RU2390039C2 - Device for selecting objects on non-uniform remote background - Google Patents
Device for selecting objects on non-uniform remote background Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390039C2 RU2390039C2 RU2007143707/28A RU2007143707A RU2390039C2 RU 2390039 C2 RU2390039 C2 RU 2390039C2 RU 2007143707/28 A RU2007143707/28 A RU 2007143707/28A RU 2007143707 A RU2007143707 A RU 2007143707A RU 2390039 C2 RU2390039 C2 RU 2390039C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- lenses
- recording channels
- polygon
- recording
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам пассивной оптической локации, а более конкретно к устройствам для селекции объектов на неоднородном удаленном фоне.The invention relates to devices for passive optical location, and more particularly to devices for selecting objects on a heterogeneous remote background.
Известно устройство для селекции объекта на удаленном фоне, реализованное в варианте Orwell 2k-Perimeter системы видеонаблюдения с компьютерным зрением, предназначенной для комплексной централизованной охраны периметра средних и крупных объектов (границы промышленной зоны, транспортные магистрали, промышленные предприятия и т.п.), содержащее сервер распознавания и несколько видеоканалов [www.elvees.ru]. Данное устройство имеет ряд недостатков:A device for selecting an object on a remote background, implemented in the Orwell 2k-Perimeter version of a video surveillance system with computer vision, is intended for integrated centralized protection of the perimeter of medium and large objects (boundaries of the industrial zone, highways, industrial enterprises, etc.), containing recognition server and several video channels [www.elvees.ru]. This device has several disadvantages:
- невозможность селекции объекта по дальности при отсутствии информации о его габаритных размерах;- the impossibility of selecting an object by range in the absence of information on its overall dimensions;
- неуниверсальность - необходимость предварительной настройки системы на определенный тип нарушителя.- non-universality - the need to pre-configure the system for a specific type of intruder.
Данные недостатки обусловлены тем, что получаемое изображение не стереоскопическое.These disadvantages are due to the fact that the resulting image is not stereoscopic.
Известно устройство для селекции объекта на удаленном фоне, реализующее способ селекции по патенту РФ №2081435 от 02.04.84, МПК G01S 17/00, содержащее два регистрирующих канала изображения, состоящие из фотоприемников и объективов с параллельными главными оптическими осями, обращенными к контролируемому пространству, и блок обработки одновременно зарегистрированных изображений, осуществляющий обработку зарегистрированных изображений по определенному алгоритму. Данное изобретение служит прототипом заявляемого изобретения. Достоинством данного устройства является возможность получения стереоскопического изображения контролируемого участка пространства, что при соответствующей обработке изображений дает более достоверную информацию о наличии или отсутствии объекта на изменяющемся фоне.A device for selecting an object on a remote background, implementing the selection method according to the patent of the Russian Federation No. 2081435 dated 04/02/84, IPC G01S 17/00, containing two image recording channels consisting of photodetectors and lenses with parallel main optical axes facing the controlled space, is known and a unit for processing simultaneously registered images, processing the registered images according to a certain algorithm. This invention serves as a prototype of the claimed invention. The advantage of this device is the ability to obtain a stereoscopic image of a controlled area of space, which with appropriate image processing provides more reliable information about the presence or absence of an object against a changing background.
Основной недостаток прототипа заключается в низкой обзорности, т.к. угол обзора устройства не превосходит угла обзора отдельного регистрирующего канала (оставляя остальное пространство без наблюдения). При необходимости обеспечить круговой обзор пространства приходится использовать несколько подобных устройств, ориентированных на все возможные направления, что делает устройство крайне громоздким и неудобным в эксплуатации.The main disadvantage of the prototype is low visibility, because the viewing angle of the device does not exceed the viewing angle of a separate recording channel (leaving the rest of the space without observation). If you need to provide a circular view of the space, you have to use several similar devices oriented to all possible directions, which makes the device extremely bulky and inconvenient to operate.
Задача заключается в создании компактного и удобного в эксплуатации устройства для селекции объектов на неоднородном удаленном фоне при круговом обзоре окружающего пространства.The task is to create a compact and easy-to-use device for selecting objects on a heterogeneous remote background with a circular overview of the surrounding space.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для селекции объектов на неоднородном удаленном фоне, содержащем не менее двух регистрирующих каналов изображения, состоящих из фотоприемников и объективов с параллельными главными оптическими осями, обращенными к контролируемому пространству, и блок обработки одновременно зарегистрированных изображений, согласно изобретению устройство снабжено дополнительными регистрирующими каналами, размещенными в области вершин воображаемого равностороннего многоугольника с нечетным количеством сторон, при этом в каждой вершине размещено не менее четырех регистрирующих каналов, главные оптические оси объективов двух из регистрирующих каналов являются продолжениями сторон равностороннего многоугольника, сходящимися в данной вершине, а главные оптические оси объективов двух других регистрирующих каналов параллельны стороне многоугольника, противолежащей относительно данной вершины, и разнонаправлены, причем выходы каждых двух регистрирующих каналов с параллельными и однонаправленными главными оптическими осями объективов подключены к собственным входам блока обработки изображений.The problem is achieved in that in a device for selecting objects on a heterogeneous remote background, containing at least two recording image channels, consisting of photodetectors and lenses with parallel main optical axes facing the controlled space, and a block for processing simultaneously recorded images, according to the invention, the device equipped with additional recording channels located in the region of the vertices of an imaginary equilateral polygon with an odd number there are at least four recording channels at each vertex, the main optical axis of the lenses of two of the recording channels are extensions of the sides of an equilateral polygon converging at this vertex, and the main optical axis of the lenses of two other recording channels are parallel to the side of the polygon opposite to this vertices, and multidirectional, and the outputs of each two recording channels with parallel and unidirectional main optical axes The lenses are connected to their own inputs of the image processing unit.
Техническая сущность изобретения заключается в создании многоракурсного стереоскопического (с одинаковыми базисами) изображения области пространства, охватывающего круговой обзор и полученного оптимально размещенными регистрирующими каналами изображения, состоящими из фотоприемников и оптических объективов.The technical essence of the invention is to create a multi-angle stereoscopic (with the same basis) image of a region of space that encompasses a circular view and is obtained by optimally placed image recording channels consisting of photodetectors and optical lenses.
Кроме того, главные оптические оси объективов регистрирующих каналов установлены под некоторым углом возвышения к горизонтальной плоскости основания устройства. Благодаря этому обеспечивается телесный угол перекрытия, имеющий форму, близкую к полусфере.In addition, the main optical axis of the lenses of the recording channels are installed at a certain elevation angle to the horizontal plane of the base of the device. This ensures a solid angle of overlap, having a shape close to the hemisphere.
Кроме того, устройство снабжено идентичными корпусами в форме усеченной шестигранной призмы, установленными в вершинах воображаемого равностороннего многоугольника, при этом входные окна каналов регистрации размещены, по меньшей мере, в четырех боковых гранях, обращенных во внешнюю относительно контура воображаемого многоугольника сторону, а также в верхнем основании призмы. Такое выполнение делает устройство унифицированным, компактным, технологичным в изготовлении и удобным в эксплуатации и техническом обслуживании и гарантированно обеспечивает телесный угол перекрытия равный полусфере (360°×180°) за счет обзора верхней части пространства.In addition, the device is equipped with identical cases in the form of a truncated hexagonal prism mounted at the vertices of an imaginary equilateral polygon, while the input windows of the registration channels are located in at least four side faces facing the side external to the contour of the imaginary polygon, as well as in the upper prism base. This embodiment makes the device unified, compact, technologically advanced to manufacture and convenient to operate and maintain, and is guaranteed to provide a solid overlap angle equal to the hemisphere (360 ° × 180 °) by viewing the upper part of the space.
Кроме того, устройство снабжено узлом фиксации корпусов, выполненным в виде плоской конструкции из идентичных планок, расходящихся из центра воображаемого многоугольника к его вершинам, при этом вдоль каждой из планок имеется ряд сквозных отверстий, а в донной части корпусов с регистрирующими каналами выполнены резьбовые отверстия для фиксирования корпусов винтовыми соединениями на планках в выбранных для задания величины стереоскопического базиса отверстиях планок.In addition, the device is equipped with a housing fixing unit made in the form of a flat structure of identical trims diverging from the center of an imaginary polygon to its vertices, while along each of the trims there are a number of through holes, and threaded holes are made in the bottom of the housings with recording channels fixing the housings with screw connections on the strips in the holes of the strips selected for setting the stereoscopic basis.
Узел фиксации делает возможным совместное перемещение (переустановку) корпусов на звездообразном основании - приближение или удаление от геометрического центра правильного многоугольника, что позволяет изменять стереоскопический базис всего устройства (расстояние между вершиной правильного многоугольника и противолежащей стороной).The fixation unit makes it possible to jointly move (reinstall) the cases on a star-shaped base - approaching or moving away from the geometric center of the regular polygon, which allows you to change the stereoscopic basis of the entire device (the distance between the top of the regular polygon and the opposite side).
Кроме того, устройство снабжено дополнительными каналами регистрации, входные оптические окна которых размещены в оставшихся боковых двух гранях, по крайней мере, одной из призм. Эти дополнительные каналы являются резервными на случай выхода из строя некоторых основных каналов, т.к. позволяют сформировать новую стереоскопическую пару с сохранением обзора прежнего участка пространства.In addition, the device is equipped with additional registration channels, the input optical windows of which are located in the remaining lateral two faces of at least one of the prisms. These additional channels are backup in case of failure of some of the main channels, as allow you to form a new stereoscopic pair while maintaining a review of the previous portion of space.
На фиг.1а показана блок-схема устройства для числа (n) сторон многоугольника, равного 3, в вершинах которого размещены три идентичных блока, содержащие:On figa shows a block diagram of a device for the number (n) of the sides of a polygon equal to 3, at the vertices of which are placed three identical blocks containing:
- основные регистрирующие каналы (РК) 1;- main recording channels (RK) 1;
- верхние РК 2;- upper RK 2;
- дополнительные РК 3;-
- блок 4 обработки изображений (например, программируемая логическая интегральная схема - ПЛИС).- block 4 image processing (for example, programmable logic integrated circuit - FPGA).
На фиг.1б, в, г показаны упрощенные блок-схемы регистрирующих каналов 1, 2, 3, содержащие:On figb, c, d shows a simplified block diagram of the
- объективы 5, 6, 7 для основных, верхних и дополнительных РК 1; 2, 3 соответственно-
- фотоприемники 8, 9, 10 для основных, верхних и дополнительных РК 1; 2, 3 соответственно, РК 1.-
На фиг.2 схематично показан внешний вид устройства (n=3), где:Figure 2 schematically shows the appearance of the device (n = 3), where:
11 - корпуса РК, установленные в вершинах правильного треугольника;11 - the body of the Republic of Kazakhstan, installed at the vertices of a regular triangle;
12 - узел фиксации корпусов 11;12 - node fixing bodies 11;
13 - входные окна основных РК 1;13 - input windows of the
14 - входные окна верхних РК 2;14 - input windows of the
15 - входные окна дополнительных РК 3;15 - input windows of
16 - отверстия для фиксации корпусов 11.16 - holes for fixing the housings 11.
На фиг.3а,б показаны проекции (направление обзора) главных оптических осей (г.о.о.) объективов основных и дополнительных РК на горизонтальную плоскость основания устройства для числа (n), равного трем (фиг.3а) и пяти (фиг.3б). На чертеже буквами обозначены проекции г.о.о. объективов основных РК 1, а буквами со штрихом - дополнительных РК 3. При этом дополнительные РК 3 подстраховывают идентичные основные РК 1 (соответствующая буква в обозначении проекции г.о.о. дополнительного РК) при выходе их из строя. Например, РК 3 с г.о.о. объектива Б' страхует РК 1 с г.о.о. объектива Б. Контуры правильных многоугольников изображены пунктирными линиями. Стереоскопические базисы пар основных РК 1 (А-А, Б-Б,…, Р-Р) и пар: основные РК 1 - дополнительные РК 3 (А-А', Б-Б',…, Р-Р') - обозначены штрихпунктирными линиями. Базисы пар А-А,…, Е-Е (А-А',…, Е-Е') и пар 3-3,…, Р-Р (3-3',…, Р-Р') равны между собой вследствие правильности многоугольников.On figa, b shows the projection (viewing direction) of the main optical axes (g.o.) of the lenses of the main and additional RCs on the horizontal plane of the base of the device for the number (n) equal to three (figa) and five (fig. .3b). On the drawing, the letters indicate the projections of the g.o. lenses of the
На фиг.4 показан угол возвышения - угол между главными оптическими осями объективов основных и дополнительных РК и горизонтальной плоскостью основания устройства.Figure 4 shows the elevation angle - the angle between the main optical axes of the lenses of the primary and secondary RC and the horizontal plane of the base of the device.
Устройство содержит 4n основных РК 1, а также, в зависимости от исполнения, не менее 2-х верхних РК 2 и 2n дополнительных РК 3. Все РК размещаются в n идентичных корпусах 11. Кроме того, устройство содержит блок 4 обработки цифрового изображения, например, ПЛИС, размещаемый в отдельном корпусе или в одном из корпусов 11, и крепление 12 для фиксации корпусов 11 на плоскости основания устройства (фиг.1а и фиг.2). Основные, верхние и дополнительные РК 1, 2, 3 выполнены идентичными и состоят из оптических объективов 5, 6, 7 и матричных фотоприемников 8, 9, 10 соответственно (фиг.1б, в, г). Матричные фотоприемники выполнены, например, в виде CMOS-матриц. Сигнальные выходы каждого фотоприемника соединены с сигнальными входами блока 4 обработки цифрового изображения.The device contains 4n
Корпуса 11 устанавливаются в вершинах правильного n-угольника. Каждый корпус 11 представляет собой деталь точения - усеченную шестигранную призму с выполненными посадочными местами (в боковых гранях и верхнем основании) для установки РК и защитных оптических входных окон 13, 14, 15. На нижнем основании корпусов 11 выполнены резьбовые отверстия (не показаны) для крепления их в отверстиях 16 планок узла 12 фиксации с помощью винтов.Cases 11 are mounted at the vertices of a regular n-gon. Each case 11 is a turning part - a truncated hexagonal prism with made seats (in the side faces and the upper base) for installing the RC and protective optical input windows 13, 14, 15. Threaded holes (not shown) are made on the lower base of the cases 11 for fixing them in the holes 16 of the strips of the fixing unit 12 with screws.
Основные РК 1 устанавливаются в четырех боковых гранях корпуса 11, обращенных во внешнюю сторону относительно контура воображаемого n-угольника, после чего закрываются окнами 13. Главные оптические оси объективов двух из четырех основных РК 1, установленных в каждом корпусе 11, являются продолжениями сторон равностороннего n-угольника, сходящимися в данной вершине, а главные оптические оси двух других объективов РК 1 параллельны стороне n-угольника, противолежащей относительно данной вершины, и разнонаправлены, фиг.3а,б.The main RK 1s are installed in the four lateral faces of the housing 11, facing outward relative to the contour of an imaginary n-gon, and then are closed by the windows 13. The main optical axes of the lenses of two of the four main RK 1s installed in each case 11 are extensions of the sides of the equilateral n -gon converging at a given vertex, and the main optical axes of two other lenses of
Для обеспечения селекции объектов в широком телесном угле, близком к полусфере, главные оптические оси объективов основных РК 1 и дополнительных (подстраховывающих) РК 3 могут быть установлены под некоторым углом возвышения к горизонтальной плоскости основания устройства (фиг.4).To ensure the selection of objects in a wide solid angle close to the hemisphere, the main optical axis of the lenses of the
Если угол обзора основных РК 1 не позволяет охватить телесный угол (360°×180°), то не менее двух корпусов 11 оснащаются верхними РК 2, размещаемыми в верхнем основании корпуса 11 и защищаемыми входными окнами 14 (фиг.2). Главные оптические оси объективов верхних РК 2 параллельны между собой и перпендикулярны плоскости основания устройства.If the viewing angle of the
Дополнительные РК 3 служат для подстраховки в случае выхода из строя основных РК 1 (дополнительные РК идентичны основным) или для проведения мультиспектральной съемки (дополнительные РК работают в ИК и/или УФ диапазоне) (фиг.1, 2). Дополнительные РК 3 устанавливаются в незанятых боковых гранях корпусов 11 (фиг.2). Главные оптические оси объективов дополнительных РК 3, в случае установки их с целью подстраховки работы основных РК 1, параллельны сторонам, образующим правильный n-угольник (фиг.3а, б).
Если в корпуса 11 не устанавливаются верхние и дополнительные РК, то их посадочные места закрываются окнами 14, 15 или специальными заглушками - металлическими пластинами в форме окон 14,15 соответственно.If the upper and additional RCs are not installed in the housing 11, then their seats are closed with windows 14, 15 or with special plugs - metal plates in the form of windows 14.15, respectively.
Для закрепления устройства на плоскости основания каждый корпус 11 на нижней грани имеет не менее двух резьбовых отверстий для соединения корпуса винтами с креплением 12, состоящим из n планок с отверстиями 16, скрепленных вместе в геометрическом центре правильного n-угольника (фиг.2). Крепление 12 устанавливается на плоскость основания неподвижно, например, приваривается или приклеивается.To fix the device on the plane of the base, each case 11 on the lower face has at least two threaded holes for connecting the case with screws with a fastener 12, consisting of n strips with holes 16, fastened together in the geometric center of a regular n-gon (figure 2). The mount 12 is mounted on the plane of the base motionless, for example, is welded or glued.
Стереоскопический базис устройства - расстояние между вершинами правильного многоугольника и соответствующими противолежащими сторонами многоугольника - определяется согласно формуле:The stereoscopic basis of the device — the distance between the vertices of a regular polygon and the corresponding opposite sides of the polygon — is determined according to the formula:
, ,
где R - максимальное расстояние селекции объекта на удаленном неоднородном фоне;where R is the maximum selection distance of the object on a remote inhomogeneous background;
А - расстояние между г.о.о. объектива РК и соответствующим ему многоэлементным фотоприемником;A is the distance between g.o.o. the lens of the Republic of Kazakhstan and its corresponding multi-element photodetector;
Δ - размер одного элемента (ячейки) многоэлементного фотоприемника.Δ is the size of one element (cell) of a multi-element photodetector.
Устройство работает по следующему алгоритму:The device operates according to the following algorithm:
Объективы 5, 6, 7 формируют на матричных фотоприемниках 8, 9, 10 соответствующие оптические изображения.The
Фотоприемники 8, 9, 10 воспринимают оптические изображения и преобразуют их в цифровые изображения.
Электрические сигналы от фотоприемников 8, 9, 10 передаются по электрическим проводам на блок обработки изображения 4.Electrical signals from the
Далее блок обработки изображения 4 обрабатывает полученные цифровые изображения по зашитым в него алгоритмам.Next, the
Техническая реализация устройства обеспечивается, в основном, с помощью промышленно освоенной элементной базы и несложных конструктивных решений. Разработка программного обеспечения является самостоятельной задачей, и на сегодняшний день существует несколько вариантов обработки зарегистрированных изображений, в том числе описанный в выбранном прототипе.The technical implementation of the device is provided mainly with the help of an industrially mastered element base and simple structural solutions. Software development is an independent task, and today there are several options for processing registered images, including those described in the selected prototype.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007143707/28A RU2390039C2 (en) | 2007-11-26 | 2007-11-26 | Device for selecting objects on non-uniform remote background |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007143707/28A RU2390039C2 (en) | 2007-11-26 | 2007-11-26 | Device for selecting objects on non-uniform remote background |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007143707A RU2007143707A (en) | 2009-06-10 |
RU2390039C2 true RU2390039C2 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=41024016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007143707/28A RU2390039C2 (en) | 2007-11-26 | 2007-11-26 | Device for selecting objects on non-uniform remote background |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2390039C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535631C2 (en) * | 2013-03-13 | 2014-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") | Method of locating object in surrounding space |
RU2760845C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-11-30 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method for detecting and identifying targets characteristics based on registration and processing of rays from objects in observed space and device for its implementation |
-
2007
- 2007-11-26 RU RU2007143707/28A patent/RU2390039C2/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535631C2 (en) * | 2013-03-13 | 2014-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") | Method of locating object in surrounding space |
RU2760845C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-11-30 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method for detecting and identifying targets characteristics based on registration and processing of rays from objects in observed space and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007143707A (en) | 2009-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103047971B (en) | Economical airborne oblique digital aerial photography system | |
EP2459808B1 (en) | Pir motion sensor system | |
US6809887B1 (en) | Apparatus and method for acquiring uniform-resolution panoramic images | |
US20180146122A1 (en) | Underwater Housing with Offset Domes for Dual Lens Spherical Camera | |
WO2015195297A3 (en) | Multi-camera system using folded optics free from parallax and tilt artifacts | |
US20210255525A1 (en) | Interchangeable Lens Structures | |
US20100165155A1 (en) | Camera module with plural imaging units | |
US20080192344A1 (en) | Multi-dimensional imaging apparatus, methods, and systems | |
AU2008283197A1 (en) | Methods of obtaining panoramic images using rotationally symmetric wide-angle lenses and devices thereof | |
US20080297612A1 (en) | Image pickup device | |
CN111868475A (en) | Imaging apparatus, image processing apparatus, and image processing method | |
RU2390039C2 (en) | Device for selecting objects on non-uniform remote background | |
KR20170120679A (en) | Human body detection device | |
KR101229057B1 (en) | Multi vision dom camera | |
CN108141519A (en) | Camara module | |
US9781397B2 (en) | Projector and projector system | |
US10442553B2 (en) | Wingless aircraft | |
JP2010067172A (en) | Transformation method for picked-up image | |
CN109565539B (en) | Imaging device and imaging method | |
JP2007096825A (en) | Compound eye imaging apparatus | |
US20160124195A1 (en) | Optical apparatus | |
Lin et al. | HOPIS: Hybrid omnidirectional and perspective imaging system for mobile robots | |
US10142614B2 (en) | Omnidirectional three-dimensional scanner | |
CN202221506U (en) | Multi-lens image capturing module | |
WO2019008200A1 (en) | Positioning system |