении, противоположном этому смещению, разностное изображение получают путем вычитания смещенного и второго зарегистрированных изображений, разделяют области разностного изображения, имеющие противоположные знаки, определяют величину параллактического смещения путем выявления максимального из размеров фрагментов областей в направлении параллактического смещения фона, определяют координаты границ выделенных фрагментов разностного изображения, изменяют координаты одного из выделенных фрагментов на величину параллактического смещения по направлению к другому фрагменту и получают изображение объекта дифрагмированием соответствующего зарегистрированного изображения полем прозрачности равным области, ограниченнной внешними границами одного выделенного фрагмента и другого с измененными координатами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU3085803 RU2081435C1 (ru) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | Способ селекции объекта на удаленном фоне |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU3085803 RU2081435C1 (ru) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | Способ селекции объекта на удаленном фоне |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2081435C1 true RU2081435C1 (ru) | 1997-06-10 |
Family
ID=20928432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU3085803 RU2081435C1 (ru) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | Способ селекции объекта на удаленном фоне |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2081435C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575471C2 (ru) * | 2014-06-23 | 2016-02-20 | Александр Иванович Стучилин | Способ определения скорости движущихся объектов методом пассивной локации |
| RU2703611C1 (ru) * | 2019-01-28 | 2019-10-21 | Акционерное общество "Стелла-К" | Способ получения стереоскопических снимков с синтезированной величиной стереобазы |
| RU2714701C1 (ru) * | 2019-06-17 | 2020-02-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Способ селекции объекта на удаленном фоне оптическими системами с воздушного носителя |
| RU2760845C1 (ru) * | 2021-02-12 | 2021-11-30 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Способ обнаружения и определения характеристик целей на основе регистрации и обработки хода лучей от объектов в наблюдаемом пространстве и устройство для его реализации |
-
1984
- 1984-04-02 RU SU3085803 patent/RU2081435C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент США N 322591, кл. 350-10, 1965. 2. Достижения в технике передачи и воспроизведения изображения. /Под ред. Б.Кейзана. М.: Мир, 1978, т.1, с. 292 - 294. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575471C2 (ru) * | 2014-06-23 | 2016-02-20 | Александр Иванович Стучилин | Способ определения скорости движущихся объектов методом пассивной локации |
| RU2703611C1 (ru) * | 2019-01-28 | 2019-10-21 | Акционерное общество "Стелла-К" | Способ получения стереоскопических снимков с синтезированной величиной стереобазы |
| RU2714701C1 (ru) * | 2019-06-17 | 2020-02-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Способ селекции объекта на удаленном фоне оптическими системами с воздушного носителя |
| RU2760845C1 (ru) * | 2021-02-12 | 2021-11-30 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Способ обнаружения и определения характеристик целей на основе регистрации и обработки хода лучей от объектов в наблюдаемом пространстве и устройство для его реализации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9823350B2 (en) | Linear mode computational sensing LADAR | |
| CN206541029U (zh) | 基于共轴三反无焦望远镜的四波束激光三维成像系统 | |
| US5930383A (en) | Depth sensing camera systems and methods | |
| US6042050A (en) | Synthetic discriminant function automatic target recognition system augmented by LADAR | |
| US3708619A (en) | Automatic focusing of optical systems | |
| RU2363018C1 (ru) | Способ селекции объектов на удаленном фоне | |
| US4969735A (en) | Passive range finding apparatus utilizing television sensors | |
| RU2081435C1 (ru) | Способ селекции объекта на удаленном фоне | |
| EP0762139A2 (fr) | Dispositif optique de détermination de l'orientation d'un solide | |
| RU2734070C9 (ru) | Способ измерения пространственного расстояния между малоразмерными объектами | |
| US20230084212A1 (en) | Three-dimensional space camera and photographing method therefor | |
| Wasson et al. | Observation of Gaia (DR2) Red and White Dwarf Binary Stars in the Solar Neighborhood | |
| RU2027144C1 (ru) | Параллактический способ определения координат объекта | |
| RU2552123C2 (ru) | Способ селекции объектов на удалённом фоне | |
| RU2760845C1 (ru) | Способ обнаружения и определения характеристик целей на основе регистрации и обработки хода лучей от объектов в наблюдаемом пространстве и устройство для его реализации | |
| RU2498336C1 (ru) | Способ селекции по дальности множественных объектов | |
| Rodríguez | A methodology to develop computer vision systems in civil engineering: Applications in material testing and fish tracking | |
| Han et al. | Astrometric Parallax Measurements of Gravitational Microlensing Events | |
| Ciurte et al. | Generic method for real-time satellite detection using optical acquisition systems | |
| CN109470146B (zh) | 高分辨力立体视觉系统与测量方法 | |
| US11448483B1 (en) | Projectile tracking and 3D traceback method | |
| CN113670299B (zh) | 一种用于星敏感器的串行并行组合式视场选通成像方法 | |
| RU2081436C1 (ru) | Способ селекции объекта | |
| RU2105318C1 (ru) | Способ определения связи небесных координат, установленных в оптическом и радиодиапазонах | |
| Cristea et al. | Long baseline stereoscopic imager for close to Earth objects range measurements |