RU2107929C1 - Способ обнаружения объекта - Google Patents

Способ обнаружения объекта Download PDF

Info

Publication number
RU2107929C1
RU2107929C1 SU3143280A RU2107929C1 RU 2107929 C1 RU2107929 C1 RU 2107929C1 SU 3143280 A SU3143280 A SU 3143280A RU 2107929 C1 RU2107929 C1 RU 2107929C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
images
background
unit
correlative
field
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
В.А. Кочкин
Ю.Ф. Кутаев
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью "Астрам"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Товарищество с ограниченной ответственностью "Астрам" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью "Астрам"
Priority to SU3143280 priority Critical patent/RU2107929C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2107929C1 publication Critical patent/RU2107929C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области локации, преимущественно к пассивным способам обнаружения воздушно-космических объектов на сложном неоднородном фоне. Целью изобретения является повышение точности обнаружения объекта в условиях перемещающегося фона. Поставленная цель достигается тем, что в способе обнаружения объекта, включающем регистрацию в различные моменты первого, второго и третьего изображений объекта и фона посредством телескопа 1 и блока регистрации 2, реализованного, например, в виде передающей телевизионной камеры, первое, второе и третье изображения запоминают в блоках буферной памяти 3, реализованных, например на основе матриц ПЗС-структур. При этом запоминание осуществляется по сигналу с блока коммутации и синхронизации 4. Затем в блоке корреляционной обработки 5 осуществляют корреляционное сравнение первого и второго зарегистрированных изображений, формируя их взаимно корреляционную функцию, и находят координаты максимума ее поля. Аналогично в блоке корреляционной обработки 5 осуществляют корреляционное сравнение первого и третьего зарегистрированных изображений, формируя координаты максимума поля взаимно корреляционной функции первого и третьего изображений, которые поступают в блок управления и вычисления 9 для дальнейшей обработки. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области локации, преимущественно к пассивным способам обнаружения воздушно-космических объектов на сложном, неоднородном фоне.
Известен способ обнаружения объекта [1], заключающийся в формировании изображения объекта и фона на фоточувствительной площадке передающей телевизионной камеры, регистрации изображений объекта и фона в положительной и отрицательной полярности, считывании результирующего зарегистрированного изображения и выделения изображения объекта как отличной от нуля области результирующего изображения.
К недостаткам известного способа относится низкая точность, обусловленная невозможностью селекции движущегося объекта от изменяющейся части фона, и невозможность выделения неискаженного изображения обнаруживаемого объекта.
Наиболее близок к изобретению и выбран за прототип способ селекции объекта [2], заключающийся в регистрации в различные моменты первого, второго и третьего изображений объекта и фона, формировании первого и второго разностных изображений путем вычитания первого и второго, второго и третьего зарегистрированных изображений соответственно, выделении первого, второго и третьего изображений, выделении изображения объекта в виде общей ненулевой области первого и второго преобразованных разностных изображений.
К недостаткам известного способа относится низкая точность обнаружения объекта при движении фона (например, при обнаружении ИСЗ на фоне звезд, когда одновременно перемещается и объект и фон), причем
f(x, y, t) = s(x-vxt, y-vyt) + n(x-wxt, y-wyt)(1)
где vx, vy - скорость перемещения объекта S по осям x и y,
wx, wy - скорость перемещения фона n по осям x и y.
Целью изобретения является повышение точности обнаружения объекта в условиях перемещающегося фона.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обнаружения объекта, включающем регистрацию в различные моменты первого, второго и третьего изображений объекта и фона, формирование первого и второго разностных изображений, преобразование разностных изображений в бинарные, выделение изображения объекта в виде общей ненулевой области первого и второго преобразованных разностных изображений, дополнительно регистрируют поля взаимно корреляционных функций соответственно первого и второго, а также первого и третьего зарегистрированных изображений, определяют радиус-векторы максимумов соответствующих взаимно корреляционных функций
Figure 00000002
и
Figure 00000003
, смещают первое и второе зарегистрированные изображения на величины
Figure 00000004
и
Figure 00000005
и формируют первое и второе разностные изображения путем вычитания первого смещенного и третьего зарегистрированных изображений, а также второго смещенного и третьего зарегистрированных изображения.
Пример блок-схемы устройства, реализующего предлагаемый способ, приведен на фиг.1, где введены следующие обозначения: 1 - приемный телескоп; 2 - блок регистрации изображений; 3 - блок буферной памяти; 4 - блок коммутации и синхронизации; 5 - блок корреляционной обработки; 6 - блок смещения изображений; 7 - блок вычитания изображений; 8 - блок пороговой обработки; 9 - блок управления и вычисления; 10 - формирователь селекторного поля; 11 - блок индикации.
Работа заявляемого способа поясняется описанием принципа функционирования устройства, реализующего предлагаемый способ.
Излучение объекта и фона принимают приемным телескопом 1 и формируют на фоточувствительной площадке блока регистрации изображений 2, представляющего собой, например, передающую телевизионную камеру, изображение объекта и фона в моменты времени t1, t2 и t3, образуя первое, второе и третье изображения объекта и фона, причем t1 < t2 < t3:
f1(x,y) = s1(x,y) + n1(x, y)
f2(x,y) = s2(x,y) + n2(x, y)
f3(x,y) = s3(x,y) + n3(x, y)
которые с учетом (1) могут быть записаны в виде:
Figure 00000006

где
Figure 00000007
- радиус-вектор, связанный с системой координат фотоприемника блока 2;
Figure 00000008
- радиус-векторы, характеризующие положение объекта и фона в момент времени t1;
Figure 00000009
- скорость изменения положения объекта и фона между моментами времени t1 и t2, t1 и t3;
i = 1, 2...;
Δt1,2= t2-t1;
Δt1,3= t3-t1.
Графически первое, второе и третье зарегистрированные изображения приведены на фиг.2 а, б, в соответственно.
Первое, второе и третье изображения, регистрируемые в моменты времени t1, t2, t3 соответственно, запоминают в соответствующих блоках буферной памяти 3, реализованных, например, на основе матриц ПЗС-структур. При этом запоминание осуществляется по сигналу синхронизации с блока коммутации и синхронизации 4, позволяющему осуществлять запоминание каждого изображения в соответствующем ему блоке 3.
После регистрации второго изображения в блоке корреляционной обработки 5 осуществляют корреляционное сравнение первого и второго зарегистрированных изображений, формируя их взаимно корреляционную функцию
Figure 00000010

Подставляя выражения для
Figure 00000011
из (2) в (3), имеем
Figure 00000012

где
Figure 00000013

На основании неравенства Шварц-Буняковского
Figure 00000014

откуда
Figure 00000015

Так как объект занимает малую по сравнению с фоном область изображения, то максимум автокорреляционной функции фона будет больше максимума автокорреляционной функции объекта, то есть
Figure 00000016

Из (4) и (5), используя свойство максимума автокорреляционной функции, имеем
Figure 00000017

Из сравнения (3а) и (6) имеем координаты максимума поля взаимно корреляционной функции первого и второго зарегистрированных изображений:
Figure 00000018

Блок корреляционной обработки 5 может быть реализован, например, на основе когерентного оптического коррелятора.
Определенные значения координат максимума поля взаимно корреляционной функции первого и второго зарегистрированных изображений, характеризующиеся радиус-вектором
Figure 00000019
, подают на блок управления и вычисления 9, реализованный, например, на базе спецвычислителя и устройств сопряжения.
Аналогично после регистрации третьего изображения в блоке корреляционной обработки 5 осуществляют корреляционное сравнение первого и третьего зарегистрированных изображений, формируя их взаимно корреляционную функцию
Figure 00000020

Координаты максимума поля взаимно корреляционной функции первого и третьего зарегистрированных изображений
Figure 00000021
поступают на блок 9 для дальнейшей обработки.
На фиг.2, г, д приведен вид поля взаимно корреляционной функции первого и второго K12
Figure 00000022
и первого и третьего K12
Figure 00000023
зарегистрированных изображений (указаны только максимумы поля).
После определения координат максимумов поля взаимно корреляционных функций
Figure 00000024
из блока 9 подают управляющие сигналы на первый и второй блоки смещения изображений 6, выполненные, например, на базе регулируемых линий задержки, причем на первый блок 6 подают управляющий сигнал, пропорциональный величине
Figure 00000025
, а на второй - пропорциональный величине
Figure 00000026
.
Одновременно на блоки 6 поступают из блоков буферной памяти 3 сигналы запомненных первого и второго зарегистрированных изображений.
В блоках 6 осуществляют смещение первого и второго зарегистрированных изображений на величины
Figure 00000027
и
Figure 00000028
соответственно, получая первое и второе смещенные изображения, описываемые соответственно:
Figure 00000029

или с учетом выражений для r1,2, r1,3
Figure 00000030

Сравнивая выражения 7a с выражением для
Figure 00000031
из (2), очевидно, что они отличаются лишь изображением объекта
Figure 00000032
, смещенным на различное расстояние
Figure 00000033
на изображениях
Figure 00000034

Графически смещенные изображения
Figure 00000035
и
Figure 00000036
представлены на фиг. 2, е, ж. Изображение фона на этих изображениях совпадает с изображением фона на третьем зарегистрированном изображении
Figure 00000037
(фиг.2,в).
Первое и второе смещенные зарегистрированные изображения поступают на первый и второй блоки вычитания 7 соответственно, на входы этих блоков поступает из блока 3 также третье зарегистрированное изображение (блок вычитания 7 может быть реализован на базе цифровых логических элементов).
На выходе блоков 7 формируют соответственно первое и второе разностные изображения:
Figure 00000038

Полученные разностные изображения в блоках пороговой обработки 8, реализованных, например, на основе компараторов, преобразуют в бинарные разностные изображения (графически представленные на фиг.2, з, и).
Figure 00000039

и в блоке формирования селекторного поля 10, реализованном, например, на базе логических элементов, формируют селекторное поле
Figure 00000040
как общую ненулевую область первого и второго преобразованных разностных изображений, то есть
Figure 00000041

где U-знак объединения.
Из сравнения (8) и (9) очевидно, что
Figure 00000042
соответствует преобразованному в бинарное изображению объекта на третьем зарегистрированном изображении
Figure 00000043
(графически
Figure 00000044
представлено на фиг.2, к).
Таким образом, определяя координаты центра селекторного поля в блоке 9, могут быть дополнительно определены координаты обнаруженного объекта, а стробируя селекторным полем
Figure 00000045
третье зарегистрированное изображение, может быть получено изображение обнаруженного объекта (в блоке индикации 11, реализованном, например, на базе ВКУ).
Преимуществом предложенного способа в сравнении с прототипом является повышение точности, вызванное возможностью обнаружения объекта на перемещающемся с ненулевой скоростью фоне (самолет на фоне облаков с разрывами и т.п.).

Claims (1)

  1. Способ обнаружения объекта, включающий регистрацию в различные моменты времени первого, второго и третьего изображений объекта и фона, формирование первого и второго разностных изображений, преобразование разностных изображений в бинарные и выделение изображения объекта в виде общей ненулевой области первого и второго преобразованных разностных изображений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обнаружения объекта в условиях перемещающегося фона, дополнительно регистрируют поля взаимно корреляционных функций соответственно с первого и второго, а также первого и третьего зарегистрированных изображений, определяют радиус-векторы максимумов соответствующих взаимно корреляционных функций
    Figure 00000046
    размещают первое и второе зарегистрированные изображения соответственно на величины
    Figure 00000047
    и формируют первое и второе разностные изображения путем вычитания первого смещенного и третьего зарегистрированных изображений.
SU3143280 1986-05-26 1986-05-26 Способ обнаружения объекта RU2107929C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3143280 RU2107929C1 (ru) 1986-05-26 1986-05-26 Способ обнаружения объекта

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3143280 RU2107929C1 (ru) 1986-05-26 1986-05-26 Способ обнаружения объекта

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2107929C1 true RU2107929C1 (ru) 1998-03-27

Family

ID=20928628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU3143280 RU2107929C1 (ru) 1986-05-26 1986-05-26 Способ обнаружения объекта

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2107929C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498346C1 (ru) * 2012-04-17 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет") (МАИ) Способ обнаружения подвижного объекта
RU2576471C2 (ru) * 2014-04-01 2016-03-10 Владимир Аминович Подгорнов Способ обнаружения объектов с повышенным быстродействием на высококонтрастном динамически изменяемом фоне

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US, патент, 3336585, кл.340 - 258, 1975. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498346C1 (ru) * 2012-04-17 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет") (МАИ) Способ обнаружения подвижного объекта
RU2576471C2 (ru) * 2014-04-01 2016-03-10 Владимир Аминович Подгорнов Способ обнаружения объектов с повышенным быстродействием на высококонтрастном динамически изменяемом фоне

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0896267A2 (en) Position recognizing system of autonomous running vehicle
JPH04268477A (ja) ２フレーム減算を使用した運動目標検出方法および装置
US20080056534A1 (en) Object Detector
JPH1183530A (ja) 画像のオプティカルフロー検出装置及び移動体の自己位置認識システム
CN111736169B (zh) 一种数据同步方法、设备及系统
RU2107929C1 (ru) Способ обнаружения объекта
US4979816A (en) Range sensing system
US10970857B2 (en) Moving object detection method and system based on multiple sensors on same platform
JPH10512953A (ja) 光学的なレンジ及び速度検出システム
Hobrough et al. Stereopsis for robots by iterative stereo image matching
JP4124861B2 (ja) 移動量検出装置及びその方法
EP0631109B1 (en) Passive image sensor navigation system
US4664512A (en) Three-dimensional range finder
JP2001004367A (ja) 測距演算装置
RU2081435C1 (ru) Способ селекции объекта на удаленном фоне
Ding Research on imaging system of artificial compound-eye and moving object detection
SU1003383A1 (ru) Фотоприемник движущихс изображений (его варианты)
RU2498346C1 (ru) Способ обнаружения подвижного объекта
JP3225500B2 (ja) 距離測定装置
Sease et al. Multi-observer resident space object discrimination and ranging
WO2016093427A1 (ko) 소형통합제어장치
JP2508916B2 (ja) 追尾式距離測定装置
SE466120B (sv) Syntetisk aperturradar
Fan et al. 2D spatial keystone transform for sub-pixel motion extraction from noisy occupancy grid map
Chellappa et al. Vision engineering: Designing computer vision systems