RU2081436C1 - Способ селекции объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к локации, в частности, к пассивным способам селекции космических объектов на сложном неоднородном фоне. Целью изобретения является повышение точности селекции. Поставленная цель достигается тем, что в способе селекции объекта, заключающемся в примере излучения от объекта и фона в моменты времени τ₁ и τ₂, вычитании формированных изображений, селекции объекта по результирующему изображению, дополнительно регистрируют изображение объекта и фона в момент времени τ₃,, причем τ₃> τ₁, τ₂, формируют второе разностное изображение путем вычитания второго и дополнительно зарегистрированного в момент времени τ₃ изображений, преобразуют первое и второе разностные изображения в двуградационные, совмещают первое и второе преобразованные разностные изображения и выделяют первое селекторное поле, как область первого разностного изображения, не совпадающую со вторым разностным изображением, выделяют второе селекторное поле, как общую область первого и второго разностного изображения, выделяют третье селекторное поле, как область второго разностного изображения, не совпадающую со вторым селекторным полем, выделяют из первого и из дополнительно зарегистрированного в момент времени τ₃ изображений фрагменты, соответствующие первому, второму и третьему селекторным полям, суммируют их и выделяют изображение объекта, 3 ил.

Description

Изобретение относится к локации, в частности к пассивным способам селекции космических объектов на сложном неоднородном фоне.

Известен способ обнаружения движущейся цели, заключающийся в приеме отраженных сигналов с помощью двух антенн, разнесенных на заданное число длин волн, и обработке этих сигналов при помощи решетки ячеек дальности и допплеровских ячеек, с целью компенсации отраженных от фона сигналов.

К недостаткам этого способа следует отнести практическую нереализуемость его при функционировании в оптическом диапазоне, связанную с малой величиной длины волн и трудностью выдерживания расстояния между антеннами с заданной точностью, а так же сложность функционирования и невозможность работы в пассивном режиме.

Известен способ селекции объекта, заключающийся в приеме излучения от объекта и фона, регистрации первого и второго изображений объекта и фона в моменты времени τ₁ и τ₂, вычитание сформированных изображений и селекции объекта по результирующему изображению.

Недостатком этого способа является низкая точность селекции объекта.

Целью изобретения является повышение точности селекции объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе селекции объекта, заключающемся в приеме излучения от объекта и фона, регистрации первого и второго изображений объекта и фона в моменты времени τ₁ и τ₂, вычитании сформированных изображений и селекции объекта по результирующему изображению, дополнительно регистрируют изображение объекта в момент времени τ₃, причем τ₃> τ₁, τ₂ формируют второе разностное изображение путем вычитания второго и дополнительно зарегистрированного в момент времени τ₃ изображений, преобразуют первое и второе разностные изображения в двуградационные, совмещают первое и второе преобразованные разностные изображения и выделяют первое селекторное поле, как область первого разностного изображения, не совпадающую со вторым разностным изображением, выделяют второе селекторное поле, как общую область первого и второго разностного изображения, выделяют третье селекторное поле, как область второго разностного изображения, не совпадающую со вторым селекторным полем, выделяют из первого и из дополнительно зарегистрированного в момент времени τ₃ изображений фрагменты, соответствующие первому, второму и третьему селекторным полям, суммируют их и выделяют изображение объекта.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего способ селекции объема; на фиг. 2 рисунки, графически показывающие вид зарегистрированных изображений и ход обработки этих изображений /для упрощения на фиг. 2 представлено двуградационное изображение объекта и фона/; на фиг. 3 функциональная схема блока выделения изображения объекта и первое, второе зарегистрированные изображения и дополнительное селекторное поле.

Устройство селекции объекта содержит блок 1 приема изображения, блок 2 регистрации изображений, блоки 3 вычитания изображений, блоки 4 преобразования разностных изображений, блок 5 выделения селекторных полей, блоки 6 выделения фрагментов, блок 7 выделения изображения объекта и блок 8 синхронизации.

Излучение от объекта и фона принимают блоком 1 приема излучения, реализованным, например, на основе телескопа, с задней фокальной плоскостью которого совмещена чувствительная площадка блока 2 регистрации изображений 2. Блок 1 приема излучения обеспечивает получение суммарного изображения объекта и фона на чувствительной площадке блока 2 регистрации изображений, реализованного, например, на базе пространственно-временных модуляторов света. В блоке 2 регистрации изображений осуществляют регистрацию изображений объекта и фона Ф₁, Ф₂ и Ф₃ в моменты времени τ₁, τ₂ и τ₃ соответственно по сигналам блока 8 синхронизации, получая соответственно первое /Ф₁/, второе /Ф₂/ и дополнительное /Ф₃/ зарегистрированные изображения объекта и фона /см. соответственно фиг. 2, а, б, в/.

При этом:
F_i изображение объекта,

изображение объекта на i-ом зарегистрированном изображении, несовпадающее по яркости с яркостью фона,

изображение объекта на i-ом зарегистрированном изображении, совпадающее по яркости с яркостью фона,
i номер зарегистрированного изображения, где i 3 соответствует дополнительному зарегистрированному изображению,
N_i изображение фона на i-ом зарегистрированном изображении, совпадающее с изображением объекта Ф,

изображение фона на i-ом зарегистрированном изображении, не совпадающее по яркости с яркостью изображения объекта,

изображение фона на i-ом зарегистрированном изображении, совпадающее по яркости с яркостью изображения объекта;
N изображение фона, не совпадающее с изображением объекта на всех зарегистрированных изображениях.

В принятых обозначениях можно описать зарегистрированные изображения следующим образом:

где

.

Зарегистрированные изображения поступают на блоки 3 вычитания изображений, в которых формируют первое ΔΦ₁₂ и второе ΔΦ₂₃ разностные изображения:

Аналогично

Полученные разностные изображения /ΔΦ₁₂ и ΔΦ₂₃/, показанные на фиг. 2 г, д соответственно, преобразуют в блоках 4 преобразования разностных изображений в двуградационные изображения ΔΦ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{°}}{\text{12}}$ и ΔΦ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{°}}{\text{23}}$ , причем для i-ой точки которых выполняется условие:

,
где
Φ_пор пороговое значение яркости изображений.

Полученные двуградационные разностные изображения поступают на блок 5 выделения селекторных полей. В блоке 5 выделения селекторных полей выделяют каждую j-ую точку первого S₁, второго S₂ и третьего S₃ селекторных полей по следующим законам:

где
знак логического умножения,
знак логического отрицания.

Вид селекторных полей показан на фиг. 2, е. Сигналы, соответствующие селекторным полям S₁, S₂, и S₃ поступают на блоки 6 выделения фрагмента, реализованные, например, на базе электрически управляющих оптических диафрагм, область прозрачности которых соответствует соответствующим селекторным полям. В блоках 6 выделения фрагментов при подаче соответствующих зарегистрированных изображений выделяют фрагменты изображения объекта

соответственно, выделенные фрагменты изображений

поступают на блок 7 выделения изображения объекта, где происходит суммирование фрагментов изображений объекта и получение изображения селектируемого объекта F как

.

Блок выделения изображения объекта 7 представляет собой, например, когерентный оптический коррелятор с одновременным преобразованием /см. фиг. 3а/, на первый вход /1/ которого поступает одно из зарегистрированных изображений /например, первое/, а на второй /II/ фрагменты изображений, соответствующее первому, второму и третьему селекторным полям.

Пусть центр фрагмента, соответствующего i-ому селекторному полю Si/i= 1,2,3/ имеет координаты X_i, v_i, зарегистрированное изображение и выделенные фрагменты разнесены по оси /см. фиг. 3б/ на расстояние Х. Для упрощения фон на фиг. 3,б не показан/.

Координаты точек на первом зарегистрированном изображении, соответствующие центрам фрагментов обозначим X_i, Y_i, а обозначения выделенных фрагментов заменим следующим образом.

На выходе коррелятора имеет распределение поля

Выделяя лишь смещенные автокорреляционные функции в /1/. имеем:

,
где
⊗ знак операции корреляции.

знак операции свертки.

Величина X_i + X_i соответствует /см. фиг. 3б/ разности положений i-го фрагмента на первом i-ом зарегистрированном изображении.

Таким образом, полученные значения координат корреляционных пиков /2х, 0/, /2Х+X₂+X₂,y₂-Y₂), (2X+X₃+X₃,y₃-Y₃) позволяет получить требуемую величину смещения селекторных полей.

Далее формируют дополнительное селекторное поле S путем объединения смещенных селекторных полей, т. е. S= S₁∪S $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{c}}{\text{2}}$ ∪S $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{c}}{\text{3}}$ , где S $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{c}}{\text{2}}$ и S $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{c}}{\text{3}}$ смещенные селекторные поля.

Очевидно, что конфигурация и расположение дополнительного селекторного поля /фиг.3в/ однозначно соответствует положению изображения объекта на первом зарегистрированном изображении /см. фиг. 2а/.

Таким образом, выделяя из первого зарегистрированного изображения область, соответствующую дополнительному селекторному полю, можно получить, неискаженное изображение селектируемого объекта.

Claims (1)

1. Способ селекции объекта, заключающийся в приеме излучения от объекта и фона, регистрации первого и второго изображений объекта и фона в моменты времени τ₁ и τ₂, вычитании сформированных изображений, селекции объекта по результирующему изображению, отличающийся тем, что, с целью повышения точности селекции, дополнительно регистрируют изображение объекта и фона в момент времени τ₃, причем τ₃> τ₁, τ₂, формируют второе разностное изображение путем вычитания второго и дополнительно зарегистрированного в момент времени τ₃ изображений, преобразуют первое и второе разностные изображения в двухградационные, совмещают первое и второе преобразованные разностные изображения и выделяют первое селекторное поле, как область первого разностного изображения, не совпадающую со вторым разностным изображением, выделяют второе селекторное поле, как общую область первого и второго разностного изображения, выделяют третье селекторное поле, как область второго разностного изображения, не совпадающую со вторым селекторным полем, выделяют из первого и из дополнительно зарегистрированного в момент времени τ₃ изображений фрагменты, соответствующие первому, второму и третьему селекторным полям, суммируют их и выделяют изображение объекта.

Images