RU2546982C2 - Method of generating and displaying colour, spectrozonal and thermal image signals - Google Patents

Method of generating and displaying colour, spectrozonal and thermal image signals Download PDF

Info

Publication number
RU2546982C2
RU2546982C2 RU2013124348/07A RU2013124348A RU2546982C2 RU 2546982 C2 RU2546982 C2 RU 2546982C2 RU 2013124348/07 A RU2013124348/07 A RU 2013124348/07A RU 2013124348 A RU2013124348 A RU 2013124348A RU 2546982 C2 RU2546982 C2 RU 2546982C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spectral
video signals
spectrozonal
flux
radiant
Prior art date
Application number
RU2013124348/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013124348A (en
Inventor
Сергей Дмитриевич Ковин
Юрий Сагдуллаевич Сагдуллаев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ")
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 Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") filed Critical Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ")
Priority to RU2013124348/07A priority Critical patent/RU2546982C2/en
Publication of RU2013124348A publication Critical patent/RU2013124348A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2546982C2 publication Critical patent/RU2546982C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention relates to communication engineering and can be used for industrial television, for video surveillance of objects in surrounding space and combined generation of colour, spectrozonal and thermal images. The method comprises, after splitting input radiation flux into two identical streams, passing said streams through two broadband optical filters, the first having a spectral characteristic overlapping a spectral portion in the visible spectral region, and forming the radiation flux at the output of the first optical filter; the spectral characteristic of the second optical filter overlaps the spectral portion in the visible and near infrared IK1 spectral region; and forming radiation flux at the output of the second optical filter, followed by generating colour television video signals, generating spectrozonal television video signals, further setting up a third channel, for which input radiation flux is transmitted through an infrared lens, obtaining thermal imaging video signals corresponding to detection areas of the thermal portion of the spectral region, further amplifying and performing separate and combined digital processing of the generated video signals, displaying said signals for visual perception of images or automatic analysis of video information.
EFFECT: improved video information support and efficiency of the surveillance process and reliability of analysing objects of multi-component images.
6 cl, 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области прикладного телевидения и может найти применение для видеонаблюдения и анализа объектов окружающего пространства. Оно предусматривает совместное формирование цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений путем регистрации и преобразования лучистого потока видимой, ближней и тепловой инфракрасной области спектра в сигналы изображений. Может быть использовано в обзорно-пилотажных системах летательных аппаратов, системах технического зрения, для распознавания и идентификации объектов многокомпонентных изображений и т.д.The present invention relates to the field of applied television and may find application for video surveillance and analysis of environmental objects. It provides for the joint formation of color, spectrozonal and thermal imaging images by recording and converting the radiant flux of the visible, near and thermal infrared regions of the spectrum into image signals. It can be used in flight survey systems, technical vision systems, for recognition and identification of multi-component image objects, etc.

Для наблюдения объектов земной поверхности с летательных аппаратов (ЛА) используют различные телевизионные (ТВ) системы, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. При формировании видеосигналов черно-белых изображений в видимом участке спектра, даже с высокой четкостью, теряется возможность различения объектов между собой по цветовым признакам. Необходимость перехода от черно-белых изображений к цветным связана с тем, что при формировании цветных изображений формата RGB в видимом участке спектра, наиболее полно учитываются специфические особенности зрительного восприятия оптических изображений человеком, который в процессе своей эволюции привык видеть изображения окружающего пространства в цветном объемном виде. Информативность (различительная информация) цветного изображения по сравнению с идентичным черно-белым изображением может быть выше в среднем в два раза.To observe the objects of the earth's surface from aircraft (LA), various television (TV) systems are used, each of which has its own advantages and disadvantages. When video signals are generated in black and white in the visible part of the spectrum, even with high definition, the ability to distinguish between objects by color is lost. The need to switch from black-and-white to color images is due to the fact that when forming color images in the RGB format in the visible part of the spectrum, the specific features of the visual perception of optical images by a person who is used to seeing the surrounding space images in color three-dimensional form are most fully taken into account . The information content (distinguishing information) of a color image in comparison with an identical black-and-white image can be twice as high on average.

Спектрозональные изображения могут быть сформированы путем регистрации лучистого (светового) потока в ультрафиолетовой (УФ), видимой (ВИ) и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра. Информативность таких изображений может быть значительно выше (в десятки раз) по сравнению с цветными RGB изображениями, и особенно при различении объектов земной поверхности, имеющих одинаковые пространственные признаки (по форме, размеру и т.д.). Спектрозональная технология и системы обладают большей информативностью для обнаружения и различения объектов многокомпонентных изображений подстилающей поверхности Земли при их наблюдении с воздуха. При формировании цветных спектрозональных изображений может быть так, что два объекта могут различаться по цвету, хотя в идентичных цветных RGB изображениях они будут иметь одинаковый цвет.Spectrozonal images can be formed by registering a radiant (light) flux in the ultraviolet (UV), visible (VI) and near infrared (IR) regions of the spectrum. The information content of such images can be significantly higher (tens of times) compared to color RGB images, and especially when distinguishing between objects of the earth's surface that have the same spatial features (in shape, size, etc.). Spectrozonal technology and systems are more informative for detecting and distinguishing objects of multicomponent images of the underlying surface of the Earth when they are observed from the air. When forming color spectrozonal images, it may be that two objects may differ in color, although they will have the same color in identical color RGB images.

Надо отметить, что в спектрозональных изображениях при их отображении изображения наблюдаемых объектов имеют “условные” цвета. Например, в одном варианте отображения информации вода может отображаться красным цветом, а снег - зеленым, в другом варианте вода может быть в желтом, а снег - в красном цвете и т.д. Таким образом, каждый естественный и искусственный объект земной поверхности, в зависимости от алгоритма обработки сигналов, может отображаться в уловных цветах отличных от реальных.It should be noted that in spectrozonal images, when displayed, the images of the observed objects have “conditional” colors. For example, in one version of the information display, water may be displayed in red and snow in green, in another embodiment, water may be in yellow and snow in red, etc. Thus, each natural and artificial object of the earth's surface, depending on the signal processing algorithm, can be displayed in catch colors different from real ones.

Одним из недостатков отображения спектрозональной видеоинформации в цветном варианте для визуального анализа является то, что оператору-наблюдателю необходимо привыкнуть к процессу идентификации объектов, при их отображении и восприятии в условных цветах. Это приводит к потере оперативности в анализе изображений незнакомой местности, что важно для принятия решения в режиме реального времени и быстропротекающих процессах.One of the drawbacks of displaying spectrozonal video information in color for visual analysis is that the observer operator needs to get used to the process of identifying objects when they are displayed and perceived in arbitrary colors. This leads to a loss of efficiency in the analysis of images of unfamiliar areas, which is important for making decisions in real time and fast processes.

С другой стороны, прозрачность дистанционной среды между ЛА и земной поверхности может также ухудшаться из-за неблагоприятных погодных условий, при дожде, тумане или задымленной атмосфере, что приводит к наблюдению слабоконтрастных объектов или к их полной потере. Это требует наряду с ВИ и ближней ИК областей спектра осуществлять наблюдения объектов и в тепловой части ИК области спектра. На сегодня существует большой класс устройств тепловидения, в которых для регистрации излученного лучистого потока от объектов используют матричные фотоприемники, работающие в вещательном ТВ формате, что делает такие системы в ряде случаев незаменимыми для наблюдения объектов земной поверхности в ночное время суток даже в черно-белом виде.On the other hand, the transparency of the distance between the aircraft and the earth's surface can also deteriorate due to adverse weather conditions, rain, fog or a smoky atmosphere, which leads to the observation of low-contrast objects or to their complete loss. This requires, along with the VI and near IR spectral regions, to carry out observations of objects in the thermal part of the IR spectral region. Today, there is a large class of thermal imaging devices in which matrix photodetectors operating in broadcast TV format are used to register the radiated flux from objects, which makes such systems in some cases indispensable for observing objects of the earth's surface at night even in black and white .

Принципы раздельного формирования видеосигналов с помощью отдельных черно-белых, цветных, спектрозональных телевизионных и тепловизионных камер для визуального анализа изображений объектов нашли отражение в большом числе источников отечественной и зарубежной литературы [1], [2], [3], [4], [5].The principles of the separate formation of video signals using separate black and white, color, spectrozonal television and thermal imaging cameras for visual analysis of images of objects are reflected in a large number of sources of domestic and foreign literature [1], [2], [3], [4], [ 5].

В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения по совокупности признаков и операций над сигналами принят способ формирования и отображения спектрозональных телевизионных сигналов по патенту РФ №2374783, МПК H04N 7/18 //авт. Вилкова Н.Н., Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С., опубл. 27.11.2009 г. [6], который использует интегральный способ регистрации лучистого потока. По данному способу осуществляют регистрацию лучистого (светового) потока F(λ), внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, его расщепление на два идентичных потока F(λ) и их пропускание через два широкополосных оптических фильтра в интервале длин волн от λ1 до λn, преобразование лучистых потоков в видеосигналы.As the closest analogue of the claimed invention for the totality of the signs and operations on signals, a method for generating and displaying spectrozonal television signals according to the patent of the Russian Federation No. 2374783, IPC H04N 7/18 // author. Vilkova N.N., Zubarev Yu.B., Sagdullaev Yu.S., publ. November 27, 2009 [6], which uses an integrated method for registering a radiant flux. According to this method, the radiant (light) flux F (λ) is recorded within a wide spectral range from λ 1 to λ n , it is split into two identical fluxes F (λ) and transmitted through two broadband optical filters in the wavelength range from λ 1 to λ n , conversion of radiant fluxes into video signals.

Суть формирования и отображения спектрозональных ТВ сигналов по известному способу сводится к следующему. Формирование спектрозональных ТВ сигналов происходит по двухканальной оптической схеме, где процесс регистрации отраженного лучистого (светового) или излученного потока осуществляют внутри всего широкого спектрального интервала от λ1 до λn, для чего, после расщепления входного лучистого потока на два идентичных потока F(λ), его пропускают через два широкополосных оптических фильтра для первого ТВ датчика, имеющего спектральную характеристику Ф1(λ), а для второго ТВ датчика - Ф2(λ), причем спектральные характеристики первого и второго оптического фильтра охватывают весь спектральный интервала от λ1 до λn и удовлетворяют условию Ф1(λ)=1-Ф2(λ), после чего осуществляют деление первого зонального сигнала на второй и формируют результирующий зональный сигнал изображения UR(λ), далее этот сигнал сравнивают с эталонными сигналами UЭ, например, сравнивая их по амплитуде, потом при совпадении этих сигналов, вырабатывают сигнал селекции US для объекта с заданной известной или неизвестной спектральной характеристикой в наблюдаемом пространстве.The essence of the formation and display of spectrozonal TV signals by a known method is as follows. The formation of spectrozonal TV signals occurs according to a two-channel optical scheme, where the registration process of the reflected radiant (light) or emitted flux is carried out within the whole wide spectral range from λ 1 to λ n , for which, after splitting the input radiant flux into two identical fluxes F (λ) , it is passed through two broadband optical filters for the first TV sensor having the spectral characteristic Ф 1 (λ), and for the second TV sensor - Ф 2 (λ), and the spectral characteristics of the first and second the optical filter cover the entire spectral range from λ 1 to λ n and satisfy the condition Ф 1 (λ) = 1-Ф 2 (λ), after which the first zone signal is divided by the second and the resulting zone image signal U R (λ) is formed, then this signal is compared with the reference signals U E , for example, comparing them in amplitude, then when these signals coincide, a selection signal U S is generated for an object with a given known or unknown spectral characteristic in the observed space.

Недостатком рассмотренного способа является невозможность осуществления одновременного раздельного формирования видеосигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений и совмещения преимущества методов регистрации лучистого потока в различных спектральных участках длин волн от λ1 до λn.The disadvantage of the considered method is the impossibility of simultaneous separate formation of video signals of color, spectrozonal and thermal imaging images and combining the advantages of the methods for recording radiant flux in various spectral sections of wavelengths from λ 1 to λ n .

Технический результат - повышение видеоинформационного обеспечения и эффективности процесса наблюдения и достоверности анализа объектов многокомпонентных изображений на основе информации различных зон регистрации отраженного и излученного лучистого потока.The technical result is an increase in video information support and the efficiency of the observation process and the reliability of the analysis of objects of multicomponent images based on information from different zones of registration of reflected and radiated radiant flux.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа формирования и отображения спектрозональных телевизионных сигналов, включающего регистрацию лучистого (светового) потока F(λ), внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, его расщепление на два идентичных потока F(λ) и их пропускание через два широкополосных оптических фильтра ΟΦ1 и ОФ2 в интервале длин волн от λ1 до λn, преобразование лучистых (световых) потоков в видеосигналы, после расщепления входного лучистого потока на два одинаковых потока F(λ), охватывающих широкий спектральный участок от λ1 до λn, их пропускают через широкополосные оптические фильтры ΟΦ1 и ОФ2, первый из которых имеет спектральную характеристику Φ1(λ), охватывающей спектральный участок в видимой области спектра от 0,38 до 0,76 мкм, и на выходе ΟΦ1 образуют лучистый поток F1(λ), а спектральная характеристика второго ОФ2 охватывает спектральный участок в видимой и ближней ИК1 области спектра от 0,38 до 2,5 мкм и на выходе ОФ2 образуют лучистый поток F2(λ), после чего лучистый поток F1(λ) проецируют на первый многосигнальный преобразователь ″лучистый (световой) поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные цветные фильтры вида RGB, соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области ВИ участка спектра, после чего световые потоки FR(λ), FG(λ) и FB(λ) преобразуют в видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), а лучистый поток F2(λ) проецируют на второй многосигнальный преобразователь ″лучистый (световой) поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные спектрозональные оптические фильтры со своей спектральной характеристикой, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней ИК области спектра, где после спектрозональных оптических фильтров лучистые потоки F(Δλ1), F(Δλ2) и F(Δλ3) преобразуют во времени в видеосигналы спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t), кроме того, организуют третий канал, внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, для чего входной лучистый поток F(λ) пропускают через инфракрасный объектив, спектральная характеристика которого охватывает тепловой участок ИК области спектра и образуют лучистый поток F3(λ), который проецируют на третий двухсигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″ и преобразуют его в видеосигналы тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t), соответствующие зонам регистрации Δλ4 3-5 мкм и Δλ5 8-12 мкм теплового участка ИК2 и ИК3 областей спектра, после чего полученные группы видеосигналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки видеосигналов, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) используют для совместной их обработки, далее исходные и вновь сформированные видеосигналы параллельно или последовательно отображают на экране видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений, а также используют сформированные видеосигналы для автоматического анализа видеоинформации.The technical result is achieved in that, in contrast to the known method for generating and displaying spectrozonal television signals, including recording the radiant (light) flux F (λ), within a wide spectral range from λ 1 to λ n , splitting it into two identical streams F (λ ) and their transmission through two broadband optical filters ΟΦ 1 and OF 2 in the wavelength range from λ 1 to λ n , the conversion of radiant (light) fluxes into video signals, after splitting the input radiant flux into two identical fluxes F (λ), coverage For a wide spectral region from λ 1 to λ n , they are passed through broadband optical filters ΟΦ 1 and OF 2 , the first of which has a spectral characteristic Φ 1 (λ), covering the spectral region in the visible spectrum from 0.38 to 0.76 μm, and at the output ΟΦ 1 form a radiant flux F 1 (λ), and the spectral characteristic of the second OF 2 covers the spectral region in the visible and near IR 1 region of the spectrum from 0.38 to 2.5 μm and at the output of OF 2 form a radiant flux f 2 (λ), then the radiant flux f 1 (λ) is projected on the first n mnogosignalny a "radiant (light) flux-signal" transducer having mosaic color filters of the RGB type on the surface of its photodetector corresponding to the light flux registration zones in the red (R), green (G) and blue (B) regions of the VI region of the spectrum, after which the light the streams F R (λ), F G (λ) and F B (λ) are converted into the color television signals U R (t), U G (t) and U B (t), and the radiant stream F 2 (λ) is projected to the second multisignal converter ″ radiant (light) flux-signal ″, having mosaic spectrozonal optics on the surface of its photodetector radiation filters with their spectral characteristics corresponding to the selected detection zones Δλ 1 Δλ 2 and Δλ 3 of the radiant flux in the visible and near-IR spectral regions, where, after spectrozonal optical filters, the radiant fluxes are F (Δλ 1 ), F (Δλ 2 ) and F (Δλ 3 ) they transform in time into the video signals of spectrozonal television U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t), in addition, they organize the third channel, within a wide spectral range from λ 1 to λ n , for which the input radiant flux F (λ) passed through an infrared lens, spectral response which covers the thermal portion of the IR region of the spectrum and form a radiant flux F 3 (λ), which is projected onto the third two-signal transducer "radiant flux-signal" and convert it into video signals U Δλ4 (t) and U Δλ5 (t) corresponding to the recording zones Δλ 4 3-5 μm and Δλ 5 8-12 μm of the thermal portion of the IR 2 and IR 3 regions of the spectrum, after which the obtained groups of video signals are amplified, the analog video signals are converted to digital, digital aperture and gamma correction and other types of video processing are performed, directing to improve the quality of images, then digital video signals of color television U R (t), U G (t) and U B (t), spectrozonal television U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t) and thermal imaging U Δλ4 (t) and U Δλ5 (t) are used for their joint processing, then the original and newly formed video signals are displayed in parallel or sequentially on the screen of video monitoring devices for visual perception of images, and they also use the generated video signals for automatic analysis of video information.

Использование предлагаемого способа охватывает все возможные зоны регистрации лучистого потока в спектральном интервале длин волн λ1 до λn, и получаемая информация обладает большей информативностью и различительной способностью. При этом формируются видеосигналы цветных ТВ изображений UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозональных ТВ изображений UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловизионных изображений UΔλ4(t) и UΔλ5(t). Формирование цветных изображений и их наблюдение помогает осуществлять оперативную идентификацию объектов в спектрозональных или тепловизионных изображениях, отображаемых в условных цветах. Объединение двух или нескольких изображений, получаемых в разных участках и зонах оптического спектра (например, видимой и тепловой), позволяет сформировать результирующее изображение, обладающее большей информативностью для различения и селекции заданных объектов. В первую очередь для этого могут быть использованы различные арифметические операции. Например, операция вычитания или суммирования между собой амплитудных значений видеосигналов всего ТВ изображения или определенных его частей, которые позволяют формировать новые изображения с большей информативностью по сравнению с отдельными изображениями. Далее это могут быть операции инверсии видеосигналов и изменения коммутации сигналов на входы цветного ВКУ, использование методов разделения высокочастотной и низкочастотной составляющих видеосигналов, методов сегментации, выделения контуров, прямых линий, объектов заданной формы, динамичных объектов, сравнения текущих сигналов с эталонными и т.д.Using the proposed method covers all possible areas of registration of the radiant flux in the spectral range of wavelengths λ 1 to λ n , and the information obtained has greater information content and distinctive ability. In this case, video signals of color TV images U R (t), U G (t) and U B (t), spectrozonal TV images U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t) and thermal imaging images U Δλ4 are formed (t) and U Δλ5 (t). The formation of color images and their observation helps to quickly identify objects in spectrozonal or thermal imaging images displayed in conventional colors. The combination of two or more images obtained in different parts and zones of the optical spectrum (for example, visible and thermal), allows you to create the resulting image, which is more informative for distinguishing and selecting given objects. First of all, various arithmetic operations can be used for this. For example, the operation of subtracting or adding together the amplitude values of the video signals of the entire TV image or certain parts of it, which allow the formation of new images with greater information content compared to individual images. Further, this can be the operation of inverting video signals and changing the switching of signals to the inputs of the color VKU, using methods for separating the high-frequency and low-frequency components of video signals, segmentation methods, outlines, straight lines, objects of a given shape, dynamic objects, comparing current signals with reference ones, etc. .

При совместной обработке видеосигналов цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ5(t) могут формироваться результирующие видеосигналы на основе использования операций суммирования или вычитания видеосигналов между собой, а также подаваться на входы R, G и В цветных видеоконтрольных устройств в различных сочетаниях и полярности на основе изменения коммутации и использования операций инверсии видеосигналов.When processing video signals of color television U R (t), U G (t) and U B (t), spectrozonal television U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t) and thermal imaging U Δλ5 (t) resulting video signals can be generated based on the use of the operations of adding or subtracting video signals between themselves, and also can be fed to the R, G, and B inputs of color video monitoring devices in various combinations and polarity based on changing switching and using video inversion operations.

Для достижения указанного результата предлагается способ формирования и объединения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений, включающий регистрацию лучистого (светового) потока F′(λ), внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, его расщепление на два идентичных потока F(λ) и их пропускание через два широкополосных оптических фильтра ΟΦ1 и ОФ2 в интервале длин волн от λ1 до λn, преобразовании лучистых (световых) потоков в видеосигналы, для чего после расщепления входного лучистого потока на два одинаковых потока F(λ), охватывающих широкий спектральный участок от λ1 до λn, их пропускают через широкополосные оптические фильтры ΟΦ1 и ОФ2, первый из которых имеет спектральную характеристику Φ1(λ), охватывающей спектральный участок в видимой области спектра от 0,38 до 0,76 мкм и на выходе ΟΦ1 образуют лучистый потока F1(λ), а спектральная характеристика второго ОФ2 охватывает спектральный участок в видимой и ближней ΗΚ1 области спектра от 0,38 до 2,5 мкм и на выходе ОФ2 образуют лучистый поток F2(λ), после чего лучистый поток F1(λ) проецируют на первый многосигнальный преобразователь ″лучистый (световой) поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные цветные фильтры вида RGB, соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области ВИ участка спектра, после чего световые потоки FR(λ), FG(λ) и FB(λ) преобразуют в видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), а лучистый поток F2(λ) проецируют на второй многосигнальный преобразователь ″лучистый (световой) поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные спектрозональные оптические фильтры со своей спектральной характеристикой, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней ИК области спектра, где после спектрозональных оптических фильтров лучистые потоки F(Δλ1), F(Δλ2) и F(Δλ3) преобразуют во времени в спектрозональные видеосигналы UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t), кроме того, организуют третий канал, внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, для чего входной лучистый поток F(λ) пропускают через инфракрасный объектив, спектральная характеристика которого охватывает тепловой участок ИК области спектра и образуют лучистый поток F3(λ), который проецируют на третий двухсигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″ и преобразуют его в видеосигналы тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t), соответствующие зонам регистрации Δλ4 3-5 мкм и Δλ5 8-12 мкм теплового участка ИК2 и ИК3 областей спектра, после чего полученные группы видеосигналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки видеосигналов, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения UR(t), CG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(f), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) и используют для совместной их обработки, далее исходные и вновь сформированные видеосигналы параллельно или последовательно отображают на экране видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений, а также используют сформированные видеосигналы для автоматического анализа видеоинформации.To achieve this result, we propose a method for generating and combining signals of color, spectrozonal and thermal imaging images, including registration of the radiant (light) flux F ′ (λ), within a wide spectral range from λ 1 to λ n , its splitting into two identical flux F (λ ) and passing through two broadband optical filter ΟΦ 1 and RP 2 in the wavelength range of from λ 1 to λ n, transforming ray (light) in the video stream, which after cleavage of the radiant flux input into two identical Flow F (λ), covering a wide spectral region from λ 1 to λ n, they are passed through the broadband optical filters ΟΦ 1 and RP 2, the first of which has a spectral response Φ 1 (λ), covering a spectral portion in the visible region of the spectrum from 0 , 38 to 0.76 μm and at the output ΟΦ 1 form a radiant flux F 1 (λ), and the spectral characteristic of the second OF 2 covers the spectral region in the visible and near ΗΚ 1 region of the spectrum from 0.38 to 2.5 μm and at the output RP 2 form a radiant flux F 2 (λ), then the radiant flux F 1 (λ) is projected on the first m ogosignalny converter ″ radiant (light) flux-signal ″ having mosaic color filters of the RGB type on the surface of its photodetector corresponding to the light flux registration zones in the red (R), green (G) and blue (B) regions of the VI of the spectral section, after which the light fluxes F R (λ), F G (λ) and F B (λ) are converted into color television signals U R (t), U G (t) and U B (t), and the radiant flux F 2 (λ) project onto the second multisignal transducer ″ radiant (light) flux-signal ″ having mosaic spec trozonal optical filters with their spectral characteristics corresponding to the selected detection zones Δλ 1 Δλ 2 and Δλ 3 of the radiant flux in the visible and near IR spectral regions, where, after the spectrozonal optical filters, the radiant fluxes are F (Δλ 1 ), F (Δλ 2 ) and F ( Δλ 3 ) transform in time into spectrozonal video signals U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t), in addition, they organize the third channel, within a wide spectral range from λ 1 to λ n , for which the input radiant flux F (λ) passed through an infrared lens, spectral response ka which covers the thermal infrared spectral region portion and form a radiant flux F 3 (λ), which is projected on the third two signal converter "radiant flux signal" and convert it into video signals thermovision U Δλ4 (t) and U Δλ5 (t), corresponding to the zones recording Δλ 4 3-5 μm and Δλ 5 8-12 μm of the thermal portion of the IR 2 and IR 3 spectral regions, after which the obtained groups of video signals are amplified, the analog video signals are converted to digital, digital aperture and gamma correction and other types of video processing are performed, e.g. which are aimed at improving image quality, then digital video signals of color television U R (t), C G (t) and U B (t), spectrozonal television U Δλ1 (f), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t) and thermal imaging U Δλ4 (t) and U Δλ5 (t) and are used for their joint processing, then the original and newly formed video signals are displayed in parallel or sequentially on the screen of video monitoring devices for visual perception of images, and they also use the generated video signals for automatic analysis of video information.

ТВ система (фиг. 1), реализующая предлагаемый способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений, содержит объектив 1, устройство расщепления лучистого (светового) потока на два идентичных потока 2, два оптических фильтра 3, три преобразователя ″лучистый (световой) поток-сигнал″ (далее - ТВ датчики) 4, синхрогенератор 5, три блока цифровой обработки сигналов 6, блок совместной обработки цифровых сигналов 7, блок коммутации сигналов 8, блок отображения видеоинформации 9, блок автоматической регистрации видеоинформации 10, исполнительное устройство 11, блок управления 12.The TV system (Fig. 1) that implements the proposed method for generating and displaying color, spectrozonal and thermal imaging signals contains a lens 1, a device for splitting the radiant (light) stream into two identical streams 2, two optical filters 3, and three transducers ″ radiant (light ) stream-signal ″ (hereinafter referred to as TV sensors) 4, a clock generator 5, three digital signal processing units 6, a joint digital signal processing unit 7, a signal switching unit 8, a video information display unit 9, an automatic register unit video information 10, actuator 11, control unit 12.

Синхрогенератор 5 формирует необходимые строчные, кадровые импульсы и управляющие импульсы заданной длительности и частоты, которые используются для развертки изображения в ТВ датчиках 41, 42 и 43, для раздельной и совместной цифровой обработки сигналов в блоках 6 и 7. В качестве ТВ датчиков 41, 42 могут быть использованы многосигнальные ПЗС матрицы, КМОП фотоприемники или другие преобразователи лучистого потока в электрический сигнал изображения с использованием мозаичных фильтров. В качестве ТВ датчика 43 могут быть использованы двухсигнальные матричные фотоприемники, работающие в тепловой ИК области спектра.The sync generator 5 generates the necessary horizontal, frame pulses and control pulses of a given duration and frequency, which are used to scan the image in TV sensors 4 1 , 4 2 and 4 3 , for separate and joint digital processing of signals in blocks 6 and 7. As TV sensors 4 1 , 4 2 can be used multi-signal CCD, CMOS photodetectors or other converters of the radiant flux into an electrical image signal using mosaic filters. As a TV sensor 4 3 , two-signal matrix photodetectors operating in the thermal IR region of the spectrum can be used.

В ТВ системе (фиг. 1) общий входной лучистый поток F′(λ), пройдя объектив 11 и светорасщепляющий блок 2, разбивается на два идентичных потока, каждый из которых проходит через свой оптический фильтр 31 и 32, первый из которых имеет спектральную характеристику Φ1(λ), охватывающей спектральный участок в видимой области спектра от 0,38 до 0,76 мкм, и на выходе ΟΦ1 образуется лучистый поток F1(λ), а спектральная характеристика второго ОФ2 охватывает широкий спектральный участок в видимой области спектра и ближней ИК1 области спектра от 0,38 до 2,5 мкм и на выходе ОФ2 образуется лучистый поток F2(λ).In the TV system (Fig. 1), the total input radiant flux F ′ (λ), passing through the lens 1 1 and the light splitting unit 2, is divided into two identical streams, each of which passes through its own optical filter 3 1 and 3 2 , the first of which has a spectral characteristic Φ 1 (λ), covering the spectral region in the visible region of the spectrum from 0.38 to 0.76 μm, and at the output ΟΦ 1 a radiant flux F 1 (λ) is formed, and the spectral characteristic of the second OF 2 covers a wide spectral region in the visible and near-IR spectral region 1 from 0.38 to 2.5 .mu.m and Exit RP 2 formed radiant flux F 2 (λ).

Пройдя первый и второй ОФ, лучистый поток F1(λ) и F2(λ) проецируется на вход первого и второго ТВ датчиков 41 и 42, имеющих на поверхности своего фотоприемника мозаичные цветные фильтры вида RGB в многосигнальной матрице ТВ датчика 41, соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) областях ВИ участка спектра, после которых лучистый поток FR(λ), FG(λ) и FB(λ) преобразуют в видеосигналы первичных цветов UR(t), UG(t) и UB(t) или сигналов цветного телевидения RGB.After passing through the first and second OF, the radiant flux F 1 (λ) and F 2 (λ) is projected onto the input of the first and second TV sensors 4 1 and 4 2 , which have mosaic color filters of the RGB type on the surface of their photodetector in the multi-signal matrix of the TV sensor 4 1 corresponding to the light flux registration zones in the red (R), green (G) and blue (B) regions of the VI of the spectrum, after which the radiant flux F R (λ), F G (λ) and F B (λ) are converted into video signals primary colors U R (t), U G (t) and U B (t) or RGB color television signals.

В то же время лучистый поток F2(λ) проецируют на вторую многосигнальную матрицу ТВ датчика 42, имеющего на поверхности своего фотоприемника мозаичные спектрозональные фильтры со своей спектральной характеристикой, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней ИК области спектра. После спектрозональных фильтров лучистые потоки F(Δλ1), F(Δλ2) и F(Δλ3) преобразуются с использованием многосигнальной матрицы ТВ датчика 42 в спектрозональные видеосигналы UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t).At the same time, the radiant flux F 2 (λ) is projected onto the second multi-signal matrix of the TV sensor 4 2 , which has mosaic-spectrum spectral filters with their spectral characteristics on the surface of their photodetector corresponding to the selected detection zones Δλ 1 Δλ 2 and Δλ 3 of the radiant flux in the visible and near infrared. After the spectral-zone filters, the radiant fluxes F (Δλ 1 ), F (Δλ 2 ) and F (Δλ 3 ) are converted using the multi-signal matrix of the TV sensor 4 2 into the spectrozonal video signals U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t )

В данной схеме (фиг.1) дополнительно организован третий канал. Для чего входной лучистый поток F'(λ) пропускают через инфракрасный объектив 12, спектральная характеристика которого охватывает спектральный участок в тепловой ИК области спектра. На выходе ОФ3 образуется лучистый поток F3(λ). Этот поток проецируется на третий двухсигнальный преобразователь ″лучистый (световой) поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные оптические фильтры, соответствующие зонам регистрации Δλ3 и Δλ4 лучистого потока в тепловой ПК области спектра. Далее эти потоки преобразуют во времени лучистый поток F3(λ) в два тепловизионных видеосигнала UΔλ4(t) и UΔλ5(t).In this scheme (Fig. 1), a third channel is additionally organized. Why the input radiant flux F '(λ) is passed through an infrared lens 1 2 , the spectral characteristic of which covers the spectral region in the thermal IR region of the spectrum. At the output of OF 3 , a radiant flux F 3 (λ) is formed. This stream is projected onto the third two-signal transducer истый radiant (light) flux-signal ″, which has mosaic optical filters on the surface of its photodetector that correspond to the detection zones Δλ 3 and Δλ 4 of the radiant flux in the thermal PC region of the spectrum. Further, these streams transform in time the radiant flux F 3 (λ) into two thermal imaging video signals U Δλ4 (t) and U Δλ5 (t).

После осуществления указанных операций над сигналами, все сформированные видеосигналы преобразуют в цифровую форму в блоках раздельной цифровой обработки сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений 61, 62 и 63. В этих блоках проходит предварительное усиление аналоговых сигналов, их преобразование в цифровую форму с формированием двоичных сигналов в многоразрядном коде. Осуществляется цифровая коррекция сигналов (гамма-коррекция, апертурная коррекция) и другие виды цифровой обработки видеосигналов.After performing these operations on the signals, all the generated video signals are converted to digital form in blocks of separate digital processing of color signals, spectrozonal and thermal images 6 1 , 6 2 and 6 3 . These blocks undergo preliminary amplification of analog signals, their conversion to digital form with the formation of binary signals in a multi-bit code. Digital correction of signals (gamma correction, aperture correction) and other types of digital processing of video signals are carried out.

С выхода блоков 61, 62 и 63 видеосигналы поступают на блок совместной цифровой обработки сигналов 7, с выхода которого видеосигналы поступают на входы блока коммутации видеосигналов 8 и далее поступают на входы блока отображения видеоинформации.From the output of blocks 6 1 , 6 2 and 6 3, the video signals are supplied to the joint digital signal processing unit 7, from the output of which the video signals are fed to the inputs of the video switching unit 8 and then fed to the inputs of the video information display unit.

С блока 12 поступают управляющие сигналы на блоки 7, 8, 9 и 10, которые задают алгоритм совместной обработки цифровых видеосигналов телевизионного, спектрозонального и тепловизионного каналов, а также различные варианты подачи исходных и вновь сформированных видеосигналов на входы блока отображения видеоинформации 9, который может включать один или несколько цветных ВКУ, а также на вход блока автоматической регистрации видеоинформации (анализатора спектрального портрета объектов) 10. Формируемый сигнал с выхода блока 10 поступает на исполнительное устройство 11. Наличие блока 10 позволяет решать задачи, связанные с автоматическим обнаружением и распознаванием объектов в поле зрения ТВ системы, наделенных определенными спектрально-энергетическими и пространственными признаками.Block 12 receives control signals to blocks 7, 8, 9, and 10, which specify the algorithm for the joint processing of digital video signals of television, spectrozonal, and thermal imaging channels, as well as various options for supplying original and newly formed video signals to the inputs of the video display unit 9, which may include one or more color VKUs, as well as to the input of the block for automatic recording of video information (analyzer of the spectral portrait of objects) 10. The generated signal from the output of block 10 is sent to device 11. The presence of block 10 allows one to solve problems associated with the automatic detection and recognition of objects in the field of view of a TV system endowed with certain spectral-energy and spatial features.

Число используемых фильтров 3 может быть больше трех, кроме того, зоны регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 могут быть относительно узкими или широкими, спектральная характеристика таких фильтров 3 может не пересекаться или пересекаться между собой.The number of filters 3 used may be more than three, in addition, the recording zones Δλ 1 Δλ 2 and Δλ 3 may be relatively narrow or wide, the spectral characteristics of such filters 3 may not intersect or intersect.

Рассмотрим возможные варианты отображения изображений для формируемых видеосигналов. Вначале рассмотрим возможные варианты отображения спектрозональных изображений в условных цветах.Consider the possible options for displaying images for the generated video signals. First, we consider possible options for displaying spectrozonal images in conventional colors.

Для примера, в таблице 1 показаны возможные сочетания амплитуды спектрозональных видеосигналов и условные цвета их отображения на экране цветного ВКУ при использовании формируемых трех зон регистрации лучистого потока Δλ1 Δλ2 и Δλ3. При этом принимается, что число уровней сигнала (градаций яркости) в спектрозональном изображении минимально и может иметь два уровня (условно “1” и “0”). Здесь зональный сигнал первой зоны регистрации U(Δλ1) подается на вход красного, сигнал второй зоны регистрации U(Δλ2) на вход зеленого и сигнал третьей зоны регистрации U(Δλ3) на вход синего каналов цветного ВКУ. Согласно принятому алгоритму, каждому объекту, при отображении сигналов, будет соответствовать свой цвет на экране цветного ВКУ. Объекты, которые имеют одинаковое распределение спектрально-энергетических характеристик в этих трех зонах регистрации лучистого потока, будут отображаться на экране цветного ВКУ в одинаковых цветах.For example, Table 1 shows the possible combinations of the amplitude of the spectrozonal video signals and the conditional colors of their display on the color VCU screen when using the three radiant flux registration zones Δλ 1 Δλ 2 and Δλ 3 formed . It is assumed that the number of signal levels (gradations of brightness) in the spectrozonal image is minimal and can have two levels (conventionally “1” and “0”). Here, the zonal signal of the first registration zone U (Δλ 1 ) is supplied to the red input, the signal of the second registration zone U (Δλ 2 ) to the green input and the signal of the third registration zone U (Δλ 3 ) to the blue channel input of the color VKU. According to the adopted algorithm, each object, when displaying signals, will have its own color on the color VKU screen. Objects that have the same distribution of spectral-energy characteristics in these three zones of registration of the radiant flux will be displayed on the color VCU screen in the same colors.

Таблица 1Table 1 Вариант сочетания амплитуды зональных видеосигналовVariant of combining the amplitude of zonal video signals Зоны регистрации лучистого потокаRadiation flux areas Δλ1 Δλ 1 Δλ2 Δλ 2 Δλ3 Δλ 3 Класс объектов/условный цвет их отображенияObject class / conditional color of their display Логическое значение амплитуды видеосигнала на входе цветного ВКУThe logical value of the amplitude of the video signal at the input of the color VKU RR GG ВAT 1.one. 00 00 00 черныйthe black 2.2. 1one 00 00 красныйred 3.3. 00 1one 00 зеленыйgreen 4.four. 1one 1one 00 желтыйyellow 5.5. 00 00 1one синийblue 6.6. 1one 00 1one пурпурpurple 7.7. 00 1one 1one голубойblue 8.8. 1one 1one 1one белыйwhite

Таким образом, для задач визуального анализа, можно осуществить селекцию объектов многокомпонентных изображений, каждый из которых будет отображаться своим условным цветом, где видеосигнал первой зоны регистрации Δλ1 отображается в красном цвете, второй зоны регистрации Δλ2 - в зеленом цвете, а третьей Δλ3 - в синем цвете. Увеличение числа различаемых градаций яркости до величины k=3…10, при малом числе зон регистрации, например, равном m=3, позволит различать между собой еще большее число объектов, в случае их присутствия в наблюдаемом пространстве.Thus, for visual analysis tasks, it is possible to select multi-component image objects, each of which will be displayed in its own conditional color, where the video signal of the first recording zone Δλ 1 is displayed in red, the second recording zone Δλ 2 in green and the third Δλ 3 - in blue. An increase in the number of distinguishable gradations of brightness to a value of k = 3 ... 10, with a small number of registration zones, for example, equal to m = 3, will make it possible to distinguish between themselves an even greater number of objects, if they are present in the observed space.

Для каждого сочетания амплитуды зональных видеосигналов (таблица 1) с изменением последовательности подачи их входы цветного ВКУ, а также используя сочетания инверсии видеосигналов, формируемые изображения могут быть отображены в N=6·8=48 вариантах цветных спектрозональных изображений, каждое из которых отображает объекты в своем сочетании цветов по полю изображения.For each combination of the amplitude of the zonal video signals (table 1) with a change in the supply sequence of their color VCU inputs, as well as using a combination of inverse video signals, the generated images can be displayed in N = 6 · 8 = 48 variants of color spectrozonal images, each of which displays objects in its combination of colors across the image field.

Рассмотрим варианты отображения исходных тепловизионных (ТПВ) видеосигналов на экране цветного ВКУ. Пусть для преобразования аналоговых ТПВ видеосигналов используется, для примера, трехразрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а амплитуда входного видеосигнала изменяется от 0 до 1,0 В.Consider the options for displaying the original thermal imaging (TPV) video signals on the color VKU screen. Let us use, for example, a three-bit analog-to-digital converter (ADC) for converting analog TPR video signals, and the amplitude of the input video signal varies from 0 to 1.0 V.

Тогда в зависимости от амплитуды входного видеосигнала и распределения температуры для объектов наблюдаемого пространства на экране цветного ВКУ будет свой условный цвет отображения информации, как показано в табл.2. При изменении варианта подачи сигнала соответствующего разряда АЦП на другие входы R, G, В цветного ВКУ будут изменяться отображаемые цвета.Then, depending on the amplitude of the input video signal and the temperature distribution for the objects of the observed space, the color VCU screen will have its own conventional color for displaying information, as shown in Table 2. When changing the variant of supplying the signal of the corresponding discharge of the ADC to the other inputs R, G, In color VCU, the displayed colors will change.

Таблица 2table 2 Амплитуда входного ТПВ видеосигнала на входе АЦП, ВThe amplitude of the input TPV video signal at the input of the ADC, V Логическое значение цифрового сигнала на выходе АЦП и на входе цветного ВКУThe logical value of the digital signal at the ADC output and at the input of the color VKU Q1 Q 1 Q2 Q 2 Q3 Q 3 Условный цвет отображения теплового поля пространстваConditional color display of the thermal field of space RR GG BB 00 00 00 00 черныйthe black 0,1420.142 1one 00 00 красныйred 0,2850.285 00 1one 00 зеленыйgreen 0,4280.428 1one 1one 00 желтыйyellow 0,5720.572 00 00 1one синийblue 0,7130.713 1one 00 1one пурпурpurple 0,8570.857 00 1one 1one голубойblue 1,001.00 1one 1one 1one белыйwhite

Таким образом достигается повышение видеоинформационного обеспечения и эффективности процесса наблюдения и достоверности анализа объектов многокомпонентных изображений на основе информации различных зон регистрации отраженного и излученного лучистого потока.Thus, an increase in the video information support and the efficiency of the observation process and the reliability of the analysis of multicomponent image objects based on information from different registration zones of the reflected and radiated radiant flux are achieved.

Источники информацииInformation sources

1. Учебник для вузов / В.Е. Джакония, А.А. Гоголь, Я.В. Друзин и др.: Под ред. В.Е. Джаконии. - М.: Радио и связь, 2000. - 640 с.: ил.1. Textbook for universities / V.E. Dzhakonia, A.A. Gogol, Y.V. Drusin et al .: Ed. V.E. Dzhakonia. - M .: Radio and communications, 2000 .-- 640 p .: ill.

2. Никитин В.В., Цыцулин А.К. Телевидение в системах физической защиты: Учебное пособие. - С-Пб., Изд-во СПбГТЭУ “ЛЭТИ”, 2001. - 135 с. 2. Nikitin V.V., Tsytsulin A.K. Television in Physical Protection Systems: A Training Manual. - S-Pb., Publishing House of SPbSTEU “LETI”, 2001. - 135 p.

3. Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С., Сагдуллаев Т.Ю. Видеоинформационные технологии систем связи. М.: Изд-во “Спутник+”, 2011. - 296 с. 3. Zubarev Yu.B., Sagdullaev Yu.S., Sagdullaev T.Yu. Video information technology communication systems. M .: Publishing house “Sputnik +”, 2011. - 296 p.

4. Алеев P.M. Несканирующие тепловизионные приборы / Р.М. Алеев, В.П. Иванов, В.А. Овсянников. - Казань: Изд-во Каз. Ун-та, 2004. - 228 с. 4. Aleev P.M. Non-scanning thermal imaging devices / R.M. Aleev, V.P. Ivanov, V.A. Ovsyannikov. - Kazan: Publishing house of Kaz. Univ., 2004 .-- 228 p.

5. Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Спектральная селекция оптических изображений. Ташкент: Фан, 1987. - 108 с. 5. Zubarev Yu.B., Sagdullaev Yu.S. Spectral selection of optical images. Tashkent: Fan, 1987 .-- 108 p.

6. Патент РФ №2374783, МПК H04N 7/18 // авт. Вилкова Н.Н., Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С., опубл. 27.11.2009 г. 6. RF patent No. 2374783, IPC H04N 7/18 // ed. Vilkova N.N., Zubarev Yu.B., Sagdullaev Yu.S., publ. November 27, 2009

Claims (6)

1. Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений, включающий регистрацию лучистого (светового) потока F(λ), внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, его расщепление на два идентичных потока F(λ) и их пропускание через два широкополосных оптических фильтра ΟΦ1 и ОФ2 в интервале длин волн от λ1 до λn, преобразование лучистых (световых) потоков в видеосигналы, отличающийся тем, что после расщепления входного лучистого потока на два одинаковых потока F(λ), охватывающих широкий спектральный участок от λ1 до λn, их пропускают через широкополосные оптические фильтры ΟΦ1 и ОФ2, первый из которых имеет спектральную характеристику Φ1(λ), охватывающую спектральный участок в видимой области спектра от 0,38 до 0,76 мкм, и на выходе ΟΦ1 образуют лучистый поток F1(λ), а спектральная характеристика второго ОФ2 охватывает спектральный участок в видимой и ближней ИК1 области спектра от 0,38 до 2,5 мкм и на выходе ОФ2 образуют лучистый поток F2(λ), после чего лучистый поток F1(λ) проецируют на первый многосигнальный преобразователь ″лучистый (световой) поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные цветные фильтры вида RGB соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области ВИ участка спектра, затем световые потоки FR(λ), FG(λ) и FB(λ) преобразуют в видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), а лучистый поток F2(λ) проецируют на второй многосигнальный преобразователь ″лучистый (световой) поток-сигнал″, имеющий на поверхности фотоприемника мозаичные спектрозональные оптические фильтры со своей спектральной характеристикой, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней ИК области спектра, где после спектрозональных оптических фильтров лучистые потоки F(Δλ1), F(Δλ2) и F(Δλ3) преобразуют в видеосигналы спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t), кроме того, организуют третий канал внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, для чего входной лучистый поток F(λ) пропускают через инфракрасный объектив, спектральная характеристика которого охватывает тепловой участок ИК области спектра и образуют лучистый поток F3(λ), который проецируют на третий двухсигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″ и преобразуют его в видеосигналы тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t), соответствующие зонам регистрации Δλ4 3-5 мкм и Δλ5 8-12 мкм теплового участка ИК2 и ИК3 областей спектра, после чего полученные группы видеосигналов усиливают, преобразуют аналоговые сигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки видеосигналов, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) используют для их совместной обработки, далее исходные и вновь сформированные видеосигналы одновременно или последовательно отображают на экране видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений, а также используют сформированные видеосигналы для автоматического анализа видеоинформации.1. The method of generating and displaying color, spectrozonal and thermal imaging signals, including the registration of the radiant (light) flux F (λ), within a wide spectral range from λ 1 to λ n , its splitting into two identical fluxes F (λ) and their transmission through two broadband optical filters ΟΦ 1 and OF 2 in the wavelength range from λ 1 to λ n , the conversion of radiant (light) fluxes into video signals, characterized in that after splitting the input radiant flux into two identical flux F (λ), covering a wide spec -sectoral section from λ 1 to λ n, they are passed through the broadband optical filters ΟΦ 1 and RP 2, the first of which has a spectral response Φ 1 (λ), covering a spectral portion in the visible region of the spectrum from 0.38 to 0.76 microns, and at the output ΟΦ 1 form a radiant flux F 1 (λ), and the spectral characteristic of the second OF 2 covers the spectral region in the visible and near IR 1 region of the spectrum from 0.38 to 2.5 μm and at the output of OF 2 form a radiant flux F 2 (λ), after which the radiant flux F 1 (λ) is projected onto the first multisignal converter ″ ray the fourth (light) flux-signal ″ having mosaic color filters of the RGB type on the surface of its photodetector corresponding to the light flux registration zones in the red (R), green (G) and blue (B) regions of the VI of the spectral section, then the light fluxes F R ( λ), F G (λ) and F B (λ) are converted into color television signals U R (t), U G (t) and U B (t), and the radiant flux F 2 (λ) is projected onto the second multi-signal converter ″ Radiant (light) flux-signal ″ having mosaic-type spectrozonal optical filters with their own spectrum on the surface of the photodetector characteristic characteristics corresponding to the selected detection zones Δλ 1 Δλ 2 and Δλ 3 of the radiant flux in the visible and near IR spectral regions, where, after spectrozonal optical filters, the radiant fluxes F (Δλ 1 ), F (Δλ 2 ) and F (Δλ 3 ) are converted into the video signals of spectrozonal television U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t), in addition, organize the third channel within a wide spectral range from λ 1 to λ n , for which the input radiant stream F (λ) is passed through infrared a lens whose spectral characteristic covers the thermal region of the IR region these spectra and form a radiant flux F 3 (λ), which is projected onto the third two-signal transducer истый radiant flux-signal ’and converted into thermal imaging signals U Δλ4 (t) and U Δλ5 (t) corresponding to the recording zones Δλ 4 3-5 μm and Δλ 5 8-12 μm of the thermal region of the IR 2 and IR 3 regions of the spectrum, after which the obtained groups of video signals are amplified, converted analog signals to digital, digital aperture and gamma correction and other types of processing of video signals aimed at improving image quality, then numbers New video signals of color television U R (t), U G (t) and U B (t), spectrozonal television U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t) and thermal imaging U Δλ4 (t) and U Δλ5 (t) is used for their joint processing, then the original and newly formed video signals are simultaneously or sequentially displayed on the screen of video monitoring devices for visual perception of images, and they also use the generated video signals for automatic analysis of video information. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что общее число используемых спектрозональных оптических фильтров может быть больше трех.2. The method according to p. 1, characterized in that the total number of used spectrozonal optical filters can be more than three. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спектральные характеристики спектрозональных оптических фильтров для соседних зон регистрации лучистого потока (Δλ1 и Δλ2) и (Δλ2 и Δλ3) могут пересекаться между собой.3. The method according to p. 1, characterized in that the spectral characteristics of the spectrozonal optical filters for adjacent areas of registration of the radiant flux (Δλ 1 and Δλ 2 ) and (Δλ 2 and Δλ 3 ) can intersect each other. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ширину зон регистрации Δλ1, Δλ2 и Δλ3 выбирают из условий дифференциального или интегрального методов регистрации лучистого потока, то есть может быть относительно узкой или широкой.4. The method according to p. 1, characterized in that the width of the registration zones Δλ 1 , Δλ 2 and Δλ 3 is chosen from the conditions of the differential or integral methods of recording the radiant flux, that is, it can be relatively narrow or wide. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при совместной обработке видеосигналов цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) формируют результирующие видеосигналы на основе использования операций суммирования или вычитания видеосигналов между собой.5. The method according to p. 1, characterized in that in the joint processing of video signals of color television U R (t), U G (t) and U B (t), spectral television U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t) and thermal imaging U Δλ4 (t) and U Δλ5 (t) form the resulting video signals based on the operation of summing or subtracting video signals among themselves. 6. Способ по пп. 1 и 5 отличающийся тем, что видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) и сформированные результирующие видеосигналы при их отображении подают на входы R, G и В цветных видеоконтрольных устройств в различных сочетаниях и полярности на основе изменения коммутации и использования операций инверсии видеосигналов. 6. The method according to PP. 1 and 5 characterized in that the video signals of color television U R (t), U G (t) and U B (t), spectrozonal television U Δλ1 (t), U Δλ2 (t) and U Δλ3 (t) and thermal imaging U Δλ4 (t) and U Δλ5 (t) and the resulting resulting video signals, when displayed, are fed to the R, G and B inputs of color video monitoring devices in various combinations and polarity based on the change of switching and the use of video inversion operations.
RU2013124348/07A 2013-05-28 2013-05-28 Method of generating and displaying colour, spectrozonal and thermal image signals RU2546982C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013124348/07A RU2546982C2 (en) 2013-05-28 2013-05-28 Method of generating and displaying colour, spectrozonal and thermal image signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013124348/07A RU2546982C2 (en) 2013-05-28 2013-05-28 Method of generating and displaying colour, spectrozonal and thermal image signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013124348A RU2013124348A (en) 2014-12-10
RU2546982C2 true RU2546982C2 (en) 2015-04-10

Family

ID=53296718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013124348/07A RU2546982C2 (en) 2013-05-28 2013-05-28 Method of generating and displaying colour, spectrozonal and thermal image signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2546982C2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2633645C1 (en) * 2016-10-17 2017-10-16 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Thermal video information processing method and decisive device for determining object temperature at method implementation
CN107948733A (en) * 2017-12-04 2018-04-20 腾讯科技(深圳)有限公司 Method of video image processing and device, electronic equipment
RU2667369C1 (en) * 2017-09-22 2018-09-19 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method for processing thermal video information on board of spacecraft and displaying thereof on ground station
RU2679921C1 (en) * 2018-04-28 2019-02-14 Закрытое акционерное общество "ЭЛСИ" Method of forming digital spectrozonal television signals
RU2684900C2 (en) * 2017-06-30 2019-04-16 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (ЗАО "НИПК "Электрон") Method for producing color television image signals
RU2731880C1 (en) * 2020-01-20 2020-09-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of generating digital multispectral television signals
RU2767606C1 (en) * 2021-04-23 2022-03-18 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for processing and displaying signals of multispectral images
RU2767607C1 (en) * 2021-04-23 2022-03-18 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for generating signals of multispectral images
RU2800054C1 (en) * 2022-11-14 2023-07-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) Method for simultaneous registration of multispectral images

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267234C1 (en) * 2004-06-11 2005-12-27 ООО "НИИР-Радионет" Method for transferring synchronous television signals of multi-gradation images
RU2374783C1 (en) * 2008-05-04 2009-11-27 Закрытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский телевизионный институт" Method for generation and display of multispectral television signals
RU2455671C2 (en) * 2010-09-01 2012-07-10 Закрытое акционерное общество "МНИТИ", ЗАО "МНИТИ" Projecting device for displaying video on composite translucent screen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267234C1 (en) * 2004-06-11 2005-12-27 ООО "НИИР-Радионет" Method for transferring synchronous television signals of multi-gradation images
RU2374783C1 (en) * 2008-05-04 2009-11-27 Закрытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский телевизионный институт" Method for generation and display of multispectral television signals
RU2455671C2 (en) * 2010-09-01 2012-07-10 Закрытое акционерное общество "МНИТИ", ЗАО "МНИТИ" Projecting device for displaying video on composite translucent screen

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2633645C1 (en) * 2016-10-17 2017-10-16 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Thermal video information processing method and decisive device for determining object temperature at method implementation
RU2684900C2 (en) * 2017-06-30 2019-04-16 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (ЗАО "НИПК "Электрон") Method for producing color television image signals
RU2667369C1 (en) * 2017-09-22 2018-09-19 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method for processing thermal video information on board of spacecraft and displaying thereof on ground station
CN107948733A (en) * 2017-12-04 2018-04-20 腾讯科技(深圳)有限公司 Method of video image processing and device, electronic equipment
CN107948733B (en) * 2017-12-04 2020-07-10 腾讯科技(深圳)有限公司 Video image processing method and device and electronic equipment
RU2679921C1 (en) * 2018-04-28 2019-02-14 Закрытое акционерное общество "ЭЛСИ" Method of forming digital spectrozonal television signals
RU2731880C1 (en) * 2020-01-20 2020-09-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of generating digital multispectral television signals
RU2767606C1 (en) * 2021-04-23 2022-03-18 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for processing and displaying signals of multispectral images
RU2767607C1 (en) * 2021-04-23 2022-03-18 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for generating signals of multispectral images
RU2800054C1 (en) * 2022-11-14 2023-07-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) Method for simultaneous registration of multispectral images
RU2820168C1 (en) * 2023-05-22 2024-05-30 Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") Four-spectrum video surveillance system
RU2812874C1 (en) * 2023-07-27 2024-02-05 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" Method for generating and displaying television images in visible and near-infrared regions of spectrum

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013124348A (en) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2546982C2 (en) Method of generating and displaying colour, spectrozonal and thermal image signals
US10419693B2 (en) Imaging apparatus, endoscope apparatus, and microscope apparatus
JP5874116B2 (en) Image photographing apparatus and image photographing method
RU2543985C1 (en) Method of generating television image signals of different spectral regions
RU2604898C1 (en) Method of generating of multispectral video signals
JPH11509931A (en) Method and apparatus for measuring color
JP2018538753A (en) System and method for acquiring visible and near-infrared images with a single matrix sensor
CN101793671A (en) Uniform light source illumination variable color filter type multi-spectral imager
JP6010723B2 (en) Image photographing apparatus and image photographing method
JP2009005004A (en) Video display system
JP2019128295A5 (en)
RU2679921C1 (en) Method of forming digital spectrozonal television signals
US20150271406A1 (en) System for capturing scene and nir relighting effects in movie postproduction transmission
JP5108013B2 (en) Color imaging device, imaging device using the same, and filter
RU2374783C1 (en) Method for generation and display of multispectral television signals
Zheng An overview of night vision colorization techniques using multispectral images: From color fusion to color mapping
US7777786B2 (en) Method for calculating color correction
Tanriverdi et al. Hyperspectral imaging: Color reconstruction based on medical data
Skorka et al. Color correction for RGB sensors with dual-band filters for in-cabin imaging applications
RU2767607C1 (en) Method for generating signals of multispectral images
JPH06121325A (en) Color image pickup device
RU2767606C1 (en) Method for processing and displaying signals of multispectral images
Gebejes et al. Color and image characterization of a three CCD seven band spectral camera
JP4781825B2 (en) Imaging device
Heim et al. Low-light-level EMCCD color camera

Legal Events

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

Effective date: 20160529

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170619

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190529