RU2374783C1

RU2374783C1 - Method for generation and display of multispectral television signals

Info

Publication number: RU2374783C1
Application number: RU2008117963/09A
Authority: RU
Inventors: Надежда Николаевна Вилкова (RU); Надежда Николаевна Вилкова; Юрий Борисович Зубарев (RU); Юрий Борисович Зубарев; Юрий Сагдуллаевич Сагдуллаев (RU); Юрий Сагдуллаевич Сагдуллаев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский телевизионный институт"
Priority date: 2008-05-04
Filing date: 2008-05-04
Publication date: 2009-11-27

Abstract

FIELD: information technologies.

SUBSTANCE: in method that provides for registration of radiant flux, reflected or radiated from objects in observed space, its passage through optical filters, transformation of radiation along dual-link optical scheme into zonal TV signals of image, their separate and joint processing with generation of resulting zonal TV signal, in which prior to generation of each zonal TV signal, radiant (light) flux is passed through its optical filter, spectral characteristic of which is mutually opposite, and after generation of resulting signal, it is compared to specified or arbitrary values of reference signals, then using results of signals comparison, selection signal is generated, selection signal is generated in the form of logical "0" or "1" and is used for automatic registration, besides for display of video information about objects in multispectral TV images, on the basis of the first and second zonal TV signal, the third zonal TV signal is generated for display of information in black-white multispectral TV image, in case of selection signal appearance in the form of logical "1", and also the fourth, fifth and sixth zonal TV signal are generated for permanent reflection of information in colour multispectral TV image.

EFFECT: provision of automatic selection of image signals, increased validity of objects selection with reduction of their illumination.

11 cl, 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области спектрозонального телевидения, использующего регистрацию отраженного или излученного потока в нескольких зонах ультрафиолетовой, видимой или инфракрасной области оптического спектра, и может быть использовано на основе формирования спектрозональной телевизионной (ТВ) информации для решения задач обнаружения, селекции, измерения параметров и распознавания объектов по их спектрально-энергетическим и пространственным признакам и найти применение в специализированных системах обнаружения и дистанционного зондирования для автоматического контроля состояния или изменения характеристик объектов в наблюдаемом пространстве.The present invention relates to the field of spectrozonal television, using the registration of the reflected or radiated stream in several zones of the ultraviolet, visible or infrared region of the optical spectrum, and can be used based on the formation of spectrozonal television (TV) information for solving problems of detection, selection, parameter measurement and recognition objects according to their spectral-energetic and spatial features and find application in specialized detection systems and remote sensing for automatic control of the state or changes in the characteristics of objects in the observed space.

Принцип спектральной селекции оптических объектов с использованием средств телевидения базируется на регистрации отраженного или излученного лучистого потока в нескольких спектральных зонах Δλ_i, располагаемых внутри широкого спектрального участка от λ₁ до λ_n. При этом в зависимости от решаемой задачи число зон регистрации может быть равным m=2, 3, 4, …, L. Например, для дистанционного зондирования и ТВ анализа состояния объектов подстилающей поверхности Земли используют, как правило, 3-6 узких зон регистрации отраженной или излученной лучистости в видимой и ближней инфракрасной области спектра. Как известно, в зависимости от типа объектов величина отраженного или излученного лучистого потока будет неодинаковой в заданном спектральном участке от λ₁ до λ_n. Поэтому выбор числа зон регистрации лучистости в зависимости от количества и классов объектов в наблюдаемом пространстве играет важную роль при решении задач спектральной селекции.The principle of spectral selection of optical objects using television is based on recording the reflected or radiated radiant flux in several spectral zones Δλ _i located inside a wide spectral region from λ ₁ to λ _n . In this case, depending on the problem to be solved, the number of registration zones can be m = 2, 3, 4, ..., L. For example, for remote sensing and TV analysis of the state of objects on the underlying surface of the Earth, as a rule, 3-6 narrow registration zones of the reflected or radiated radiations in the visible and near infrared. As is known, depending on the type of objects, the magnitude of the reflected or radiated radiant flux will be unequal in a given spectral region from λ ₁ to λ _n . Therefore, the choice of the number of radiation detection zones depending on the number and classes of objects in the observed space plays an important role in solving problems of spectral selection.

Наряду с выбором числа зон регистрации важное место отводится нахождению оптимальной ширины зон регистрации Δλ и ее месторасположению в заданном спектральном участке. Основным требованием является нахождение таких зон регистрации Δλ в интервале длин волн от λ₁ до λ_n, где для большего числа объектов между собой обеспечивалось бы максимально возможное значение спектрального контраста исходя из величин отражательной способности объектов. В целом эффективность применения систем спектральной селекции в первую очередь зависит от возможности выбора таких наиболее информативных зон регистрации из их некоторого множества {М}={Δλ₁,Δλ₂,…Δλ_j,…Δλ_L}, удовлетворяющих максимальному различию наблюдаемых объектов по спектрально-энергетическим признакам. При этом для наблюдаемого пространства возможны следующие ситуации:Along with the choice of the number of registration zones, an important place is given to finding the optimal width of the registration zones Δλ and its location in a given spectral region. The main requirement is to find such recording zones Δλ in the wavelength range from λ ₁ to λ _n , where for a larger number of objects, the maximum possible spectral contrast value would be ensured based on the reflectance values of the objects. In general, the effectiveness of the use of spectral selection systems primarily depends on the possibility of choosing such the most informative registration zones from a certain set {M} = {Δλ ₁ , Δλ ₂ , ... Δλ _j , ... Δλ _L } satisfying the maximum difference in the observed objects spectrally -energy signs. In this case, the following situations are possible for the observed space:

- известно общее число объектов, равное N, а также распределение спектральных характеристик F(λ) этих объектов;- the total number of objects equal to N is known, as well as the distribution of the spectral characteristics F (λ) of these objects;

- имеются общие сведения о количестве объектов и ходе их спектральных характеристик;- there is general information about the number of objects and the course of their spectral characteristics;

- отсутствуют достоверные данные (априорная неопределенность).- no reliable data (a priori uncertainty).

Каждая приведенная ситуация требует определенного подхода к выбору зон регистрации лучистости. На фиг.1 показаны примерные спектральные характеристики для некоторых классов природных образований Земли. По отражательной способности лучистого потока естественная и искусственная растительность, облачный и снежный покров в видимом участке спектра практически не различаются между собой. В тоже время существуют отдельные спектральные зоны регистрации лучистости, где они различаются между собой. Регистрация лучистого потока в спектральной зоне Δλ₂ позволяет различить между собой естественную и искусственную растительность, а в зоне регистрации Δλ₃ отличить облачный покров от снежной поверхности и т.д.Each given situation requires a certain approach to the selection of radiation registration zones. Figure 1 shows approximate spectral characteristics for some classes of natural formations of the Earth. According to the reflectivity of the radiant flux, natural and artificial vegetation, cloud and snow cover in the visible part of the spectrum practically do not differ from each other. At the same time, there are separate spectral zones of registration of radiance, where they differ from each other. The registration of the radiant flux in the spectral zone Δλ ₂ makes it possible to distinguish between natural and artificial vegetation, and in the registration zone Δλ _{3 to} distinguish cloud cover from the snow surface, etc.

Данные о спектрально-энергетических характеристиках объектов, принципы регистрации лучистости и формирование спектрозональных сигналов для их отображения в виде черно-белых или цветных спектрозональных ТВ изображений (изображений в условных цветах) для визуального анализа, а также при решении задач автоматической селекции и распознавания объектов нашли должное отражение в отечественной и зарубежной литературе (см. Кринов Е.Л. Спектральная отражательная способность природных образований. // М.: АН СССР, 1947, 168 с. [1], Аэрокосмические исследования Земли. Обработка видеоинформации на ЭВМ. М.: Наука, 1978, 245 с. [2], Баррет Э., Куртис Л. Введение в космическое землеведение. / Пер. с англ. В.В.Голосова. М.: Прогресс, 1979, 386 с. [3], Состояние и перспективы развития дистанционного зондирования (США). // Экспресс-информация. Вып.7. Сер. Аэрофотография. М., 1980 [4], Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Критерии оценки пригодности спектрозональных систем для селекции объектов. // Труды учебных институтов связи. Системы и средства передачи информации по каналам связи. Л.: ЛЭИС, 1982. с.111-118 [5], Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Информативность данных спектрозональных телевизионных систем наблюдения объектов. // Труды учебных институтов связи. Теория и устройства передачи информации по каналам связи. Л.: ЛЭИС, 1987, с.99-105 [6], Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Спектральная селекция оптических изображений. Ташкент: Фан, 1987, 108 с. [7], Квиринг Г.Ю. Прикладное телевидение. / М.: МЭИС, 1989, 90 с. [8], Космическая съемка Земли (спутниками оптической съемки Земли с высоким разрешением). / Под. ред. А.А.Кучейко. М.: ИПРЖР, 2001, 135 с. [9], Цыцулин А.К. Телевидение и космос: Учеб. пособие. СПб., Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2003, 228 с. [10]) и др.Data on the spectral and energy characteristics of objects, the principles of recording radiance and the formation of spectrozonal signals for displaying them in black and white or color spectrozonal TV images (images in conventional colors) for visual analysis, as well as in solving problems of automatic selection and recognition of objects, found the due reflection in domestic and foreign literature (see EL Krinov. Spectral reflectivity of natural formations. // M.: USSR Academy of Sciences, 1947, 168 p. [1], Aerospace research of Earth’s Earth Processing of video information on a computer. M: Nauka, 1978, 245 pp. [2], Barret E., Kurtis L. Introduction to space geography. / Transl. from English by V.V. Golosov. M: Progress 1979, 386 pp. [3], State and Prospects for the Development of Remote Sensing (USA) // Express Information, Issue 7. Ser. Aerial Photography. M., 1980 [4], Zubarev Yu.B., Sagdullaev Yu. .C. Criteria for assessing the suitability of spectrozonal systems for selection of objects. // Transactions of educational communication institutes. Systems and means of transmitting information through communication channels. L .: LEIS, 1982. p.111-118 [5], Zubarev Yu.B., Sagdullaev Yu.S. Information content of spectrozonal television systems for monitoring objects. // Transactions of educational institutes of communication. Theory and devices for transmitting information over communication channels. L .: LEIS, 1987, pp. 99-105 [6], Zubarev Yu.B., Sagdullaev Yu.S. Spectral selection of optical images. Tashkent: Fan, 1987, 108 p. [7], Quiring G.Yu. Applied Television. / M .: MEIS, 1989, 90 p. [8], Satellite imagery of the Earth (high resolution optical satellite imagery of the Earth). / Under. ed. A.A. Kucheyko. M .: IPRZhR, 2001, 135 p. [9], Tsytsulin A.K. Television and space: Textbook. allowance. SPb., Publishing House of SPbGETU "LETI", 2003, 228 pp. [10]) and others.

Известны системы и способы получения и отображения спектрозональной ТВ информации (Способ обработки данных для передачи большого количества цветов. Патент США №3909840, 1975 [11], Телевизионное устройство для спектрозонального наблюдения объектов. А.с. №788443 (СССР), 1980, БИ №46[12], А.с. №1031004 СССР. Устройство для селекции объектов с известной спектральной характеристикой, 1983, БИ №27[13]), которые предусматривают, что спектральные характеристики объектов априорно известны.Known systems and methods for obtaining and displaying spectrozonal TV information (Data processing method for transmitting a large number of colors. US Patent No. 3909840, 1975 [11], a television device for spectrozonal observation of objects. A.S. No. 788443 (USSR), 1980, BI No. 46 [12], AS No. 1031004 of the USSR A device for selecting objects with a known spectral characteristic, 1983, BI No. 27 [13]), which provide that the spectral characteristics of objects are a priori known.

Известны технические решения и способы, связанные с повышением различимости объектов, путем оптимизации спектральной характеристики входного звена спектрозональной ТВ системы (Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Выбор спектральной характеристики оптического фильтра в спектрозональном телевидении. // Труды учебных институтов связи. Теория передачи информации по каналам связи. Вып. 97. Л.: ЛЭИС, 1980, с.135-140 [14], Зубарев Ю.Б., Селькин В.В. Перестраиваемый ПЗС датчик в спектрозональной телевизионной системе. // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения, 1980, №5. с.30-34 [15], Зубарев Ю.Б., Зайцева З.В., Главач А.А. и др. Оптимизация спектрального фильтра в оптическом звене прикладной телевизионной системы. // Техника средств связи, серия Техника телевидения, 1991, вып. 3, с.33-41 [16]), которые затрагивают вопросы спектральной селекции объектов при дифференциальном методе регистрации лучистости, то есть в относительно узких спектральных зонах, что требует обеспечения высокой чувствительности ТВ датчиков.Known technical solutions and methods associated with increasing the distinguishability of objects by optimizing the spectral characteristics of the input link of a spectrozonal TV system (Zubarev Yu.B., Sagdullaev Yu.S. Choice of spectral characteristics of an optical filter in spectrozonal television. // Transactions of communication educational institutes. Theory Information Transmission over Communication Channels. Issue 97. L .: LEIS, 1980, p.135-140 [14], Zubarev Yu.B., Selkin VV Tunable CCD sensor in a spectrozonal television system. // Communication Technology . Ser. Technique television Iya, 1980, No. 5. p.30-34 [15], Zubarev Yu.B., Zaitseva ZV, Glavach AA, et al. Optimization of the spectral filter in the optical link of an applied television system. // Technique of means communications, a series of Technics of Television, 1991, issue 3, pp. 33-41 [16]), which touch upon the issues of spectral selection of objects using the differential method of detecting radiation, that is, in relatively narrow spectral zones, which requires high sensitivity of TV sensors.

В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения по совокупности признаков и операций над сигналами принят способ селекции объектов с известной спектральной характеристикой, представленный в работе: Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Спектральная селекция оптических изображений. Ташкент: Фан, 1987, 108 с. As the closest analogue of the claimed invention, according to the totality of the signs and operations on the signals, a method for selecting objects with a known spectral characteristic is adopted, presented in the work: Zubarev Yu.B., Sagdullaev Yu.S. Spectral selection of optical images. Tashkent: Fan, 1987, 108 p.

[17]. Суть селекции оптических объектов сводится к следующему. Способ предусматривает формирование спектрозональных ТВ сигналов по двухканальной оптической схеме, когда лучистый (световой) поток, отраженный или излученный от объектов, расщепляют на два идентичных потока F(λ), далее через соответствующие оптические фильтры они поступают на два ТВ датчика, с выхода которых сформированные зональные сигналы ТВ изображений U₁(λ) и U₂(λ) поступают на блок совместной обработки сигналов, на выходе которого формируется результирующий зональный сигнал ТВ изображения, в виде соотношения U_R(λ)=U₁(λ)/U₂(λ). Особенностью способа является то, что по известным спектральным характеристикам объектов селекции в интервале длин волн от λ₁ до λ_n выбираются две определенные зоны регистрации Δλ₁ и Δλ₂. При этом первая зона регистрации Δλ₁ выбирается из условия обеспечения максимального значения сигнала для объекта селекции по сравнению с другим (фоновым) объектом для обеспечения максимально возможного значения отношения сигнал/шум в зональном сигнале, а выбор второй зоны регистрации лучистости Δλ₂ осуществляется из условия достижения максимального значения сигнала фонового объекта при сохранении минимального значения для сигнала объекта селекции (полезного сигнала). Далее осуществляется операция деления сигнала, полученного от первого ТВ датчика (в зоне регистрации Δλ₁), на сигнал, полученный от второго ТВ датчика (в зоне регистрации Δλ₂). В результате этого формируется результирующий зональный сигнал U_R(λ), для которого справедливо, что[17]. The essence of the selection of optical objects is as follows. The method involves the formation of spectrozonal TV signals according to a two-channel optical scheme, when the radiant (light) stream reflected or emitted from objects is split into two identical fluxes F (λ), then through the corresponding optical filters they are fed to two TV sensors, from the output of which are formed the zonal signals of the TV images U ₁ (λ) and U ₂ (λ) are fed to the joint signal processing unit, the output of which is the resulting zonal signal of the TV image, in the form of the ratio U _R (λ) = U ₁ (λ) / U ₂ ( λ). A feature of the method is that, according to the known spectral characteristics of the selection objects in the wavelength range from λ ₁ to λ _n , two specific detection zones Δλ ₁ and Δλ ₂ are selected. In this case, the first registration zone Δλ ₁ is selected from the condition of ensuring the maximum signal value for the selection object in comparison with another (background) object to provide the maximum possible value of the signal-to-noise ratio in the zone signal, and the second radiation detection zone Δλ ₂ is selected from the condition of achieving the maximum value of the signal of the background object while maintaining the minimum value for the signal of the selection object (useful signal). Next, the operation of dividing the signal received from the first TV sensor (in the recording area Δλ ₁ ) by the signal received from the second TV sensor (in the recording zone Δλ ₂ ) is carried out. As a result of this, the resulting zonal signal U _R (λ) is formed, for which it is true that

где U_c и U_ф - значения сигналов для объекта селекции и фонового объекта в ТВ изображении для зон регистрации Δλ₁ и Δλ₂.where U _c and U _f are the signal values for the selection object and the background object in the TV image for the registration zones Δλ ₁ and Δλ ₂ .

За счет такого выбора зон регистрации лучистости и выполнения операции деления двух зональных ТВ сигналов между собой достигается реализация способа селекции объектов с известной спектральной характеристикой. При этом обеспечивается повышение контрастности сигнала полезного объекта над фоновым объектом до максимально возможной величины, что увеличивает вероятность и точность различения объектов между собой с исходной низкой контрастностью. Недостатком рассмотренного способа является необходимость знаний априорного распределения спектральных характеристик объектов в интервале длин волн от λ₁ до λ_n. Изменение класса объектов в наблюдаемом пространстве будет требовать изменения местоположения зоны регистрации лучистости. Уменьшение количества отраженной лучистости, например, за счет уменьшения освещенности объектов требует применения ТВ датчиков с более высокой чувствительностью для обеспечения заданного отношения сигнал/шум в зональных сигналах. С другой стороны, при использовании узких зон регистрации и при малой отражательной способности объектов и соответственно отраженной лучистости в сторону ТВ датчика получается низкое отношение сигнал/шум в зональных сигналах, что сказывается непосредственно на достоверности селекции объектов. Устранение данного недостатка возможно путем регистрации отраженной лучистости в более широкой спектральной зоне (зонах) или во всем спектральном интервале от λ₁ до λ_n, например, когда зона регистрации равна Δλ=(λ_n-λ₁). Это требует перехода от рассмотренного дифференциального способа регистрации лучистости (в узких зонах) к интегральному (в широких зонах).Due to this choice of radiation detection zones and the operation of dividing two zonal TV signals among themselves, an implementation of a method for selecting objects with a known spectral characteristic is achieved. This provides an increase in the contrast of the signal of the useful object over the background object to the maximum possible value, which increases the likelihood and accuracy of distinguishing between objects with the initial low contrast. The disadvantage of this method is the need for knowledge of the a priori distribution of the spectral characteristics of objects in the wavelength range from λ ₁ to λ _n . Changing the class of objects in the observed space will require a change in the location of the radiation registration zone. Reducing the amount of reflected radiance, for example, by reducing the illumination of objects requires the use of TV sensors with higher sensitivity to provide a given signal-to-noise ratio in zonal signals. On the other hand, when using narrow registration zones and with a low reflectance of objects and, accordingly, reflected radiance towards the TV sensor, a low signal-to-noise ratio in zonal signals is obtained, which directly affects the reliability of object selection. The elimination of this disadvantage is possible by recording the reflected radiance in a wider spectral zone (s) or in the entire spectral range from λ ₁ to λ _n , for example, when the recording zone is Δλ = (λ _n -λ ₁ ). This requires a transition from the considered differential method of detecting radiance (in narrow zones) to integral (in wide zones).

Технический результат - обеспечение автоматической селекции сигналов изображений и формирование информации при появлении в наблюдаемом пространстве объектов с произвольной априорно известной или неизвестной спектральной характеристикой, а также повышение достоверности селекции объектов при уменьшении их освещенности.The technical result is the provision of automatic selection of image signals and the formation of information when objects appear in the observed space with an arbitrary a priori known or unknown spectral characteristic, as well as increasing the reliability of object selection with a decrease in their illumination.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа селекции объектов с известной спектральной характеристикой объектов, включающего регистрацию лучистого (светового) потока F(λ) внутри спектрального интервала от λ₁ до λ_n, его расщепление на два идентичных потока F(λ), и их пропускание через два узкополосных оптических фильтра ОФ₁ и ОФ₂ со спектральной характеристикой Ф(Δλ₁) и Ф(Δλ₂), определяющих две выбранные зоны оптического спектра Δλ₁ и Δλ₂, на основе априорно известных спектральных характеристик объектов селекции и фоновых объектов, преобразование лучистого (светового) потока F(Δλ₁) и F(Δλ₂) в соответствующие зональные ТВ сигналы изображения U₁(λ) и U₂(λ) по двум раздельным каналам обработки сигналов, получение результирующего зонального сигнала U_R(λ) путем выполнения операции деления первого сигнала на второй сигнал изображения, равного величине U_R(λ)=U₁(λ)/U₂(λ), в предлагаемом способе процесс регистрации отраженного лучистого (светового) или излученного потока и его преобразование в зональные сигналы осуществляют по всему спектральному интервалу от λ₁ до λ_n, для чего после расщепления входного лучистого потока на два одинаковых потока F(λ) его пропускают через оптические фильтры ОФ₁ и ОФ₂, для первого ТВ датчика фильтр имеет спектральную характеристику Ф₁(λ), а для второго ТВ датчика - Ф₂(λ), причем спектральные характеристики первого и второго оптического фильтра охватывают весь спектральный интервал от λ₁ до λ_n и удовлетворяют условию Ф₁(λ)=1-Ф₂(λ), после чего осуществляют деление первого зонального сигнала на второй и формируют результирующий зональный сигнал изображения U_R(λ), далее этот сигнал сравнивают с эталонными сигналами U_Э, например, сравнивая их по амплитуде, потом формируют сигнал селекции U_s(λ) в виде логического "0" или "1" и используют его для автоматической регистрации, кроме того, для отображения видеоинформации об объектах в спектрозональных ТВ изображениях на основе первого и второго зонального ТВ сигнала U₁(λ) и U₂(λ) формируют третий зональный ТВ сигнал U₃(λ) для отображения информации в черно-белом спектрозональном ТВ изображении при появлении сигнала селекции U_s(λ) в виде логической "1", а также формируют четвертый, пятый и шестой зональный ТВ сигнал U₄(λ), U₅(λ) и U₆(λ) для постоянного отображения информации в цветном спектрозональном ТВ изображении.The technical result is achieved in that, in contrast to the known method of selecting objects with a known spectral characteristic of objects, including registration of the radiant (light) flux F (λ) within the spectral range from λ ₁ to λ _n , its splitting into two identical fluxes F (λ) and their transmission through two narrow-band optical filters OF ₁ and OF ₂ with the spectral characteristic Ф (Δλ ₁ ) and Ф (Δλ ₂ ), which determine two selected zones of the optical spectrum Δλ ₁ and Δλ ₂ , based on a priori known spectral characteristics of village objects projections and background objects, transform the radiant (light) flow F (Δλ ₁₎ and F (Δλ ₂₎ to the corresponding zonal TV image signals U ₁ (λ) and U ₂ (λ) of two separate signal processing channels, obtaining the resultant zonal signal U _R (λ) by performing the operation of dividing the first signal into a second image signal equal to the value of U _R (λ) = U ₁ (λ) / U ₂ (λ), in the proposed method, the registration process of the reflected radiant (light) or radiated stream and its conversion into zonal signals is carried out throughout the spectral int vomited from λ ₁ to λ _n, to give after splitting the input radiant flux into two identical flow F (λ) it is passed through the optical filters RP ₁ and RP _2, for the first TV transmitter filter has a spectral response F ₁ (λ), and for the second TV sensor - Ф ₂ (λ), and the spectral characteristics of the first and second optical filter cover the entire spectral interval from λ ₁ to λ _n and satisfy the condition Ф ₁ (λ) = 1-Ф ₂ (λ), after which the first zonal signal to the second and form the resulting zonal image signal U _R (λ), then this signal is compared with the reference signals U _E , for example, comparing them in amplitude, then they form the selection signal U _s (λ) in the form of a logical "0" or "1" and use it for automatic registration, except in addition, to display video information about objects in spectrozonal TV images based on the first and second zonal TV signal U ₁ (λ) and U ₂ (λ), a third zonal TV signal U ₃ (λ) is formed for displaying information in a black and white spectrozonal TV image when the selection signal U _s (λ) appears as a logical "1", and t A fourth, fifth, and sixth zonal TV signal U ₄ (λ), U ₅ (λ), and U ₆ (λ) are also generated to constantly display information in a color spectrozonal TV image.

Использование оптических фильтров, спектральная характеристика которых удовлетворяет условию Ф₁(λ)=1-Ф₂(λ), позволяет формировать зональные сигналы и результирующий зональный сигнал, который однозначно соответствует объекту, обладающему определенной спектральной характеристикой в интервале длин волн от The use of optical filters, the spectral characteristic of which satisfies the condition Ф ₁ (λ) = 1-Ф ₂ (λ), allows us to generate zonal signals and the resulting zonal signal, which uniquely corresponds to an object having a certain spectral characteristic in the wavelength range from

λ₁ до λ_n, что позволяет обеспечить автоматическую селекцию сигнала изображения и осуществить формирование информации о нахождении, появлении или исчезновении в наблюдаемом пространстве объектов с произвольной априорно известной или неизвестной спектральной характеристикой. При таком подходе значения результирующего зонального сигнала U_R(λ) могут принимать конкретные значения в интервале величин 0<U_R(λ)<1, или U_R(λ)=1, или 1<U_R(λ)<W в зависимости от распределения спектральной характеристики объектов. Эталонные амплитудные значения сигналов U_Э с заданной дискретностью находятся также в интервале величин 0<U_Э<1, или U_Э=1, или 1<U_Э<W, при этом значение эталонного сигнала U_Э для селекции сигнала изображения конкретного объекта задается в интервале значений U_Э(мин)<U_Э<U_Э(макс), которое может регулироваться (уменьшаться или увеличиваться). Результатом сравнения значений сигналов U_R(λ) и U_э является формирование сигнала селекции U_S(λ), несущего информацию о появлении, нахождении или исчезновении в наблюдаемом пространстве объектов, а также при условии селекции заданных объектов с произвольной априорно известной или неизвестной спектральной характеристикой им дается разрешение на отображение видеоинформации на экране черно-белого видеоконтрольного устройства.λ ₁ to λ _n , which allows for automatic selection of the image signal and the formation of information about the location, appearance or disappearance in the observed space of objects with arbitrary a priori known or unknown spectral characteristics. With this approach, the values of the resulting zonal signal U _R (λ) can take specific values in the range of values 0 <U _R (λ) <1, or U _R (λ) = 1, or 1 <U _R (λ) <W, depending from the distribution of the spectral characteristics of objects. The reference amplitude values of the signal U _E with a given discreteness are also in the range of 0 <U _E <1, or U _E = 1, or 1 <U _E <W, wherein the reference signal value U _E for selection of a specific object image signal is given in the range of values of U _{E (min)} <U _E <U _{E (max)} , which can be adjusted (decrease or increase). The result of comparing the values of the signals U _R (λ) and U _e is the formation of a selection signal U _S (λ), which carries information about the appearance, presence or disappearance of objects in the observed space, as well as subject to the selection of given objects with an arbitrary a priori known or unknown spectral characteristic they are given permission to display video information on the screen of a black and white video monitoring device.

С другой стороны, осуществление регистрации лучистого (светового) потока в спектральном интервале от λ₁ до λ_n по сравнению с узкими зонами регистрации лучистости Δλ₁ и Δλ₂ позволяет, с одной стороны, снизить требования к чувствительности ТВ датчиков или, с другой стороны, при заданной их чувствительности позволяет увеличить отношение сигнал/шум в зональных сигналах. При уменьшении освещенности объектов величина отраженного потока также уменьшается, но при этом распределение спектральной характеристики объектов в интервале длин волн от λ₁ до λ_n практически остается неизменным. Это обстоятельство приводит к тому, что значение результирующего зонального сигнала U_R(λ) для того или иного объекта также практически не изменяется при изменении освещенности. Это приводит к повышению достоверности селекции при уменьшении освещенности объектов.On the other hand, the registration of the radiant (light) flux in the spectral range from λ ₁ to λ _n in comparison with the narrow zones of registration of the radiance Δλ ₁ and Δλ ₂ allows, on the one hand, to reduce the sensitivity requirements for TV sensors or, on the other hand, at their given sensitivity, it allows to increase the signal-to-noise ratio in zonal signals. When the illumination of the objects decreases, the reflected flux also decreases, but the distribution of the spectral characteristics of objects in the wavelength range from λ ₁ to λ _n practically remains unchanged. This circumstance leads to the fact that the value of the resulting zonal signal U _R (λ) for one or another object also practically does not change with changing illumination. This leads to an increase in the reliability of selection while reducing the illumination of objects.

Технический результат достигается за счет формирования двух зональных ТВ сигналов и их отображения в черно-белом и цветном спектрозональном ТВ изображении на основе регистрации лучистого (светового) потока в более широких зонах регистрации путем пропускания лучистости через оптические фильтры, спектральная характеристика которых в интервале длин волн от λ₁ до λ_n взаимно противоположна и удовлетворяет условию Ф₁(λ)=1-Ф₂(λ), а также за счет введения операции сравнения результирующего зонального ТВ сигнала с задаваемыми эталонными сигналами и формирования по результатам сравнения сигнала селекции The technical result is achieved by the formation of two zonal TV signals and their display in black and white and color spectrozonal TV images based on the registration of the radiant (light) flux in wider recording zones by passing the radiation through optical filters whose spectral characteristics are in the wavelength range from λ ₁ to λ _{n is} mutually opposite and satisfies the condition Ф ₁ (λ) = 1-Ф ₂ (λ), and also due to the introduction of the operation of comparing the resulting zonal TV signal with the specified reference signal lamas and formations based on the results of comparing the selection signal

U_s(λ), несущего информацию о появлении в наблюдаемом пространстве объектов с произвольной априорно известной или неизвестной спектральной характеристикой.U _s (λ), which carries information about the appearance in the observed space of objects with an arbitrary a priori known or unknown spectral characteristic.

Для достижения указанного результата предлагается способ формирования и отображения спектрозональных ТВ сигналов, включающий регистрацию лучистого (светового) потока F(λ), отраженного или излученного от объектов в наблюдаемом пространстве в интервале длин волн от λ₁ до λ_n, его пропускание через оптические фильтры ОФ₁ и ОФ₂, преобразование лучистости по двухканальной оптической схеме в зональные ТВ сигналы изображения U₁(λ) и U₂(λ), их раздельную и совместную обработку с формированием результирующего зонального ТВ сигнала, равного величине U_R(λ)=U₁(λ)/U₂(λ), в котором до формирования каждого зонального ТВ сигнала U₁(λ) и U₂(λ) лучистый (световой) поток F(λ) в спектральном интервале длин волн от λ₁ до λ_n расщепляют на два идентичных потока F(λ), каждый из которых пропускают через свой оптический фильтр ОФ₁ и ОФ₂, спектральная характеристика которых взаимно противоположна и удовлетворяет условию Ф₁(λ)=1-Ф₂(λ) в интервале длин волн от λ₁ до λ₂, далее формируют два зональных и один результирующий сигнал U_R(λ), осуществляют его сравнение с заданными или произвольными значениями эталонных сигналов U_э, затем формируют сигнал селекции U_s(λ) в виде логического "0" или "1", несущий информацию о нахождении, появлении или исчезновении в наблюдаемом пространстве объектов с произвольной априорно известной или неизвестной спектральной характеристикой, и используют его для автоматической регистрации, кроме того, для отображения видеоинформации об объектах в спектрозональных ТВ изображениях на основе первого и второго зонального ТВ сигнала U₁(λ) и U₂(λ) формируют третий зональный ТВ сигнал U₃(λ) для отображения информации в черно-белом спектрозональном ТВ изображении при появлении сигнала селекции U_s(λ) в виде логической "1", а также формируют четвертый, пятый и шестой зональный ТВ сигнал U₄(λ), U₅(λ) и U₆(λ) для постоянного отображения информации об объектах селекции в цветном спектрозональном ТВ изображении.To achieve this result, a method is proposed for generating and displaying spectrozonal TV signals, including recording the radiant (light) flux F (λ) reflected or emitted from objects in the observed space in the wavelength range from λ ₁ to λ _n , its transmission through optical filters OF ₁ and RP _2, radiance transformation of a two-channel optical system in a zoned TV image signals U ₁ (λ) and U ₂ (λ), they separate and the joint processing to form a resultant signal per zone, were equal ine U _R (λ) = U ₁ (λ) / U ₂ (λ), wherein prior to the formation of each zonal TV signal U ₁ (λ) and U ₂ (λ) radiant (light) flow F (λ) in the spectral range wavelengths from λ ₁ to λ _n is cleaved into two identical flow F (λ), each of which is passed through a optical filter RP ₁ and RP _2, spectral characteristics of which are mutually opposite and satisfies the condition F ₁ (λ) = 1-F ₂ (λ) in the wavelength range from λ ₁ to λ ₂ , then form two zonal and one resulting signal U _R (λ), compare it with specified or arbitrary values of the etal of the signals U _e , then a selection signal U _s (λ) is formed in the form of a logical “0” or “1” that carries information about the location, appearance or disappearance of objects with arbitrary a priori known or unknown spectral characteristics in the observed space, and use it for automatic registration, in addition, to display video information about objects in spectrozonal TV images based on the first and second zonal TV signal U ₁ (λ) and U ₂ (λ), a third zonal TV signal U ₃ (λ) is generated to display information in black -white spectrozonal TV image when the selection signal U _s (λ) appears in the form of a logical "1", and also form the fourth, fifth and sixth zonal TV signal U ₄ (λ), U ₅ (λ) and U ₆ (λ) for continuous display of information about the objects of selection in color spectrozonal TV image.

В качестве примера на фиг.2 показана спектрозональная ТВ система, реализующая предлагаемый способ формирования и отображения спектрозональных сигналов, содержащая объектив 1, устройство расщепления лучистого (светового) потока на два идентичных потока 2, два оптических фильтра 3, блок управления оптическими фильтрами 4, два ТВ датчика 5, синхрогенератор 6, два усилителя-формирователя 7, блок совместной обработки и формирования результирующего сигнала 8, блок сравнения сигналов 9, формирователь эталонных сигналов 10, программный блок 11, первый, второй и третий коммутаторы 12, 15 и 17, блок выделения сигнала изображения для задаваемой части кадра 13, блок памяти 14, блок обработки и выборки сигналов 16, черно-белое видеоконтрольное устройство 18, блок управления 19, формирователь сигналов 20 (включающий, для фиг.2, блоки 8-16), блок автоматической регистрации и хранения информации 21, цветное видеоконтрольное устройство 22. Синхрогенератор 6 формирует строчные и кадровые импульсы, которые используются для развертки изображения в ТВ датчиках 5₁ и 5₂ для формирования на выходе усилителей-формирователей 7₁ и 7₂ зональных ТВ сигналов U₁(λ) и U₂(λ), а также формирует тактовые и синхроимпульсы, которые поступают на входы блоков 8, 11, 13. В качестве ТВ датчиков 5₁ и 5₂ могут быть использованы любые передающие трубки (типа видикон) или ПЗС матрицы. Формирователь сигналов 20 может быть также реализован с использованием микроЭВМ, которая будет выполнять все необходимые операции, связанные с обработкой двух зональных ТВ сигналов. Оптические фильтры (ОФ) 3₁ и 3₂ для первого и второго канала формирования спектрозональных ТВ сигналов U₁(λ) и U₂(λ) имеют спектральные характеристики, удовлетворяющие условию Ф_j(λ)=1-Ф_j+1(λ), где j=1, 3, 5, 7…(N-1). Поскольку общее число ОФ, удовлетворяющих данному условию, может быть большим числом, выбираются отдельные группы ОФ. В этом случае первая группа, состоящая из двух оптических фильтров, имеет спектральные характеристики Ф₁(λ)=1-Ф₂(λ), а дополнительные группы - вторая группа - Ф₃(λ)=1-Ф₄(λ), третья группа - Ф₅(λ)=1-Ф₆(λ) и т.д., которые могут использоваться при неблагоприятных условиях селекции объектов, а также для повышения различимости малоконтрастных объектов или когда спектральные характеристики внутри класса объектов отличаются на незначительную величину и т.д. Для этого с помощью блока управления оптическими фильтрами 4 изменяются спектральные характеристики оптических фильтров 3₁ и 3₂ в зависимости от их исполнения (механическим путем - за счет смены фильтров, или электронным путем). В другом случае из всего ТВ растра может выбираться с помощью блока 13 только определенный участок растра и осуществляться контроль этого участка с точки зрения присутствия в наблюдаемом участке пространства объектов с произвольной априорно известной или неизвестной спектральной характеристикой. Для этого также может изменяться спектральная характеристика первого и второго ОФ до достижения поставленной цели по селекции объектов.As an example, figure 2 shows a spectrozonal TV system that implements the proposed method for generating and displaying spectrozonal signals, comprising a lens 1, a device for splitting a radiant (light) stream into two identical streams 2, two optical filters 3, an optical filter control unit 4, two Sensor TV 5, clock generator 6, two amplifier-shaper 7, block for joint processing and generation of the resulting signal 8, signal comparison unit 9, reference signal shaper 10, program unit 11, the first , the second and third switches 12, 15 and 17, an image signal extraction unit for a given part of the frame 13, a memory unit 14, a signal processing and sampling unit 16, a black-and-white video monitoring device 18, a control unit 19, a signal conditioner 20 (including, for 2, blocks 8-16), the unit automatically register and store information 21, color picture monitor 22. The timing generator 6 generates horizontal and vertical pulses, which are used to scan images into TV sensor 5 ₁ and 5 ₂ for forming the output usiliteley- formirova teley July ₁ and 7 ₂ zonal TV signals U ₁ (λ) and U ₂ (λ), and also generates clock and sync pulses which are coupled to inputs of blocks 8, 11, 13. As per 5 transmitters ₁ and 5 ₂ can be Any transmitting tubes (such as Vidicon) or CCDs are used. Signal conditioner 20 can also be implemented using a microcomputer, which will perform all necessary operations associated with the processing of two zone TV signals. Optical filters (OF) 3 ₁ and 3 ₂ for the first and second channel for the formation of spectrozonal TV signals U ₁ (λ) and U ₂ (λ) have spectral characteristics satisfying the condition Ф _j (λ) = 1-Ф _{j + 1} (λ ), where j = 1, 3, 5, 7 ... (N-1). Since the total number of PFs satisfying this condition can be a large number, separate groups of PFs are selected. In this case, the first group, consisting of two optical filters, has the spectral characteristics Ф ₁ (λ) = 1-Ф ₂ (λ), and additional groups - the second group - Ф ₃ (λ) = 1-Ф ₄ (λ), the third group - Ф ₅ (λ) = 1-Ф ₆ (λ), etc., which can be used under adverse conditions for object selection, as well as to increase the distinguishability of low-contrast objects or when the spectral characteristics inside the class of objects differ by an insignificant amount and etc. To do this, using the optical filter control unit 4, the spectral characteristics of the optical filters 3 ₁ and 3 _{2 are} changed depending on their design (mechanically - by changing filters, or electronically). In another case, from the entire TV raster, only a certain part of the raster can be selected with the help of block 13 and control of this section from the point of view of the presence in the observed section of the space of objects with arbitrary a priori known or unknown spectral characteristics. For this, the spectral characteristics of the first and second OFs can also be changed until the goal is reached for the selection of objects.

В спектрозональной ТВ системе (фиг.2) используется двухканальная оптическая схема, когда входной лучистый поток F(λ) разбивается на два идентичных потока, каждый из которых проходит через свой оптический фильтр, имеющий спектральную характеристику в соответствии с условием Ф_j(λ)=1-Ф_j+1(λ). Пройдя ОФ, лучистый поток F_j(λ) и F_i(λ) проецируется на светочувствительную поверхность первого и второго ТВ датчика 5₁ и 5₂. Каждый сформированный зональный сигнал изображения с выхода ТВ датчиков поступает на свой вход усилителя-формирователя 7₁ и 7₂, где проводятся операции усиления, раздельной обработки зональных сигналов и их смешивания со строчными и кадровыми импульсами. С выхода блока 7₁ и 7₂ зональные ТВ сигналы поступают на формирователь сигналов 20, а именно на первый и второй вход блока совместной обработки и формирования результирующего сигнала 8, с выхода которого формируется результирующий зональный ТВ сигнал, равный величине U_R(λ)=U₁(λ)/U₂(λ). Этот сигнал поступает на блок сравнения сигналов 9 через коммутатор 12, где осуществляется его сравнение с заданными или произвольными значениями эталонных сигналов U_Э, которые вырабатывает формирователь 10. Данные эталонные сигналы и их амплитудные значения могут поступать на входы блока 9 по различным алгоритмам в соответствии с управляющим сигналом, который поступает с выхода блока 11. Например, изменяться автоматически (или вручную) в диапазоне значений от U₁<U_Э<U₁₀. При их несовпадении или совпадении на выходе блока 9 вырабатывается сигнал селекции U_s(λ) в виде логического "0" или "1", который поступает на блок автоматической регистрации и хранения информации 21, на вход блока 10 (дает информацию о совпадении сигналов), а также на третий коммутатор 17 и дает разрешение на прохождение зонального сигнала изображения объекта с выхода блока 16 на вход черно-белого видеоконтрольного устройства 18 для визуального восприятия информации. В блоке 16 осуществляются операции, связанные с суммированием, вычитанием или умножением зональных сигналов U₁(λ) и U₂(λ) между собой, где также применяются другие алгоритмы обработки ТВ сигналов (усиление сигнала, повышение крутизны фронтов, коррекция сигнала и т.д.). В этом блоке формируются зональный ТВ сигнал вида U₃(λ)=F[U₁(λ),U₂(λ)] для отображения информации на экране черно-белого видеоконтрольного устройства 18, а также три зональных ТВ сигнала U₄(λ), U₅(λ) и U₆(λ), каждый из которых формируется из двух зональных сигналов, для их подачи на R, G и В входы цветного видеоконтрольного устройства (ВКУ) 22. Например, в одном случае значение этих сигналов определяется в соответствии U₄(λ)=U₁(λ), U₅(λ)=U₂(λ), a U₆(λ)=U₁(λ)-U₂(λ), в другом случае может быть так, что U₄(λ)=-U₁(λ), U₅(λ)=U₂(λ), а U₆(λ)=U₂(λ)-U₁(λ) и так далее. В целом сигналы U₄(λ), U₅(λ) и U₆(λ) формируются из двух исходных сигналов с использованием арифметических операций и других алгоритмов обработки ТВ сигналов.In the spectrozonal TV system (Fig. 2), a two-channel optical scheme is used when the input radiant flux F (λ) is divided into two identical streams, each of which passes through its own optical filter having a spectral characteristic in accordance with the condition Ф _j (λ) = 1-Φ _{j + 1} (λ). Having passed the OF, the radiant flux F _j (λ) and F _i (λ) is projected onto the photosensitive surface of the first and second TV sensors 5 ₁ and 5 ₂ . Each generated zonal image signal from the output of the TV sensors goes to its input of the amplifier-former 7 ₁ and 7 ₂ , where the operations of amplification, separate processing of zonal signals and their mixing with horizontal and frame pulses are performed. From the output of block 7 ₁ and 7 _{2, the} zonal TV signals are fed to the signal shaper 20, namely, to the first and second input of the block for joint processing and generation of the resulting signal 8, from the output of which the resulting zonal TV signal is formed, which is equal to the value U _R (λ) = U ₁ (λ) / U ₂ (λ). This signal is fed to the signal comparison unit 9 through the switch 12, where it is compared with the given or arbitrary values of the reference signals U _Э , which are generated by the driver 10. These reference signals and their amplitude values can be received at the inputs of block 9 according to various algorithms in accordance with a control signal that comes from the output of block 11. For example, change automatically (or manually) in the range of values from U ₁ <U _e <U ₁₀ . When they do not coincide or coincide at the output of block 9, a selection signal U _s (λ) is generated in the form of a logical "0" or "1", which is fed to the block for automatic registration and storage of information 21, to the input of block 10 (gives information about the coincidence of signals) as well as to the third switch 17 and gives permission for the passage of the zonal signal of the image of the object from the output of block 16 to the input of the black-and-white video monitoring device 18 for visual perception of information. At block 16, operations are performed, associated with the summation, subtraction or multiplication zonal signals U ₁ (λ) and U ₂ (λ) between them, which also apply other TV algorithms for processing signals (signal amplification, increased slope fronts, the signal correction and the like. d.). In this block, a zone TV signal of the form U ₃ (λ) = F [U ₁ (λ), U ₂ (λ)] is formed to display information on the screen of a black-and-white video monitoring device 18, as well as three zone TV signals U ₄ (λ ), U ₅ (λ) and U ₆ (λ), each of which is formed from two zone signals, for supplying them to the R, G and B inputs of a color video monitoring device (VKU) 22. For example, in one case, the value of these signals is determined in accordance with U ₄ (λ) = U ₁ (λ), U ₅ (λ) = U ₂ (λ), and U ₆ (λ) = U ₁ (λ) -U ₂ (λ), otherwise it can be so that U ₄ (λ) = - U ₁ (λ), U ₅ (λ) = U ₂ (λ), and U ₆ (λ) = U ₂ (λ) -U ₁ (λ), and so on. In general, the signals U ₄ (λ), U ₅ (λ) and U ₆ (λ) are formed from two source signals using arithmetic operations and other algorithms for processing TV signals.

На выходе блока 16 полярность каждого вновь сформированного зонального ТВ сигнала, каждый из которых поступает на соответствующие входы цветного ВКУ 22, может быть положительной или отрицательной. Каждый из этих сигналов U₄(λ), U₅(λ) и U₆(λ) может последовательно коммутироваться и подаваться на вход R, или G, или В цветного ВКУ. Управляющий сигнал с выхода программного блока 11 задает необходимый вид обработки сигналов. Например, в блоке 16 может производиться суммирование двух зональных сигналов и осуществляться формирование сигнала U₃(λ) в виде U₃(λ)=[U₁(λ)+U₂(λ)]/2, который поступает на вход блока отображения информации 18, при наличии разрешающего сигнала на втором входе третьего коммутатора 17. В другом случае на вход блока отображения информации 18 может поступать с выхода блока 16 только первый или второй зональный сигнал U₁(λ) и U₂(λ) и т.д.At the output of block 16, the polarity of each newly formed zonal TV signal, each of which is supplied to the corresponding inputs of the color VKU 22, can be positive or negative. Each of these signals U ₄ (λ), U ₅ (λ) and U ₆ (λ) can be sequentially switched and fed to the input R, or G, or B of the color VKU. The control signal from the output of the program unit 11 sets the necessary type of signal processing. For example, in block 16, two zone signals can be added and the signal U ₃ (λ) is generated in the form U ₃ (λ) = [U ₁ (λ) + U ₂ (λ)] / 2, which is input to the display unit information 18, if there is an enable signal at the second input of the third switch 17. In another case, only the first or second zone signal U ₁ (λ) and U ₂ (λ), etc., can be output from the output of block 16 at the input of the information display unit 18 .

В составе формирователя 20 имеется программный блок 11, который связан с блоком управления 19 и может выдавать управляющие сигналы на входы блоков 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 19, а также задавать значения и последовательность поступления эталонных сигналов, изменять группу оптических фильтров, алгоритмы совместной обработки зональных сигналов и т.д. Блок 19 предназначен для управления режимами работы системы путем выдачи определенных команд для изменения режимов формирования зональных сигналов и селекции сигналов за счет подачи управляющих импульсов на блоки 4 и 11. На блок 19 могут поступать управляющие сигналы от внешних источников. С выхода блока 21 информация может поступать к внешним потребителям. Первый коммутатор 12 может работать в двух режимах. В первом режиме результирующий зональный сигнал U_R(λ) через первый коммутатор 12 поступает на вход блока 9. Во втором режиме результирующий зональный сигнал U_R(λ) через первый коммутатор 12 поступает на вход блока 13, где из него выделяться сигнал, приходящийся только на некоторый заданный участок ТВ растра, равный величине Δz², где Δz - число строк (элементов) в ТВ изображении в направлении кадровой и строчной развертки (местоположение участка ТВ растра, его размер Δz² и число участков в ТВ изображении, которые необходимо анализировать, может задаваться автоматически - программным путем, или устанавливаться оператором).The shaper 20 includes a program unit 11, which is connected to the control unit 19 and can provide control signals to the inputs of blocks 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 19, and also specify the values and sequence of arrival of the reference signals , change the group of optical filters, algorithms for joint processing of zone signals, etc. Block 19 is designed to control the operating modes of the system by issuing certain commands to change the modes of formation of zone signals and select signals by supplying control pulses to blocks 4 and 11. Control block from external sources can be sent to block 19. From the output of block 21, information can flow to external consumers. The first switch 12 can operate in two modes. In the first mode, the resulting zone signal U _R (λ) through the first switch 12 is fed to the input of block 9. In the second mode, the resulting zone signal U _R (λ) is supplied through the first switch 12 to the input of block 13, where only the signal coming from it to a certain predetermined portion of the TV raster equal to Δz ² , where Δz is the number of lines (elements) in the TV image in the direction of vertical and horizontal scanning (the location of the portion of the TV raster, its size Δz ² and the number of sections in the TV image that need to be analyzed, maybe for avatsya automatically - by means of software or set by the operator).

Формируемый результирующий зональный сигнал U'_R(λ) для части ТВ изображения может в режиме текущего времени через второй коммутатор 15 поступать на вход блока 9 для сравнения сигналов. При необходимости результирующий зональный сигнал U'_R(λ) для части ТВ изображения может поступать на вход блока 14 и запоминаться с последующим считыванием и его подачей через второй коммутатор на вход блока 9.The resulting resulting zonal signal U ' _R (λ) for a part of the TV image can in the current time mode through the second switch 15 enter the input of block 9 for comparing the signals. If necessary, the resulting zone signal U ' _R (λ) for a part of the TV image can be fed to the input of block 14 and stored, followed by reading and feeding it through the second switch to the input of block 9.

Рассмотрим спектрозональную ТВ систему (фиг.2), где спектральная характеристика первого оптического фильтра 3₁ имеет вид (для примера) в соответствии с выражениемConsider the spectrozonal TV system (figure 2), where the spectral characteristic of the first optical filter 3 ₁ has the form (for example) in accordance with the expression

а спектральная характеристика второго оптического фильтра - 3₁, для выполнения условияand the spectral characteristic of the second optical filter is 3 ₁ , to satisfy the condition

имеет видhas the form

На фиг.3 показаны спектральные характеристики произвольных объектов А, В и С (фиг.3а), первого оптического фильтра (фиг.3б) и второго оптического фильтра (фиг.3в), удовлетворяющие выражениям (2) и (4). Пусть в поле зрения спектрозональной ТВ системы (где спектральная характеристика объектива и ТВ датчиков нормирована и равномерна в интервале длин волн от λ₁ до λ_n) находится объект вида (А) с равномерной характеристикой в интервале длин волн от λ₁ до λ_n, как показано на фиг.3а. Лучистый поток, отраженный от такого объекта, пройдя ОФ вида, как показано на фиг.3б и 3в, будет практически одинаковым. В результате преобразования лучистого потока величина зональных сигналов будет также практически одинаковой. Если, для примера, осуществлять операцию деления первого сигнала на второй зональный сигнал, для объекта с равномерной спектральной характеристикой (А) получим значение результирующего зонального сигнала U_R(λ)=1. В случае нахождения в наблюдаемом пространстве объекта вида (В) значение результирующего сигнала примет значение U_R(λ)>1, а для объекта вида (С) значение Figure 3 shows the spectral characteristics of arbitrary objects A, B and C (Fig.3a), the first optical filter (Fig.3b) and the second optical filter (Fig.3c), satisfying expressions (2) and (4). Let the object of view (A) with a uniform characteristic in the wavelength range from λ ₁ to λ _n be in the field of view of the spectrozonal TV system (where the spectral characteristics of the lens and the TV sensors are normalized and uniform in the wavelength range from λ ₁ to λ _n ) shown in figa. The radiant flux reflected from such an object, having passed the OF form, as shown in FIGS. 3b and 3c, will be almost the same. As a result of the conversion of the radiant flux, the magnitude of the zonal signals will also be almost the same. If, for example, we perform the operation of dividing the first signal by the second zone signal, for an object with a uniform spectral characteristic (A), we obtain the value of the resulting zone signal U _R (λ) = 1. If the object of type (B) is in the observed space, the value of the resulting signal will take the value U _R (λ)> 1, and for an object of type (C), the value

U_R(λ)<1. То есть если задать значение эталонного сигнала, равное величине U_Э=1, то можно осуществить селекцию объекта только с равномерной спектральной характеристикой (заданным цветом) при выполнении операции сравнения результирующего и эталонного сигнала и, таким образом, осуществить автоматическую селекцию объекта заданного класса. Для данного примера спектрозональная ТВ система будет реагировать на появление объектов именно с такой спектральной характеристикой. С другой стороны, при изменении спектральной характеристики объекта от первоначальной, например равномерной (за счет каких-то внутренних или внешних факторов), значение результирующего зонального сигнала U _R (λ) <1. That is, if you set the value of the reference signal equal to the value of _UE = 1, then you can select an object only with a uniform spectral characteristic (specified color) when performing the operation of comparing the resulting and reference signal and, thus, automatically select an object of a given class. For this example, a spectrozonal TV system will respond to the appearance of objects with just such a spectral characteristic. On the other hand, when the spectral characteristics of the object change from the initial, for example, uniform (due to some internal or external factors), the value of the resulting zonal signal

U_R(λ) также изменится и будет уже отлично от значения U_R(λ)=1, что также приведет к получению информации об изменении спектральной характеристики объекта. Изменяя амплитудные значения эталонного сигнала (задавая какой-то допуск) и сравнивая их с результирующими зональными сигналами, можно определить какие классы объектов находятся в наблюдаемом пространстве и т.д. Таким образом, использование ОФ, спектральные характеристики которых удовлетворяют условию (3), позволяет однозначно осуществить селекцию сигналов заданного класса объектов. Использование зон регистрации лучистости в широком интервале длин волн от λ₁ до λ_n позволяет повысить помехоустойчивость и достоверность селекции сигналов объектов при их плохой освещенности и слабой отражательной способности. Кроме того, подача в различной полярности сигналов на входы цветного ВКУ и их коммутации в определенном сочетании при отображении информации позволяет достичь максимально возможного различия объектов по спектрально-энергетическим признакам в спектрозональном цветном ТВ изображении.U _R (λ) will also change and has excellent values of U _R (λ) = 1, which will also lead to information about the change in the spectral characteristics of the object. By changing the amplitude values of the reference signal (setting some tolerance) and comparing them with the resulting zone signals, it is possible to determine which classes of objects are in the observed space, etc. Thus, the use of OFs whose spectral characteristics satisfy condition (3) makes it possible to uniquely select signals of a given class of objects. The use of radiation detection zones in a wide range of wavelengths from λ ₁ to λ _n can improve the noise immunity and reliability of the selection of object signals with poor illumination and low reflectivity. In addition, the supply of signals of different color polarity to the VCU inputs and their switching in a certain combination when displaying information allows to achieve the maximum possible difference between objects in terms of spectral and energy features in a spectrozonal color TV image.

Claims

1. A method of generating and displaying spectrozonal television (TV) signals, including the registration of the radiant (light) flux F (λ) reflected or emitted from objects in the observed space in the wavelength range from λ ₁ to λ _n , its splitting into two identical flux F (λ) and transmission through optical filters OF ₁ and OF ₂ , the spectral characteristic of which covers two zones of registration of radiance Δλ ₁ and Δλ ₂ within the wavelength range from λ ₁ to Δλ ₂ , the conversion of radiance F ₁ (λ) and F ₂ (λ) two-channel optical the scheme into the zonal TV image signals U ₁ (λ) and U ₂ (λ), their separate and joint processing with the formation of the resulting zonal TV signal equal to the value U _R (λ) = U ₁ (λ) / U ₂ (λ), characterized in that before the formation of each zonal TV signal U ₁ (λ) and U ₂ (λ), the radiant (light) flux F (λ) is passed through optical filters OF ₁ and OF ₂ , the spectral characteristic of which is mutually opposite and satisfies the condition Ф ₁ (λ) = 1-P ₂ (λ) for the entire wavelength range from λ ₁ to λ _n, then after receiving the resultant signal U _R (λ) is carried out er comparison with predetermined or arbitrary values of the reference signals U _E, then according to the signal comparison result form the selection signal U _s (λ) as a logical "0" or "1" and use it to automatically register, in addition, to display an object video in Spectrozonal TV images based on the first and second zonal TV signal U ₁ (λ) and U ₂ (λ) form the third zonal TV signal U ₃ (λ) to display information in a black and white spectrozonal TV image when the selection signal U _s ( λ) in the form of a log cal "1", and also form the fourth, fifth and sixth zone ₄ TV signal U (λ), ₅ U (λ) and ₆ U (λ) for the constant display information False color TV image.

2. The method according to claim 1, characterized in that optical filters with a different distribution of spectral characteristics in the wavelength range from λ ₁ to λ _n for which the condition Ф _j (λ) = 1- Ф _{j + 1} (λ), where j = 3,5,7 ... (N-1), while Ф ₃ (λ) = 1-Ф ₄ (λ), Ф ₃ (λ) = 1-Ф ₄ ( λ), ..., Ф _N-1 (λ) = 1-Ф _N (λ).

3. The method according to claim 1, characterized in that during the formation of the resulting zonal signal U _R (λ), a signal U ' _R (λ) is allocated from it, which occurs only at some predetermined portion of the TV raster, equal to Δz ² , where Δz is the number of lines (elements) in the TV image in the direction of vertical and horizontal scans, after which the operation of comparing the signal U ' _R (λ) with the reference signals U _e can be carried out.

4. The method according to claim 1, characterized in that the values of the resulting zonal signal U _K (λ) over the entire frame of the TV image or its specific part (s) U ' _R (λ) can be stored, after which the operation of comparing the signal U _R (λ) or U ' _R (λ), with reference signals U _e .

5. The method according to claim 1, characterized in that the amplitude values of the generated reference signals are distributed with the adopted discreteness in the range of values
0 <U _E <1, U 1 = _E 1 _<E U <W, wherein the reference value signal U _E for selection of a specific object image signal is set in a range from
U _{E (min)} to U _{E (max)} , while the range of values U _{E (min)} <U _E <U _{E (max)} can be adjusted (decrease or increase).

6. The method according to claim 1, characterized in that for displaying video information in a black and white spectrozonal TV image based on the first and second zone TV signal U ₁ (λ) and U ₂ (λ), a third zone TV signal is generated in the form of U ₃ (λ) = F ₃ [U ₁ (λ), U ₂ (λ)] using arithmetic and other operations for processing TV signals.

7. The method according to claim 1, characterized in that for the continuous display of video information in a color spectrozonal TV image based on the first and second zonal TV signal U ₁ (λ) and U ₂ (λ), a fourth, fifth and sixth zonal TV signal is generated in the form U ₄ (λ) = F ₄ [U ₁ (λ), U ₂ (λ)], U ₅ (λ) = F ₅ [U ₁ (λ), U ₂ (λ)] and U ₆ (λ ) = F ₆ [U ₁ (λ), U ₂ (λ)] using arithmetic and other operations for processing TV signals.

8. The method according to claim 3, characterized in that the location of the portion of the TV raster and its size Δz ² and the number of sections in the TV image that need to be analyzed can be set automatically by software or set by the operator, with the value 0 <Δz ² <Z ² , where Z is the number of active lines (elements) in the TV image.

9. The method according to claim 4, characterized in that the compared signals are presented in analog or digital form and are compared in amplitude with the involvement of other additional features.

10. The method according to claim 7, characterized in that the generated fourth, fifth and sixth zone TV signals are supplied in positive or negative polarity to display video information in a color spectrozonal TV image, each of these signals U ₄ (λ), U ₅ ( λ) and U ₆ (λ) is switched and fed either to the input (R), or to the input (G) or to the input (B) of the color video monitoring device (VCU).

11. The method according to claim 10, characterized in that when displaying video information in a color spectrozonal TV image due to its visual perception, a combination of the polarity of the input signals and their switching at the input of the color VCU is selected, which ensures the maximum difference between the objects in terms of spectral-energy featured (color and saturation) for information analysis.