RU2629880C1 - Method for determining ground object contrast - Google Patents
Method for determining ground object contrast Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629880C1 RU2629880C1 RU2016105860A RU2016105860A RU2629880C1 RU 2629880 C1 RU2629880 C1 RU 2629880C1 RU 2016105860 A RU2016105860 A RU 2016105860A RU 2016105860 A RU2016105860 A RU 2016105860A RU 2629880 C1 RU2629880 C1 RU 2629880C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- observation
- background
- contrast
- determining
- observed object
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 1
- 239000011120 plywood Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010845 search algorithm Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/48—Photometry, e.g. photographic exposure meter using chemical effects
- G01J1/52—Photometry, e.g. photographic exposure meter using chemical effects using photographic effects
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области испытаний приборов наблюдения и прицеливания, а именно к способам измерения контраста между объектом наблюдения и фоновым образованием, и может быть использовано при проведении испытаний приборов наблюдения и прицеливания вооружения военной техники, а также при разработке и испытаниях средств маскировки и образцов вооружения и военной техники в видимом диапазоне длин волн электромагнитного излучения.The invention relates to the field of testing observation and aiming devices, and in particular, to methods for measuring the contrast between the object of observation and the background formation, and can be used in testing devices for monitoring and aiming the armament of military equipment, as well as in the development and testing of camouflage means and weapons samples and military equipment in the visible wavelength range of electromagnetic radiation.
Широко известно, что одним из важнейших параметров приборов наблюдения и прицеливания является дальность обнаружения, распознавания или идентификации целей (далее - дальность разведки). Значения указанных дальностей обуславливаются характеристиками самих приборов, состоянием внешней среды, типом (яркостью) фонового образования, на который проецируется объект наблюдения, а также отражательной способностью цели (объекта наблюдения). Наряду с другими факторами (освещенность на местности, коэффициент направленности освещенности, прозрачность атмосферы), видимый контраст между целью и фоном является одним из важнейших параметров, определяющих предельную дальность и время разведки объекта наблюдения (см. Н.П. Травникова. Эффективность визуального поиска. М. «Машиностроение, 1985, 128 с.).It is widely known that one of the most important parameters of surveillance and aiming devices is the range of detection, recognition or identification of targets (hereinafter - the reconnaissance range). The values of the indicated ranges are determined by the characteristics of the devices themselves, the state of the external environment, the type (brightness) of the background formation onto which the object of observation is projected, and also the reflectivity of the target (object of observation). Along with other factors (illumination in the area, directivity coefficient of illumination, transparency of the atmosphere), the apparent contrast between the target and the background is one of the most important parameters that determine the maximum range and time of reconnaissance of the object of observation (see N.P. Travnikova. Effectiveness of visual search. M. "Engineering, 1985, 128 pp.).
На практике состояние фонового образования и параметры внешней среды во время проведения испытаний, которые могут занимать длительное время, не остаются постоянными и могут быстро изменяться в широких пределах, что априори приводит к изменению контраста между фоном и объектом наблюдения. В связи с этим при испытаниях набирают определенный статистический материал по дальности разведки целей, получаемый в различных условиях внешней среды и контраста между фоном и объектом наблюдения, который используется для приведения результатов натурных испытаний к нормированным условиям, задаваемым в требованиях на испытуемый прибор. Точность измерения контраста между фоном и объектом наблюдения фактически определяет точность его разведки.In practice, the state of the background formation and environmental parameters during the tests, which can take a long time, do not remain constant and can quickly change over a wide range, which a priori leads to a change in the contrast between the background and the object of observation. In this regard, during the tests, certain statistical material is collected on the range of target reconnaissance, obtained under various environmental conditions and the contrast between the background and the object of observation, which is used to bring the results of field tests to normalized conditions specified in the requirements for the device under test. The accuracy of measuring the contrast between the background and the object of observation actually determines the accuracy of its reconnaissance.
Широко известен способ определения контраста между фоном и объектом наблюдения, заключающийся в установке рядом с целью фанерных щитков с известными коэффициентами отражения. Путем перебора щитков подбирается пара щитков, наиболее близких по яркости к объекту наблюдения и фону, затем по известному выражению рассчитывается видимый контраст между ними.A widely known method for determining the contrast between the background and the object of observation is to install plywood shields with known reflection coefficients next to the target. By sorting the shields, a pair of shields is selected that are closest in brightness to the object of observation and the background, then the apparent contrast between them is calculated by a known expression.
Недостатками указанного способа являются:The disadvantages of this method are:
- нестабильность отражательной способности щитков, обусловленной влиянием внешних воздействующих факторов (влаги, пыли, осадков, трения при перевозках, старения самих щитков);- instability of the reflectivity of the shields due to the influence of external factors (moisture, dust, precipitation, friction during transportation, aging of the shields themselves);
- ограниченным количеством щитков и невозможностью точного подбора соответствующего щитка;- a limited number of shields and the inability to accurately select the appropriate shield;
- необходимость перевозки щитков к объекту наблюдения транспортным средством;- the need to transport shields to the object of observation by a vehicle;
- принципиальная невозможность определения контраста в момент определения дальности разведки объекта наблюдения, что обусловлено длительным временем подбора соответствующих щитков при нестабильных условиях внешней среды и приводит к искажению результатов измерений.- the fundamental impossibility of determining the contrast at the time of determining the range of reconnaissance of the object of observation, due to the long time it takes to select the appropriate shields under unstable environmental conditions and leads to a distortion of the measurement results.
Известен способ измерения контраста яркомером (см. ГОСТ P 50772-95 «Приборы ночного видения электронно-оптические», М., Госстандарт России, 1996), заключающийся в измерении с близкого (несколько метров) расстояния яркости объекта наблюдения и фонового образования в соответствии с методикой проведения измерений с последующим расчетом видимого контраста по выражениюA known method of measuring contrast with a bright meter (see GOST P 50772-95 “Electron-optical night-vision devices”, M., Gosstandart of Russia, 1996), which consists in measuring from a close (several meters) the brightness distance of the object of observation and background formation in accordance with measurement procedure followed by the calculation of the apparent contrast by expression
где Bo - яркость объекта наблюдения;where B o is the brightness of the object of observation;
ВФ - средняя яркость фона, прилегающего к объекту.In f - the average brightness of the background adjacent to the object.
При этом измерение яркости объекта наблюдения производится точечно в его центре, а яркость прилегающего фона измеряется дискретно в 4-х точках фона, расположенных по периметру объекта с последующим осреденением результатов измерений.In this case, the brightness of the observation object is measured pointwise in its center, and the brightness of the adjacent background is measured discretely at 4 background points located around the perimeter of the object with subsequent averaging of the measurement results.
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- низкая точность определения контраста объекта в видимом диапазоне длин волн электромагнитного излучения, обусловленная ограниченным количеством точек, в которых измеряется яркость, и большой продолжительностью времени измерений в условиях изменяющейся освещенности, прозрачности атмосферы, коэффициента направленности освещенности;- low accuracy in determining the contrast of an object in the visible wavelength range of electromagnetic radiation, due to the limited number of points at which the brightness is measured, and the long duration of the measurements under conditions of varying illumination, transparency of the atmosphere, and directivity coefficient of illumination;
- измерение яркости объекта наблюдения и фона принципиально не могут быть выполнены в момент определения дальности разведки цели на фактической дальности расположения испытуемого прибора;- measurement of the brightness of the object of observation and background cannot fundamentally be performed at the time of determining the target reconnaissance range at the actual range of the device under test;
- сложность проведения измерений;- the complexity of the measurements;
- необходимость доставки яркомера к объекту наблюдения для проведения измерений.- the need to deliver a bright meter to the object of observation for measurements.
Наиболее близким по технической сущности является способ определения контраста подводных объектов, находящихся на дне водной среды и используемый в системах технического зрения подводных роботов для решения задач их распознавания по имеющейся информации в базе данных, включающий операции одновременного фотографирования подводной фотокамерой объекта на дне и окружающего его фона с последующим определением средних значений яркости объекта и фона и вычисления контраста по выражению (1) (см. С.В. Сай, Н.Ю. Сорокин, В.В. Бородулин, Д.С. Черемис, Алгоритм поиска и распознавания искусственных объектов подводных изображений, ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ, ВЕСТНИК ТОГУ. 2012. №3(26)).The closest in technical essence is the method for determining the contrast of underwater objects located at the bottom of the aquatic environment and used in the systems of technical vision of underwater robots to solve the problems of their recognition by the available information in the database, including the operation of simultaneously photographing an underwater camera of an object at the bottom and its background with the subsequent determination of the average values of the brightness of the object and background and calculating the contrast using expression (1) (see S.V. Sai, N.Yu. Sorokin, V.V. Borodulin, D.S. Cheremi , Search algorithm and recognition of man-made objects underwater images, computer science, computer facilities and management, PNU HERALD. 2012. №3 (26)).
Недостатками указанного способа применительно к способу определения контраста наземных объектов при определении предельной дальности разведки цели прибором наблюдения (прицеливания) являются:The disadvantages of this method in relation to the method for determining the contrast of ground objects when determining the maximum range of target reconnaissance by a monitoring device (aiming) are:
- в способе не указаны дальности и направления фотографирования объекта и фона, размеры регистрируемого и обрабатываемого фонового образования, что может внести существенную ошибку в определении среднего значения яркости фона и, как следствие, значения контраста между фоном и объектом;- the method does not indicate the range and direction of photographing the object and background, the size of the recorded and processed background formation, which can introduce a significant error in determining the average value of the background brightness and, as a result, the contrast value between the background and the object;
- параметры приземного слоя атмосферы (прозрачность, освещенность и ее коэффициент направленности), в отличие от водной среды, являются более нестабильными и могут быстро меняться в течение короткого промежутка времени, что приводит к изменению контраста между объектом наблюдения и фоном;- the parameters of the surface layer of the atmosphere (transparency, illumination and its directivity), in contrast to the aquatic environment, are more unstable and can quickly change over a short period of time, which leads to a change in the contrast between the object of observation and the background;
- фон, на который проецируется объект наблюдения, также не остается постоянным при определении предельной дальности разведки, так как испытуемый прибор наблюдения (в соответствии с методикой испытаний) должен перемещаться или к объекту наблюдения, или от него, что приводит к смене фонового образования за ним, и, как следствие, к изменению контраста между фоном и объектом.- the background onto which the observation object is projected also does not remain constant when determining the maximum reconnaissance range, since the tested monitoring device (in accordance with the test procedure) must move either to or from the observation object, which leads to a change in the background formation behind it , and, as a result, to a change in the contrast between the background and the object.
Указанные факторы, в отличие от прототипа, требуют проводить регистрацию (фотографирование) объекта наблюдения с фоном именно в момент определения предельной дальности разведки наземного объекта наблюдения с того же направления и дальности, где был установлен прибор наблюдения, с ограничением размера окружающего объект наблюдения фонового образования.These factors, unlike the prototype, require the registration (photographing) of the observation object with the background exactly at the time of determining the maximum reconnaissance range of the ground observation object from the same direction and range as the observation device was installed, with a limitation on the size of the background formation surrounding the observation object.
Целью изобретения является повышение точности определения контраста наземного объекта с фоновым образованием.The aim of the invention is to increase the accuracy of determining the contrast of a ground object with a background formation.
Сущность изобретения заключается в следующем. В соответствии с методикой определения предельной дальности разведки наземного объекта испытуемый прибор наблюдения (установленный на подвижной платформе), перемещают к объекту наблюдения или от него. Оператор наблюдает объект через прибор и при установлении предельной дальности разведки объекта докладывает испытателю. После доклада оператора производят фотографирование объекта наблюдения и фонового образования вокруг него цифровой фотокамерой в оттенках серого. При этом фотографирование производят с места установки прибора наблюдения.The invention consists in the following. In accordance with the methodology for determining the maximum reconnaissance range of a ground-based object, the test observation device (mounted on a movable platform) is moved to or from the observation object. The operator observes the object through the device and when setting the maximum range of reconnaissance of the object reports to the tester. After the operator’s report, they photograph the object under observation and the background formation around it with a digital camera in shades of gray. In this case, photographing is carried out from the installation site of the observation device.
Полученное цифровое изображение в оттенках серого переносят с устройства памяти фотоаппарата в память компьютера, программой обработки изображения выделяют (см. рисунок) контуры объекта наблюдения 1 и прилегающего к нему фонового образования 2, ограниченного прямоугольником с размерами, в два раза превышающими наибольшую высоту и ширину объекта наблюдения. Центр прямоугольника совмещают с центром объекта наблюдения. Компьютерная программа рассчитывает средние значения яркости пикселей в пределах границ выделенных площадей объекта и фона и определяет контраст объекта наблюдения с фоновым образованием по выражению (1).The resulting digital image in shades of gray is transferred from the camera’s memory device to the computer’s memory, the image processing program allocates (see figure) the contours of the
Предлагаемый способ может быть реализован с использованием цифрового фотоаппарата высокого разрешения с длиннофокусным объективом и обычного персонального компьютера со специальным программным обеспечением.The proposed method can be implemented using a high-resolution digital camera with a telephoto lens and a conventional personal computer with special software.
Преимуществами заявляемого способа перед известными техническими решениями являются:The advantages of the proposed method over the known technical solutions are:
- оперативность измерений;- measurement efficiency;
- повышенная точность определения контраста объекта наблюдения с фоновым образованием по сравнению с прототипом за счет: измерения яркости фона в ограниченной зоне, прилегающей непосредственно к объекту наблюдения; привязки момента времени фотографирования объекта наблюдения с фоном к моменту времени определения предельной дальности разведки и местоположению испытуемого прибора наблюдения;- increased accuracy in determining the contrast of the object of observation with a background formation in comparison with the prototype due to: measuring the brightness of the background in a limited area adjacent directly to the object of observation; binding the time point of photographing the observation object with the background to the time point of determining the maximum reconnaissance range and the location of the test observation device;
- сокращение трудоемкости и времени измерения яркости объекта наблюдения и фонового образования, фактически ограниченного временем получения цифрового кадра изображения.- reducing the complexity and time of measuring the brightness of the object of observation and background formation, actually limited by the time of obtaining a digital image frame.
Заявленный способ определения контраста наземного объекта был практически апробирован при проведении испытаний приборов наблюдения и прицеливания комплекса вооружения зарубежных боевых бронированных машин типа «Фречия» и «Кентавр» с использованием цифровой видеокамеры Levenhuk Т510 NG с длиннофокусным телескопом BRESSER Messier R-127S 127/635 с линзой Барлоу Bresser SA 5х.The claimed method for determining the contrast of a ground-based object was practically tested when testing surveillance devices and aiming the armament complex of foreign combat armored vehicles of the Frechia and Centaur type using a Levenhuk T510 NG digital video camera with a BRESSER Messier R-127S 127/635 telephoto lens with a lens Barlow Bresser SA 5x.
Преимущества заявляемого способа расширяют возможности проведения испытаний приборов наблюдения и прицеливания и средств маскировки образцов вооружения и военной техники, обеспечивают повышение точности определения дальности разведки наземных объектов наблюдения, сокращение трудоемкости, стоимости и времени проведения испытаний и, в целом, обеспечивают автоматизацию процесса обработки данных по определению контраста.The advantages of the proposed method expand the capabilities of testing surveillance and aiming devices and camouflage weapons and military equipment, provide improved accuracy in determining the range of reconnaissance of ground surveillance objects, reduce the complexity, cost and time of testing and, in general, provide automation of the data processing by definition contrast.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105860A RU2629880C1 (en) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | Method for determining ground object contrast |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105860A RU2629880C1 (en) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | Method for determining ground object contrast |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2629880C1 true RU2629880C1 (en) | 2017-09-04 |
Family
ID=59797453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016105860A RU2629880C1 (en) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | Method for determining ground object contrast |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2629880C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4170025A (en) * | 1978-06-06 | 1979-10-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Low contrast measurement apparatus |
| RU2378625C2 (en) * | 2008-03-03 | 2010-01-10 | Федеральное государственное учреждение "24 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" | Method of measurement of brightness characteristics of objects in optical band of spectrum and device for its implementation |
| RU2013152477A (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | METHOD FOR DETERMINING OBJECT CONTRAST IN THE VISIBLE RANGE OF LENGTH OF OPTICAL RADIATION WAVES |
-
2016
- 2016-02-19 RU RU2016105860A patent/RU2629880C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4170025A (en) * | 1978-06-06 | 1979-10-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Low contrast measurement apparatus |
| RU2378625C2 (en) * | 2008-03-03 | 2010-01-10 | Федеральное государственное учреждение "24 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" | Method of measurement of brightness characteristics of objects in optical band of spectrum and device for its implementation |
| RU2013152477A (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | METHOD FOR DETERMINING OBJECT CONTRAST IN THE VISIBLE RANGE OF LENGTH OF OPTICAL RADIATION WAVES |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| С.В. Сай и др. "Алгоритм поиска и распознавания искусственных объектов подводных изображений" ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ, ВЕСТНИК ТОГУ, No 3(26), 2012 г., стр. 67-74. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2609434C2 (en) | Detection of objects arrangement and location | |
| US5477332A (en) | Digital image system and method for determining surface reflective and refractive characteristics of objects | |
| US11714024B2 (en) | Vision-based fatigue crack detection using feature tracking | |
| Yang et al. | A total sky cloud detection method using real clear sky background | |
| CN113125458A (en) | Method and system for inspecting and evaluating coating state of steel structure | |
| US10321114B2 (en) | Testing 3D imaging systems | |
| CN105953741B (en) | System and method for measuring local geometric deformation of steel structure | |
| US9646388B2 (en) | Integrated image distortion correction with motion compensated integration | |
| RU2492477C1 (en) | Method and device for determining volume of stack of round timber located on vehicle | |
| CN104236457A (en) | Digital speckle measuring device using infrared sources as speckle target and measuring method | |
| Yang et al. | An RGB channel operation for removal of the difference of atmospheric scattering and its application on total sky cloud detection | |
| Ioli et al. | UAV photogrammetry for metric evaluation of concrete bridge cracks | |
| Balali et al. | Image-based retro-reflectivity measurement of traffic signs in day time | |
| RU2629880C1 (en) | Method for determining ground object contrast | |
| KR102263029B1 (en) | Risk level estimation method for fire damaged structure | |
| CN113030968A (en) | Method and device for extracting DEM (digital elevation model) based on CSAR (model adaptive noise reduction) mode and storage medium | |
| RU2536082C1 (en) | Method of search and detection of small low-radiating moving radiation sources against spatial non-uniform background by optical-electronic devices | |
| CN109029366B (en) | Method for measuring horizontal drift rate of algae spots through aircraft shooting | |
| Gašparović et al. | Testing of image quality parameters of digital cameras for photogrammetric surveying with unmanned aircrafts | |
| CN106053466A (en) | Device and method for estimating soil structural evolution online in real time based on unmanned aerial vehicle | |
| RU2789602C1 (en) | Method for determining the modulation transfer function of digital optoelectronic earth remote sensing systems | |
| CN110929691A (en) | Ice layer detection method, device, equipment and readable storage medium | |
| Ono et al. | Robust detection of surface anomaly using LiDAR point cloud with intensity | |
| RU2789603C1 (en) | Method for determining the modulation transfer function of aircraft digital optoelectronic systems | |
| Legenkiy et al. | Specific RCS for on-ground radiolocation target |