RU2538336C2 - Vision system - Google Patents

Vision system Download PDF

Info

Publication number
RU2538336C2
RU2538336C2 RU2012134890/08A RU2012134890A RU2538336C2 RU 2538336 C2 RU2538336 C2 RU 2538336C2 RU 2012134890/08 A RU2012134890/08 A RU 2012134890/08A RU 2012134890 A RU2012134890 A RU 2012134890A RU 2538336 C2 RU2538336 C2 RU 2538336C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
parameters
receiving
light
controller
Prior art date
Application number
RU2012134890/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012134890A (en
Inventor
Георгий Александрович Басалкевич
Алексей Борисович Гуськов
Александр Сергеевич Замыслов
Игорь Витальевич Зубарев
Алексей Михайлович Мазур
Original Assignee
Федеральное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" filed Critical Федеральное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации"
Priority to RU2012134890/08A priority Critical patent/RU2538336C2/en
Publication of RU2012134890A publication Critical patent/RU2012134890A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2538336C2 publication Critical patent/RU2538336C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Holo Graphy (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention is referred to the area of images receiving and processing. In the system the signal is delivered through light filters to the surface of cells filled with a substance polarised under action of the controller command for its light flux control. Upon passage through the light filter the light flux diffracts to slots and passes through transparent medium deviating per a certain angle equal to the wave length and coming to a photocell being a control element in the electric circuit, which allows current passing through a branch with the control element by increase or decrease of current or voltage. Identification and survey control are carried out with holographic techniques of identification by forming displays out of semiconductor elements using data on parameters of the sounding signal and information on environmental conditions from the built-in database.
EFFECT: provision of beam control inertia-free system with electroscopic regulating circuit of the signal parameters.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области получения и обработки изображений, получаемых в различных диапазонах длин электромагнитных волн.The invention relates to the field of obtaining and processing images obtained in various ranges of electromagnetic wavelengths.

Объект изобретения представляет собой устройство, распознающее изображение, получаемое в различных оптических диапазонах длин электромагнитных волн с помощью ряда элементов, формирующих требуемый вид и параметры зондирующего сигнала, и использующего принципы голографической обработки при приеме сигнала.The object of the invention is a device that recognizes an image obtained in different optical ranges of electromagnetic wavelengths using a number of elements that form the desired type and parameters of the probing signal, and using the principles of holographic processing when receiving a signal.

В системах технического зрения (СТЗ), предназначенных для интеллектуальных робототехнических систем, в особенности для таких, как системы локации автомобилей-роботов будущего, планетоходов, роботов-спасателей, системах картографирования и др., желательно иметь развитое сенсорное обеспечение. Однако формирование сложных зондирующих сигналов в различных диапазонах длин электромагнитных волн, создание многолучевых систем локации и распознавание образов представляет собой сложную техническую задачу.In technical vision systems (STZ) designed for intelligent robotic systems, in particular for such as location systems for future robotic cars, planet rovers, rescue robots, mapping systems, etc., it is desirable to have developed sensory support. However, the formation of complex sounding signals in different ranges of electromagnetic wavelengths, the creation of multi-beam location systems and pattern recognition is a complex technical task.

Среди существующих и перспективных СТЗ наилучшим образом требованиям, предъявляемым к бортовым системам мобильных роботов, отвечают устройства на основе сканирующего лазерного дальномера [1]. Высокая точность определения координат объектов с помощью лазерных дальномеров достигается низкой расходимостью лазерного луча. В таком локаторе лазерный луч через передающую оптическую систему направляется на объект. При этом часть отраженного сигнала с помощью объектива и узкополосного оптического фильтра поступает на фотодетектор и фотоумножитель. Сигнал с фотоумножителя измеряется и либо по числу импульсов, либо по задержке фазы возможно определить расстояние до конкретной точки объекта. Однако для обеспечения пространственного сканирования как по азимуту, так и по углу места необходимо использовать сложные электронные и электронно-механические системы, как для лазерных локационных систем, так и для радиолокационных станций.Among the existing and promising STZs, devices based on a scanning laser range finder meet the best requirements for on-board systems of mobile robots [1]. High accuracy in determining the coordinates of objects using laser rangefinders is achieved by low divergence of the laser beam. In such a locator, a laser beam is directed to an object through a transmitting optical system. At the same time, a part of the reflected signal is supplied to the photodetector and photomultiplier using a lens and a narrow-band optical filter. The signal from the photomultiplier is measured either by the number of pulses or by the phase delay, it is possible to determine the distance to a specific point of the object. However, to ensure spatial scanning both in azimuth and elevation, it is necessary to use complex electronic and electronic-mechanical systems, both for laser location systems and for radar stations.

Известны разработки антенных решеток, фазовращатели которых используют для изменения фазы проходящего сигнала облако плазмы [2]. На сегодняшний день подобные устройства не достигли технического уровня, когда становится возможным их широкое практическое применение. Все вышеназванные устройства обладают минимальными временами отклика в сравнении с их механическими аналогами. Однако они не могут быть применимы в ряде приборов, таких как СТЗ, системы приема-передачи данных, а также системы разведки, радиоэлектронного или оптического подавления в случаях, когда требуется максимально быстро сканировать окружающую обстановку, модулировать оптический сигнал при передаче больших объемов данных, отслеживать частоты, на которых излучают радиолокационные станции или информационные радиолинии. Обычная для СВЧ схема построения фазированной решетки с использованием в каждом дискретном элементе отдельного фазовращателя в оптической области практически неосуществима, поэтому данную схему нельзя использовать для лазерных систем локации. В лазерных системах используются оптические системы для отклонения коллимированного луча за счет естественного лучепреломления, а также эффектов Керра, Поккельса, ферроэлектрического эффекта при прохождении луча через среду преломления (кальцит, KH2PO4 и др.) [3]. Цифровая система сканирования, представленная в [4, 5], состоит из двух главных частей: кристалла с естественным двойным лучепреломлением (кальцит) и электрооптического кристалла с двойным лучепреломлением (KH2PO4). Соответствующим образом ориентированный кристалл с двойным лучепреломлением разделяет неполяризованный световой луч на два луча. Лучи имеют линейные и взаимно перпендикулярные поляризации. Световой луч в соответствии с направлением поляризации занимает одно из двух возможных направлений. Направление поляризации определяется подачей соответствующего напряжения на прозрачные электроды, нанесенные на кристалл. При этом используется продольный электрооптический эффект Поккельса. Для трехкаскадной системы возможно два варианта: для коллимированного и для сходящегося лучей. Вариант для коллимированного луча проще, но он имеет ограничения по числу разрешимых выходных положений луча при данной апертуре. Более высокое разрешение можно получить при пропускании через соответствующим образом спроектированный прибор сходящегося луча и фокусировании его в выходной фокальной плоскости. Таким образом, получается наилучшее использование апертуры отклоняющей системы и при данном размере кристалла число положений луча увеличивается.There are known developments of antenna arrays whose phase shifters use a plasma cloud to change the phase of a transmitted signal [2]. To date, such devices have not reached the technical level, when it becomes possible their widespread practical application. All of the above devices have minimal response times in comparison with their mechanical counterparts. However, they cannot be applicable in a number of devices, such as STZ, data transmission and reception systems, as well as reconnaissance systems, electronic or optical suppression systems in cases where it is necessary to scan the environment as quickly as possible, to modulate the optical signal when transmitting large amounts of data, to monitor frequencies at which radar stations or information radio lines emit. The usual microwave circuit for constructing a phased array using a separate phase shifter in each discrete element in the optical region is practically impossible, therefore this circuit cannot be used for laser location systems. Laser systems use optical systems to deflect a collimated beam due to natural refraction, as well as the Kerr and Pockels effects, the ferroelectric effect when the beam passes through a refractive medium (calcite, KH 2 PO 4 , etc.) [3]. The digital scanning system presented in [4, 5] consists of two main parts: a crystal with natural birefringence (calcite) and an electro-optical crystal with birefringence (KH 2 PO 4 ). A suitably oriented birefringent crystal divides the unpolarized light beam into two beams. Rays have linear and mutually perpendicular polarizations. The light beam in accordance with the direction of polarization occupies one of two possible directions. The direction of polarization is determined by applying the appropriate voltage to the transparent electrodes deposited on the crystal. In this case, the longitudinal electro-optical Pockels effect is used. For a three-stage system, two options are possible: for collimated and for converging beams. The option for a collimated beam is simpler, but it has limitations on the number of resolvable output positions of the beam at a given aperture. Higher resolution can be obtained by passing a converging beam through an appropriately designed device and focusing it in the output focal plane. Thus, the best use of the aperture of the deflecting system is obtained, and for a given crystal size, the number of beam positions increases.

Так как достаточно трудно получить электрическое отклонение светового луча на большие углы был разработан прибор, в котором сочетается лазер и электронно-лучевая трубка [6, 7]. Лазерное излучение в сканирующем лазере выходит из резонатора с управляемой добротностью, имея желательное направление распространения. Резонатор состоит из двух оптически сопряженных зеркал, отражающихся один в другом с помощью линз внутри резонатора. Селективное ухудшение добротности осуществляется модифицированной электронно-лучевой трубкой. Сначала все типы колебаний поляризованы, и пластина с двойным лучепреломлением, помещенная внутри резонатора, создает достаточную эллиптическую поляризацию для подавления колебаний. На одном из диэлектрических зеркал резонатора укреплен кристалл (KH2PO4), причем это зеркало одновременно выполняет функцию мишени для отклоняемого электронного луча. Эллиптическая поляризация может локально подавляться электрическим полем зарядов, которые, действуя благодаря электрооптическому эффекту кристалла, создают эллиптическую поляризацию с противоположным направлением вращения.Since it is rather difficult to obtain an electric deviation of the light beam at large angles, a device was developed that combines a laser and a cathode ray tube [6, 7]. Laser radiation in a scanning laser exits the cavity with a controlled Q factor, having the desired direction of propagation. The resonator consists of two optically conjugated mirrors, which are reflected in one another by means of lenses inside the resonator. Selective deterioration of the quality factor is carried out by a modified cathode ray tube. First, all types of vibrations are polarized, and a birefringent plate placed inside the resonator creates sufficient elliptical polarization to suppress the vibrations. A crystal (KH 2 PO 4 ) is mounted on one of the dielectric mirrors of the resonator, and this mirror simultaneously serves as a target for the deflected electron beam. Elliptical polarization can be locally suppressed by the electric field of charges, which, acting due to the electro-optical effect of the crystal, create an elliptical polarization with the opposite direction of rotation.

Однако данные схемы непригодны или затратны для управления параметрами электрической цепи в системах управления, в задачах радиоэлектронной борьбы и некоторых системах приема-передачи данных так, как требует для этого формирования самого лазерного луча, а также отдельной подсистемы сканирования и управления лазерным лучом. При этом достижимые изменения показателя преломления незначительны.However, these circuits are unsuitable or costly for controlling the parameters of the electric circuit in control systems, in electronic warfare tasks, and in some data reception and transmission systems, as this requires the formation of the laser beam itself, as well as a separate subsystem for scanning and controlling the laser beam. Moreover, the achievable changes in the refractive index are insignificant.

Задачей предлагаемого изобретения является создание СТЗ с практически безынерционной системой управления лучом, основным элементом которой является электрооптическая схема регулирования параметров сигнала, и новой схемой приемного контура, позволяющего использовать различные способы обработки, в том числе голографические.The objective of the invention is the creation of a CTZ with a practically inertialess beam control system, the main element of which is an electro-optical scheme for regulating signal parameters, and a new receiving circuit, which allows the use of various processing methods, including holographic ones.

В предлагаемом устройстве формирование и модуляция луча происходит за счет регулирования параметров электрической цепи электрооптической схемой, входным сигналом которой является программируемый сигнал заданной частоты от цифрового процессора, а выходным - требуемая задержка фазы для каждого излучателя апертуры антенной решетки или лазерной сканирующей системы. Применение подобной схемы возможно как в системах непрерывного, так и импульсного типа.In the proposed device, the formation and modulation of the beam occurs by adjusting the parameters of the electric circuit with an electro-optical circuit, the input signal of which is a programmable signal of a given frequency from a digital processor, and the output is the required phase delay for each aperture radiator of the antenna array or laser scanning system. The use of such a scheme is possible both in continuous and pulsed systems.

Указанный технический результат достигается путем подачи управляющего электрического сигнала на ячейки поверхности из поляризуемых кристаллов («жидких кристаллов»), пропускающих световое излучение определенной длины волны (после светофильтра), которое, преломляясь в оптической среде и отклоняясь на щели, приходит к фотоэлементу с соответствующей задержкой, где далее проходит через формируемые с помощью матрицы жидких кристаллов транспаранты, которые, в свою очередь, получают с использованием встроенной базы данных об окружающей обстановке и объектах, после чего сигнал сравнивается с порогом и делается вывод о местоположении автономного робота и наличии объектов в поле зрения.The indicated technical result is achieved by supplying a control electric signal to the surface cells from polarizable crystals (“liquid crystals”) transmitting light radiation of a certain wavelength (after the filter), which, being refracted in the optical medium and deflecting through the slits, comes to the photocell with a corresponding delay , where it then passes through the transparencies formed using the matrix of liquid crystals, which, in turn, are obtained using the built-in database of environmental data anovke and objects, after which the signal is compared to a threshold, and concludes that the location of the autonomous robot and the presence of objects in the visual field.

В данной схеме содержится источник света, лучистый поток которого проходит через светофильтры на поверхность из ячеек, заполненную веществом, поляризующимся под действием управляющего сигнала от котроллера. Свет дифрагирует на щели, отклоняясь на определенный угол, соответствующий длине волны, проходит через прозрачную среду преломления, попадает на фотоэлемент (фотодиод, фототранзистор, фотосопротивление), являющийся управляющим элементом электрической схемы и позволяющий току управляемой цепи протекать через ветвь, где находится данный управляющий элемент, повышая или снижая требуемые величины силы тока или напряжения и позволяет осуществить схему фазовой задержки для передающей решетки из полупроводниковых лазеров. Приемный контур СТЗ содержит набор чувствительных элементов, синхронизирующее устройство, коррелятор, включающий матрицу формируемых при помощи встроенной базы данных транспарантов из ячеек поляризуемых кристаллов и блок сравнения. В апертуре предлагаемого приемного устройства каждый элемент решетки (ячейка КМОП фотоэлемента, микроболометр и т.д.) находится вблизи излучателя на определенном расстоянии. После формирования зондирующего импульса происходит синхронизация СТЗ с помощью синхронизирующего устройства. Сигнал с линии передачи содержит информацию об индексе элемента излучившего сигнал, и параметрах импульса, времени конца излучения импульса, длительности и скважности, которые используются в корреляторе. В корреляторе формируются транспаранты для приходящих через фотоприемное устройство импульсов. Пропущенные через транспаранты сигналы поступают в блок сравнения, где происходит анализ сигнала. После блока сравнения откалиброванный сигнал поступает в процессор, где вычисляется текущее положение и наличие неучтенных объектов.This scheme contains a light source, the radiant flux of which passes through the filters to the surface of the cells, filled with a substance that is polarized by the control signal from the controller. The light diffracts through the slots, deviating at a certain angle corresponding to the wavelength, passes through a transparent refractive medium, enters the photocell (photodiode, phototransistor, photo resistance), which is the control element of the electrical circuit and allows the current of the controlled circuit to flow through the branch where this control element is located , increasing or decreasing the required values of current or voltage and allows you to implement a phase delay circuit for a transmitting array of semiconductor lasers. The receiving circuit of the CTZ contains a set of sensitive elements, a synchronizing device, a correlator, including a matrix of transparencies formed from the cells of polarizable crystals formed using the built-in database of data and a comparison unit. In the aperture of the proposed receiving device, each element of the array (CMOS photocell cell, microbolometer, etc.) is located near the emitter at a certain distance. After the formation of the probe pulse, the CTZ is synchronized using a synchronizing device. The signal from the transmission line contains information about the index of the element that emitted the signal, and the parameters of the pulse, the end time of the pulse, the duration and duty cycle, which are used in the correlator. Transporters are formed in the correlator for pulses coming through the photodetector. The signals passed through the banners enter the comparison unit, where the signal is analyzed. After the comparison block, the calibrated signal enters the processor, where the current position and the presence of unaccounted objects are calculated.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между параметрами позволяют, в частности, за счет наличия:A new set of structural elements, as well as the presence of relations between the parameters allow, in particular, due to the presence of:

- процессора для обработки входящего и выдачи управляющего сигнала - обеспечить формирование требуемого зондирующего луча (или нескольких) и решение задачи определения текущего положения и обнаружения объектов;- a processor for processing the incoming and issuing a control signal - to ensure the formation of the required probe beam (or several) and the solution of the problem of determining the current position and detection of objects;

- цифровых контроллеров - обеспечить формирование управляющего сигнала на поверхность из поляризуемых кристаллов («жидких кристаллов») при управлении лучом в передающем контуре и создании транспарантов в приемном контуре;- digital controllers - to ensure the formation of a control signal to the surface from polarizable crystals ("liquid crystals") when controlling the beam in the transmitting circuit and creating banners in the receiving circuit;

- лампы и отражающей поверхности - сформировать равномерный световой поток по всей поверхности с ячейками из поляризуемых кристаллов;- lamps and reflective surfaces - to form a uniform light flux over the entire surface with cells from polarizable crystals;

- светофильтров, расположенных перед поверхностью с ячейками из поляризуемых кристаллов, - пропускать свет с определенной длиной волны;- filters located in front of the surface with cells of polarizable crystals - transmit light with a specific wavelength;

- поверхности с ячейками из поляризуемых кристаллов, которые при поляризации поворачивают свои молекулы таким образом, что регулируют величину светового потока, - обеспечить пропуск светового потока с заданной мощностью и определенной длиной волны в прозрачную среду преломления в передающем контуре и формирования транспарантов для реализации голографических принципов распознавания;- surfaces with cells of polarizable crystals, which, when polarized, rotate their molecules in such a way that they regulate the luminous flux, - ensure the passage of the luminous flux with a given power and a specific wavelength into the transparent medium of refraction in the transmission circuit and the formation of transparencies for implementing holographic recognition principles ;

- щелевой маски, ограничивающей величину светового потока, падающего на фотоэлемент, и вызывающей дифракцию этого потока на щели, и самого фотоэлемента, - регулировать силу тока в ветви электрической цепи;- a slit mask, limiting the amount of light flux incident on the photocell, and causing diffraction of this flux on the slit, and the photocell itself, to regulate the current strength in the branch of the electric circuit;

- фотоприемного устройства матричного типа, обеспечивающего сигнал на входе коррелятора, - пропускать отраженные импульсы через набор транспарантов к блоку сравнения;- matrix-type photodetector, providing a signal at the correlator input, - pass reflected pulses through a set of banners to the comparison unit;

- синхронизирующего устройства, формирующего сигнал об индексе элемента в излучающей решетке для блока сравнения и о параметрах зондирующего импульса для переключателя «прием-передача» и линии задержки, - определять время функционирования каждого транспаранта;- a synchronizing device that generates a signal about the index of the element in the radiating grating for the comparison unit and about the parameters of the probe pulse for the receive-transmit switch and the delay line, - determine the operating time of each banner;

- базы данных с исходной информацией об окружающей обстановке, представленной в дискретном виде для удобства классификации и распознавания, - выдавать управляющий сигнал на контроллер формирующий транспаранты.- a database with source information about the environment, presented in a discrete form for the convenience of classification and recognition, - to issue a control signal to the controller forming banners.

Управляя цветом и яркостью изображения с помощью графического изображения, можно получить различные изменения параметров на входе управляемой схемы, что представляет большие возможности по формированию зондирующих сигналов. Последовательное формирование транспарантов при помощи линии задержки с учетом информации о параметрах сигнала позволяет обеспечить инвариантность принимаемого изображения к угловому положению носителя СТЗ.By controlling the color and brightness of the image using a graphic image, you can get various changes in the parameters at the input of the controlled circuit, which presents great opportunities for the formation of sounding signals. The successive formation of banners using the delay line, taking into account information about the signal parameters, allows for the invariance of the received image to the angular position of the STZ carrier.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1-4 представлено одно из возможных технических решений.The invention is illustrated by drawings, where figure 1-4 presents one of the possible technical solutions.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемой СТЗ.Figure 1 presents the functional diagram of the proposed STZ.

СТЗ состоит из процессора, передающего устройства, приемного контура, включающего синхронизирующее устройство, приемное устройство, коррелятор, базу данных окружающей обстановки и объектов.STZ consists of a processor, a transmitting device, a receiving circuit, including a synchronizing device, a receiving device, a correlator, a database of the environment and objects.

Передающее устройство представлено на фиг.2. Оно включает часть, формирующую графическое изображение, световую систему, электрооптические устройства управления параметрами электрической цепи, линию передачи и элементы активной оптической решетки.The transmitting device is presented in figure 2. It includes a part that forms a graphic image, a light system, electro-optical devices for controlling the parameters of an electric circuit, a transmission line, and elements of an active optical array.

Часть, формирующая графическое изображение, 3 состоит из контроллера 4 электрооптических устройств управления параметрами электрической цепи 6, которые подключены к нему через общую шину 5.The part forming the graphic image 3 consists of a controller 4 of electro-optical devices for controlling the parameters of the electric circuit 6, which are connected to it via a common bus 5.

Световая система представляет собой лампу 1 видимого диапазона длин электромагнитных волн (с нитью накаливания, ртутную, светодиодную) и отражающую поверхность 2.The light system is a lamp 1 of the visible range of electromagnetic wavelengths (with filament, mercury, LED) and reflective surface 2.

Линия передачи 8 служит для передачи и усиления управляющего сигнала через шины 7 и 9 на элементы активной оптической решетки 10, а также для выдачи сигнала в синхронизирующее устройство.The transmission line 8 serves to transmit and amplify the control signal via buses 7 and 9 to the elements of the active optical array 10, as well as to provide a signal to the synchronizing device.

Элементами активной оптической решетки являются полупроводниковые лазеры, установленные под заданными различными углами для обеспечения безынерционного управления сканирующим лучом, а также для многолучевого сканирования.The elements of the active optical array are semiconductor lasers mounted at various angles to provide inertia-free control of the scanning beam, as well as for multipath scanning.

Основным элементом передающего устройства является электрооптическое устройство управления параметрами электрической цепи, представленное на фиг.3.The main element of the transmitting device is an electro-optical device for controlling the parameters of the electric circuit shown in Fig.3.

Электрооптическое устройство управления параметрами электрической цепи 6 состоит из оптической системы и входного каскада управляемой схемы.The electro-optical device for controlling the parameters of the electric circuit 6 consists of an optical system and an input stage of a controlled circuit.

Оптическая система состоит из светофильтра 11, поверхности из «жидких кристаллов» 12 с клеммами шины 5 для получения сигналов от контроллера 4, щелевых масок 13 и 15, среды преломления 14.The optical system consists of a light filter 11, a surface of "liquid crystals" 12 with bus terminals 5 to receive signals from the controller 4, slotted masks 13 and 15, the refractive medium 14.

Входной каскад управляемой схемы является частью управляемой цепи формирования зондирующего импульса и содержит помимо источника питания фотоэлемент 16.The input stage of the controlled circuit is part of the controlled circuit of the formation of the probe pulse and contains in addition to the power source photocell 16.

Регулирование параметров электрической цепи производится путем подачи света, идущего через отражающую поверхность 2 от лампы 1, через светофильтры 11 на поверхность из ячеек 12, заполненную веществом, изменяющим свою поляризацию под действием управляющего сигнала, подаваемого к клеммам 5 ячейки от контроллера 4 поверхности 12 для управления мощностью светового потока, который после прохождения через светофильтр 11 проходит через щель 13 в прозрачную среду 14, отклоняясь на определенный угол, соответствующий длине волны, и, попадая через щель 15 на фотоэлемент 16, являющийся управляющим элементом управляемой электрической цепи формирования зондирующего импульса, который, в свою очередь, позволяет току управляемой цепи протекать через ветвь, где находится данный управляющий элемент, тем самым повышая или снижая требуемые величины силы тока или напряжения, а также позволяя осуществить схему временной задержки для элементов активной оптической решетки 10.The parameters of the electrical circuit are regulated by supplying light passing through the reflecting surface 2 from the lamp 1 through the filters 11 to the surface of the cells 12 filled with a substance that changes its polarization under the action of a control signal supplied to the terminals 5 of the cell from the controller 4 of the surface 12 for control power of the light flux, which after passing through the filter 11 passes through the slot 13 into the transparent medium 14, deviating at a certain angle corresponding to the wavelength, and getting through the gap 15 photocell 16, which is the control element of the controlled electric circuit of the formation of the probe pulse, which, in turn, allows the current of the controlled circuit to flow through the branch where this control element is located, thereby increasing or decreasing the required current or voltage, as well as allowing a time delay circuit for active optical array elements 10.

На фиг.4 представлена схема приемного контура, включающего синхронизирующее устройство, приемное устройство, коррелятор, базу данных окружающей обстановки и объектов.Figure 4 presents a diagram of a receiving circuit, including a synchronizing device, a receiving device, a correlator, a database of the environment and objects.

Синхронизирующее устройство 17 получает сигнал, содержащий информацию об индексе элемента в излучающей решетке (сигнал ИЯ), поступающий в блок сравнения, и о параметрах зондирующего импульса (сигнал СИ) для переключателя «прием-передача» 18 и линии задержки 19 для реализации алгоритма функционирования каждого транспаранта в корреляторе 23.The synchronizing device 17 receives a signal containing information about the index of the element in the emitting lattice (II signal) entering the comparison unit, and about the parameters of the probe pulse (SI signal) for the receive-transmit switch 18 and the delay line 19 for implementing the algorithm of each transparency in the correlator 23.

После переключения в состояние приема отраженных импульсов с элементов 21 матричного фотоприемного устройства 20 начинают поступать сигналы. В то же время на транспаранты 26, представляющие собой полупроводники, подаются напряжения проводимости через контроллер 24 и шину 25 в соответствии с временем задержки линии 19, что предназначено для формирования поля обзора по дальности. За время одного цикла обзора с помощью базы данных окружающей обстановки и объектов 22 через контроллер 32 и шину 31 на управляющие диоды 30, подаются напряжения для последовательного формирования всех возможных транспарантов по текущей дальности (через шину 29).After switching to the receiving state of the reflected pulses from the elements 21 of the matrix photodetector 20, signals begin to arrive. At the same time, conductivity voltages are supplied to the banners 26, which are semiconductors, through the controller 24 and bus 25 in accordance with the delay time of line 19, which is intended to form a field of view in range. During one review cycle, using the database of the environment and objects 22 through the controller 32 and bus 31 to the control diodes 30, voltage is applied to sequentially generate all possible banners at the current range (via bus 29).

Пропущенные через транспаранты сигналы с элементов 21 матричного фотоприемного устройства 20 через шину 27 поступают в блок сравнения 28, где происходит анализ сигнала с учетом данных о направленности элемента, который его излучил. Из блока сравнения откалиброванный в соответствии с пороговыми значениями сигнал поступает в процессор, где вычисляется текущее положение и обнаружение неучтенных объектов.The signals passed through the banners from the elements 21 of the matrix photodetector 20 through the bus 27 enter the comparison unit 28, where the signal is analyzed taking into account the directivity of the element that emitted it. From the comparison unit, the signal calibrated in accordance with the threshold values enters the processor, where the current position and detection of unaccounted objects are calculated.

Предлагаемое изобретение позволит оснастить автономные роботизированные комплексы, автомобили, летательные аппараты быстродействующей, инвариантной к положению носителя системой технического зрения с расширенными возможностями управления лазерным лучом или несколькими, обеспечивающей обнаружение попадающих в поле зрения объектов и использующей голографические принципы для распознавания с возможностью топопривязки и динамического анализа сцен.The present invention will make it possible to equip autonomous robotic complexes, automobiles, aircraft with a fast-acting, vision-invariant system of technical vision with advanced capabilities for controlling a laser beam or several, providing detection of objects falling into the field of view and using holographic principles for recognition with the possibility of topographic referencing and dynamic scene analysis .

ЛитератураLiterature

1. Нечаев А.И., Бурдыгин А.И., Буняков В.А. Оптико-электронная система целеуказания. IX научно-техническая конференция «Экстремальная робототехника». Спб.: СПбГПУ, 1998.1. Nechaev A.I., Burdygin A.I., Bunyakov V.A. Optoelectronic target designation system. IX scientific and technical conference "Extreme Robotics". SPb .: SPbSPU, 1998.

2. Каляев И.А., Капустян С.Г., Усачев Л.Ж. Системы технического зрения на базе сканирующих лазерных дальномеров. Наука - производству. №1. 1999 г.2. Kalyaev I.A., Kapustyan S.G., Usachev L.Zh. Vision systems based on scanning laser rangefinders. Science is for production. No. 1. 1999 year

3. А.с. №1689971 (СССР). Устройство для формирования карты местности перед транспортным средством. Л.Ж. Усачев. БИ №41, 1991 г.3. A.S. No. 1689971 (USSR). A device for forming a map of the area in front of the vehicle. L.Zh. Usachev. BI No. 41, 1991

4. Патент РФ №2193825. Способ обработки сигналов для определения координат объектов, наблюдаемых в последовательности телевизионных изображений, и устройство для его осуществления (варианты). Арцатбанов А.Ю.; Бачило С.А.; Итенберг И.И.; Калашников В.М.; Марков А.Л.; Наумов В.В.; Сивцов С.А.; Фоменко Г.А. 2002 г.4. RF patent No. 2193825. A method of processing signals to determine the coordinates of objects observed in a sequence of television images, and a device for its implementation (options). Artsatbanov A.YU .; Bachilo S.A .; Itenberg I.I .; Kalashnikov V.M .; Markov A.L .; Naumov V.V .; Sivtsov S.A .; Fomenko G.A. 2002 year

5. М. Skolnik: Radar handbook, MgGraw-Hill Book Company, b.4, 1970. Перевод с английского: под ред. М.М. Вейсбейна, М., 1978.5. M. Skolnik: Radar handbook, MgGraw-Hill Book Company, b.4, 1970. Translation from English: ed. M.M. Weisbane, M., 1978.

6. Kulcke W., C.J. Harris, К. Kosanke, and E. Max: A Fast, Digital-indexed Light Deflector. - "IBM j.Res. Develop.", 1964, January, v.8, p.64-67.6. Kulcke W., C.J. Harris, K. Kosanke, and E. Max: A Fast, Digital-indexed Light Deflector. - "IBM j. Res. Develop.", 1964, January, v. 8, p. 64-67.

7. Harris T.S., and j.Lipp.: Digital Laser Beam Deflection. - "Laser Focus", 1967, April, v.3, p.26-32.7. Harris T.S., and j. Lipp .: Digital Laser Beam Deflection. - "Laser Focus", 1967, April, v. 3, p. 26-32.

8. Pole R.V., et al.: Selectivity Degenerate Laser Cavity, IBM Walson Res. Center, Tech, Repl, AFAL-TR-67-127. 1967.8. Pole R.V., et al .: Selectivity Degenerate Laser Cavity, IBM Walson Res. Center, Tech, Repl, AFAL-TR-67-127. 1967.

9. Fletcher P.: Electro-optical System Rept. 1920, NASA-2439, 1961, October.9. Fletcher P .: Electro-optical System Rept. 1920, NASA-2439, 1961, October.

Claims (1)

Система технического зрения, содержащая процессор, передающее устройство, которое включает контроллер, шину, электрооптическое устройство управления параметрами электрической цепи, включающее оптическую систему из светофильтра, поверхность из «жидких кристаллов» с клеммами для получения сигналов от контроллера через шину, щелевые маски, среду преломления и входной каскад с фотоэлементом световой системы, линию передачи и элементы активной оптической решетки, приемный контур, который состоит из синхронизирующего устройства, устройства, содержащего базу данных окружающей обстановки и объектов, приемное устройство на матрице из фотоэлементов, коррелятора, включающего транспаранты на матрице из полупроводниковых элементов, шины, контроллеры для управления проводимостью транспарантов и блок сравнения, отличающаяся тем, что контроллер предназначен для формирования зондирующего луча по команде от процессора с помощью передающего устройства, где осуществляется управление зондирующим лучом и регулирование его параметров путем регулирования светового потока через светофильтры на поверхность из ячеек, заполненную веществом, поляризующимся под действием управляющего сигнала контроллера и изменяющего световой поток, который после прохождения через светофильтр дифрагирует на щели и проходит через прозрачную среду, отклоняясь на определенный угол, соответствующий длине волны, и, попадая на фотоэлемент (фотодиод, фототранзистор, фотосопротивление), который предназначен для управления параметрами электрической цепи, включающей элементы активной оптической решетки, которая непосредственно формирует зондирующий луч, при этом приемное устройство предназначено для приема и распознавания отраженного сигнала с использованием голографических методов корреляционного распознавания путем формирования транспарантов из полупроводниковых элементов, получающих сигнал от синхронизирующего устройства о параметрах зондирующего сигнала и сигнал с априорной информацией об окружающей обстановке из встроенной базы данных и предназначенных для изменения параметров сигнала с фотоэлементов приемного устройства при прохождении через них и последующей передачи его в блок сравнения, на выходе которого появляются откалиброванные в соответствии с пороговыми значениями сигналы, являющиеся входом в процессор системы технического зрения, который осуществляет обнаружение, распознавание и топопривязку. A vision system comprising a processor, a transmitting device that includes a controller, a bus, an electro-optical device for controlling parameters of an electric circuit, including an optical system from a light filter, a surface of "liquid crystals" with terminals for receiving signals from the controller through a bus, gap masks, a refractive medium and an input stage with a photocell of the light system, a transmission line and elements of an active optical array, a receiving circuit, which consists of a synchronizing device, a device VA, containing a database of the environment and objects, a receiving device on a matrix of photocells, a correlator including transparencies on a matrix of semiconductor elements, buses, controllers for controlling the conductivity of banners and a comparison unit, characterized in that the controller is designed to generate a probe beam by command from the processor using a transmitting device, where the probe beam is controlled and its parameters are controlled by adjusting the light flux through the filters on the cell surface filled with a substance polarized by the control signal of the controller and changing the light flux, which, after passing through the filter, diffracts into the slits and passes through the transparent medium, deviating by a certain angle corresponding to the wavelength, and falling onto the photocell (photo diode , phototransistor, photo resistance), which is designed to control the parameters of the electric circuit, including elements of the active optical array, which directly forms while the receiving device is intended for receiving and recognizing the reflected signal using holographic methods of correlation recognition by forming transparencies from semiconductor elements receiving a signal from the synchronizing device about the parameters of the probing signal and a signal with a priori information about the environment from the built-in database and intended to change the parameters of the signal from the photocells of the receiving device when passing through them and after then transferring it to the comparison unit, at the output of which signals calibrated in accordance with the threshold values appear, which are the input to the processor of the vision system, which performs detection, recognition, and topographic location.
RU2012134890/08A 2012-08-15 2012-08-15 Vision system RU2538336C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134890/08A RU2538336C2 (en) 2012-08-15 2012-08-15 Vision system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134890/08A RU2538336C2 (en) 2012-08-15 2012-08-15 Vision system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012134890A RU2012134890A (en) 2014-02-20
RU2538336C2 true RU2538336C2 (en) 2015-01-10

Family

ID=50113953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012134890/08A RU2538336C2 (en) 2012-08-15 2012-08-15 Vision system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2538336C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158959C2 (en) * 1999-02-09 2000-11-10 Курский государственный технический университет Computer vision system for controlling shape of articles
RU69284U1 (en) * 2007-09-03 2007-12-10 Дмитрий Николаевич Стародубов DEVICE FOR DETERMINING THE LENGTH AND WIDTH OF THE OBJECT
RU86912U1 (en) * 2009-05-06 2009-09-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" MEASURING AND ANALYTICAL COMPLEX "TECHNICAL VISION SYSTEM" FOR MONITORING THE CURRENT SURVEY PROCESS
RU2381521C2 (en) * 2008-04-14 2010-02-10 Закрытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский телевизионный институт" Method of measuring object range and linear dimensions by television images

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158959C2 (en) * 1999-02-09 2000-11-10 Курский государственный технический университет Computer vision system for controlling shape of articles
RU69284U1 (en) * 2007-09-03 2007-12-10 Дмитрий Николаевич Стародубов DEVICE FOR DETERMINING THE LENGTH AND WIDTH OF THE OBJECT
RU2381521C2 (en) * 2008-04-14 2010-02-10 Закрытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский телевизионный институт" Method of measuring object range and linear dimensions by television images
RU86912U1 (en) * 2009-05-06 2009-09-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" MEASURING AND ANALYTICAL COMPLEX "TECHNICAL VISION SYSTEM" FOR MONITORING THE CURRENT SURVEY PROCESS

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012134890A (en) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10732266B2 (en) Holograghic waveguide LIDAR
US11209546B1 (en) Solid state optical phased array lidar and method of using same
US10386489B2 (en) Beam scanner for autonomous vehicles
US20210263389A1 (en) Phase front shaping in one and two-dimensional optical phased arrays
US20190324214A1 (en) Large Scale Steerable Coherent Optical Switched Arrays
CN104254785B (en) Close-coupled lasing light emitter for the active illumination of hybrid three-dimensional imager
WO2020164171A1 (en) Solid-state laser radar device
CN217820829U (en) Coaxial multiline laser radar system of receiving and dispatching
CN113156459B (en) TOF depth sensing module and image generation method
CN209911542U (en) Laser radar
CN217820840U (en) Receiving module and laser radar system
KR20240015657A (en) LIDAR with microlens array and integrated photonic switch array
CN113589317A (en) Laser radar and two-dimensional scanning method
US11486985B2 (en) Lidar receiver with electro-optical filter
US11630273B2 (en) Light detecting device and optical system including the same
RU2538336C2 (en) Vision system
CN109490865B (en) Area array laser radar
CN116626704A (en) TOF depth sensing module and image generation method
US10690323B2 (en) Target-oriented light emitting device, and optical module
CN216248307U (en) Laser radar system
US20240168167A1 (en) System and method for imaging in the optical domain
US10698291B2 (en) Integrated phased array for two dimensional beem steering through constructive interference by light emitting structures comprising select elements on a two-dimensional lattice
US12025741B2 (en) Three-dimensional scanning LiDAR based on one-dimensional optical phased arrays
US20240014899A1 (en) Transmitter, transmission device, communication device, and communication system
US20220206125A1 (en) Scanning flash lidar with liquid crystal on silicon light modulator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180816