RU2661491C1 - Method for generating a radio thermal image - Google Patents

Method for generating a radio thermal image Download PDF

Info

Publication number
RU2661491C1
RU2661491C1 RU2017102104A RU2017102104A RU2661491C1 RU 2661491 C1 RU2661491 C1 RU 2661491C1 RU 2017102104 A RU2017102104 A RU 2017102104A RU 2017102104 A RU2017102104 A RU 2017102104A RU 2661491 C1 RU2661491 C1 RU 2661491C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
elements
image
thermal image
radiometer
Prior art date
Application number
RU2017102104A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Клочко
Ольга Николаевна Макарова
Олег Анатольевич Янов
Original Assignee
Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод"
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 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" filed Critical Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод"
Priority to RU2017102104A priority Critical patent/RU2661491C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2661491C1 publication Critical patent/RU2661491C1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/887—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons
    • G01S13/888—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons through wall detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9004—SAR image acquisition techniques
    • G01S13/9005—SAR image acquisition techniques with optical processing of the SAR signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to passive radio-thermal-location systems (RTLS) for monitoring millimeter wavelengths, intended for generating a radio thermal image of objects in the field of view. Technical result is achieved by applying a method for generating a radio thermal image, which consists in scanning the survey zone by a radiometer antenna in azimuth and at elevation angle, forming the observation matrix Y according to the scanning results, its processing by the R1 recovery operator and obtaining matrix Y1= R1[Y] of the radio thermal image, wherein the radiometer is combined with the camera, which gives matrix X1 of the optical image of the field of view at the central position of the antenna. In matrix X1, the scale is replaced by correspondence to the scale of matrix Y1 and matrix X2, which, with the help of operator R2 is obtained and subjected to segmentation operations by contrast of the sum of the amplitudes of the corresponding elements of matrices Y1 and X2, taken with certain weight coefficients, and label matrix S = R2[Y1,X2] is obtained, where number s of the segment is assigned to each i-th, j-th element to which it belongs. Then, by averaging the elements of matrix Y1 with label s, the average radiometric amplitude of each s-th segment is determined and this amplitude is assigned to the elements of matrix X2 with the same label s, as a result according to matrix X2 a radiometric image matrix with an increased spatial resolution is obtained.
EFFECT: achieved technical result is an opportunity on the basis of a scanning radiometer to form a radio thermal image of the field of view with a spatial resolution corresponding to the dimensions of the elements of the desired image matrix.
1 cl

Description

Изобретение относится к пассивным радиотеплолокационным системам (РТЛС) наблюдения миллиметрового диапазона длин волн, предназначенным для формирования радиотеплового изображения объектов в зоне обзора.The invention relates to passive radiolocation systems (RTLS) for monitoring the millimeter wavelength range, intended for the formation of a thermal image of objects in the field of view.

Из уровня техники известны способы формирования радиотеплового изображения объектов в зоне обзора с помощью сканирующего радиометра, работающего в миллиметровом диапазоне длин волн и совмещенного с фотокамерой (Николаев А.Г., Перцов С.В. Радиотеплолокация (пассивная радиолокация). М.: Сов. радио, 1964, с. 335) и (Шарков Е.А. Радиотепловое дистанционное зондирование Земли: физические основы: в 2 т. / Т. 1. М.: ИКИ РАН, 2014, с. 544).The prior art methods of forming a thermal thermal image of objects in the field of view using a scanning radiometer operating in the millimeter wavelength range and combined with a camera (Nikolaev A.G., Pertsov S.V. Radiolocation (passive radar). M: Sov. radio, 1964, p. 335) and (Sharkov E.A. Radio-thermal remote sensing of the Earth: physical basis: in 2 volumes / T. 1. M .: IKI RAS, 2014, p. 544).

Известны способы формирования изображений с помощью сканирующей антенны, основанные на формировании матрицы наблюдений и обработки полученной матрицы с помощью методов восстановления изображений.Known methods for forming images using a scanning antenna based on the formation of a matrix of observations and processing the resulting matrix using image recovery methods.

Известен способ наблюдения за поверхностью и воздушной обстановкой на базе бортовой РЛС (патент RU №2284548, опубликовано 27.09.2006, МПК G01S 13/02 (2006.01). Способ наблюдения за поверхностью и воздушной обстановкой заключается в формировании матрицы радиолокационного изображения поверхности или воздушной обстановки в средах дальности, при этом за счет быстрого электронного переключения луча РЛС смещают луч по азимуту и углу места соответственно на величину n-й и m-й части ширины ДНА и обрабатывают полученные при каждом положении луча амплитуды отраженных сигналов путем их суммирования с весами, вычисленными заранее по определенной методике.A known method of monitoring the surface and air conditions on the basis of the airborne radar (patent RU No. 2284548, published September 27, 2006, IPC G01S 13/02 (2006.01). The method of monitoring the surface and air conditions consists in forming a matrix of a radar image of the surface or air situation in range media, while due to the fast electronic switching of the radar beam, the beam is shifted in azimuth and elevation, respectively, by the value of the nth and mth parts of the bottom of the beam and the reflection amplitudes obtained at each position of the beam are processed GOVERNMENTAL signals by summing them with weights calculated in advance by a certain method.

Известен способ наблюдения за воздушными объектами и поверхностью на базе бортовой РЛС (патент RU №2292060, опубликовано 20.01.2007, МПК G01S 13/02 (2006.01). Способ наблюдения за воздушными объектами и поверхностью на базе бортовой РЛС, основанный на работе в режиме реального луча с электронным сканированием, заключающийся в формировании матрицы радиолокационного изображения воздушной обстановки или поверхности в срезах дальности. При этом за счет быстрого электронного переключения луча РЛС смещают луч по азимуту и углу места построчно соответственно на величину n-й и m-й части ширины ДНА в зоне обзора, измеряют амплитуды сигналов отражения при каждом i-м, j-м положении луча и формируют из этих амплитуд матрицу измерений y'(i,j), суммарного канала, которую далее обрабатывают. Дополнительно формируют матрицу измерений y'(i,j), разностного канала, затем обрабатывают полученные матрицы для каждого i, j-ro положения луча, при этом элементы матриц y(i+k, j+1) и y'(i+k, j+1), взятые относительно i, j в окне размера M×N, суммируют с весами h(k,l) и h'(k,l), найденными заранее, и оценивают амплитуду x(i,j), соответствующую центральной m-й, n-й части ДНА при i-й, j-м положении луча, указанные операции повторяют для всех i, j в зоне обзора и тем самым получают матрицу оценок амплитуд представляющую восстановленное радиолокационное изображение воздушной обстановки или поверхности в заданных элементах дальности с повышенным в несколько раз разрешением по угловым координатам.A known method of monitoring airborne objects and the surface on the basis of the airborne radar (patent RU No. 2292060, published 01/20/2007, IPC G01S 13/02 (2006.01). A method of observing airborne objects and the surface on the basis of the airborne radar, based on real-time operation beam with electronic scanning, which consists in the formation of a matrix of a radar image of the air environment or surface in range slices.At the same time, due to the fast electronic switching of the beam, the radars shift the beam in azimuth and elevation line by line, respectively the magnitude of the n-th and m-th parts of the width of the BOTTOM in the field of view, measure the amplitudes of the reflection signals for each i-th, j-th position of the beam and form from these amplitudes a measurement matrix y '(i, j), of the total channel, which In addition, a measurement matrix is formed of y '(i, j), the difference channel, then the resulting matrices are processed for each i, j-ro of the beam position, while the elements of the matrices y (i + k, j + 1) and y' ( i + k, j + 1) taken relative to i, j in the M × N window, summarize with the weights h (k, l) and h '(k, l) found in advance, and estimate the amplitude x (i, j ) corresponding to the central the mth, nth parts of the DND at the i-th, j-th position of the beam, these operations are repeated for all i, j in the field of view and thereby obtain an amplitude estimation matrix representing the reconstructed radar image of the air environment or surface in the given elements range with a several times higher resolution in angular coordinates.

К недостаткам данных способов можно отнести то, что восстановить изображение с точностью до шага дискретизации матрицы изображения в этих способах не удается из-за наличия ошибок восстановления. Это выражается остаточной размытостью (нечеткостью) изображения.The disadvantages of these methods include the fact that to restore the image up to the discretization step of the image matrix in these methods is not possible due to the presence of recovery errors. This is expressed by the residual blur (fuzziness) of the image.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ формирования изображений в многоканальных РТЛС и РЛС (патент RU №2368917, опубликовано 27.09.2009, МПК G01S 13/89 (2006.01), который выбран в качестве прототипа. Способ формирования изображений в многоканальных РТЛС и РЛС применим и для одноканального радиометра. Алгоритмически данный способ заключается в следующем:Closest to the claimed method is a method of imaging in multichannel RTLS and radar (patent RU No. 2368917, published September 27, 2009, IPC G01S 13/89 (2006.01), which is selected as a prototype. The method of imaging in multichannel RTLS and radar is applicable and for a single-channel radiometer. Algorithmically, this method consists in the following:

1. Антенна радиометра построчно сканирует зону обзора. Съем данных в каждой строке производится с шагом дискретизации Δϕ по азимуту (по j), а переход к другой строке осуществляется с шагом Δθ по углу места (по i). Принятый на каждом i-м, j-м шаге сканирования сигнал проходит тракт первичной обработки и регистрируется в цифровой форме величиной y(i,j), подчиненной модели наблюдений вида:1. The radiometer antenna scans the line of sight line by line. Data is collected in each row with a sampling step Δϕ in azimuth (in j), and the transition to another row is performed in increments of Δθ in elevation (in i). The signal received at each i-th, j-th scanning step passes the primary processing path and is digitally recorded by the quantity y (i, j), subordinate to the observation model of the form:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Y={y(i,j)} - M×N-матрица радиотеплового изображения области D обзора; μ - нормирующий множитель; α(i,j) - аппаратная функция (АФ) описывающая действие диаграммы направленности антенны (ДНА) в i-х, j-х элементах дискретизации угла места θi и азимута ϕj, тракта первичной обработки и атмосферных влияний; x(i,j) - элементы искомого изображения, представляющие интенсивность электромагнитного поля излучения в i-м, j-м угловом направлении (в температурной шкале); p(i,j) - шумы аппаратуры; 2m+1 и 2n+1 - соответственно ширина ДНА по углу места и азимуту в количестве элементов дискретизации; числа М и N определяют размеры зоны обзора в количестве строк и столбцов искомой матрицы X={x{i,j)}.where Y = {y (i, j)} is the M × N matrix of the thermal thermal image of the viewing area D; μ is the normalizing factor; α (i, j) is a hardware function (AF) that describes the effect of the antenna pattern (ID) in the ith, jth sampling elements of the elevation angle θ i and azimuth ϕ j , the primary processing path and atmospheric influences; x (i, j) - elements of the desired image, representing the intensity of the electromagnetic radiation field in the i-th, j-th angular direction (in the temperature scale); p (i, j) are the noise of the equipment; 2m + 1 and 2n + 1 - respectively, the bottom width according to elevation and azimuth in the number of bins; the numbers M and N determine the size of the field of view in the number of rows and columns of the desired matrix X = {x {i, j)}.

2. Матрица Y подвергается операциям восстановления изображения с помощью оператора восстановления R1, то есть оценивания ненаблюдаемых величин x(i,j) на основе наблюдений y(i,j) и известной функции α(i,j) в пространственной или частотной областях [6, 7]: X1=R1[Y]. Результатом восстановления изображения области D является M×N-матрица Y1={y1(i,j)} оценок y1(i,j), подчиненных модели:2. The matrix Y is subjected to image reconstruction operations using the reconstruction operator R 1 , that is, estimating unobservable quantities x (i, j) based on observations y (i, j) and the well-known function α (i, j) in the spatial or frequency domains [ 6, 7]: X 1 = R 1 [Y]. The result of reconstructing the image of domain D is the M × N matrix Y 1 = {y 1 (i, j)} of estimates y 1 (i, j) subordinate to the model:

Figure 00000002
Figure 00000002

где μ1 - коэффициент усиления системы восстановления; - β(i,j) - функция рассеяния точки (ФРТ), описывающая остаточное искажение x(i,j) в (2ml+1)×(2n1+1)-окрестности i-й, j-й точки в силу ограниченной точности восстановления и низкого контраста в Y; p1(i,j) - остаточные шумы.where μ 1 is the gain of the recovery system; - β (i, j) is the point scattering function (PSF) describing the residual distortion x (i, j) in the (2m l +1) × (2n 1 +1) -neighborhood of the i-th, j-th point due to limited accuracy of restoration and low contrast in Y; p 1 (i, j) - residual noise.

Недостаток данного способа заключается в том, что пространственное разрешение полученного изображения (2), определяемое размером (2m1+1)×(2n1+1)-области определения ФРТ, при m1>0, n1>0 превышает размер 1×1 элемента (пикселя) матрицы радиотеплового изображения.The disadvantage of this method is that the spatial resolution of the obtained image (2), determined by the size of the (2m 1 +1) × (2n 1 +1) -region for determining the PSF, for m 1 > 0, n 1 > 0 exceeds the size 1 × 1 element (pixel) of the matrix of the thermal image.

Техническая проблема, решаемая созданием заявленного изобретения, заключается в том, что пространственное разрешение полученного изображения, определяемое размером (2m1+1)×(2n1+1)-области определения ФРТ, при m1>0, n1>0 превышает размер 1×1 элемента (пикселя) матрицы радиотеплового изображения.The technical problem solved by the creation of the claimed invention lies in the fact that the spatial resolution of the obtained image, determined by the size of the (2m 1 +1) × (2n 1 +1) -region for determining the PSF, for m 1 > 0, n 1 > 0 exceeds the size 1 × 1 element (pixel) of the matrix of the thermal image.

Технический результат направлен на обеспечение возможности на базе сканирующего радиометра формировать радиотепловое изображение зоны обзора с пространственным разрешением, соответствующим размерам элементов искомой матрицы изображения.The technical result is aimed at providing the possibility on the basis of a scanning radiometer to generate a thermal thermal image of the viewing area with a spatial resolution corresponding to the sizes of the elements of the desired image matrix.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается применением способа формирования радиотеплового изображения, который заключается в сканировании антенной радиометра зоны обзора по азимуту и углу места, формировании по результатам сканирования матрицы наблюдений Y, обработке матрицы Y оператором восстановления R1 и получении матрицы Y1=R1[Y] радиотеплового изображения. При этом способ отличается от прототипа тем, что радиометр совмещают с фотокамерой, которая дает матрицу Х1 оптического изображения зоны обзора при центральном положении антенны. В матрице Х1 меняют масштаб на соответствие масштабу матрицы Y1 и получают матрицу Х2, которую с помощью оператора R2 подвергают операциям сегментации по контрасту суммы амплитуд соответствующих элементов матриц Y1 и X2, взятых с определенными весовыми коэффициентами, и получают матрицу меток S=R2[Y1,X2], где каждому i-му, j-му элементу присвоен номер s сегмента, которому он принадлежит. Затем усреднением элементов матрицы Y1 с меткой s определяют среднюю радиометрическую амплитуду каждого s-го сегмента и присваивают эту амплитуду элементам матрицы Х2 с той же меткой s, в результате из матрицы Х2 получают матрицу радиотеплового изображения с повышенным пространственным разрешением.The technical result of the proposed technical solution is achieved by using the method of forming a thermal thermal image, which consists in scanning the antenna of the radiometer of the viewing area in azimuth and elevation, generating, according to the results of scanning, the observation matrix Y, processing the matrix Y by the recovery operator R 1 and obtaining the matrix Y 1 = R 1 [ Y] radio thermal image. In this case, the method differs from the prototype in that the radiometer is combined with a camera, which gives the matrix X 1 of the optical image of the field of view at the central position of the antenna. In the matrix X 1, the scale is changed to correspond to the scale of the matrix Y 1 and a matrix X 2 is obtained, which, using the operator R 2, is subjected to segmentation operations in contrast to the sum of the amplitudes of the corresponding elements of the matrices Y 1 and X 2 taken with certain weight coefficients, and a label matrix is obtained S = R 2 [Y 1 , X 2 ], where each i-th, j-th element is assigned the number s of the segment to which it belongs. Then, by averaging the elements of the matrix Y 1 with the label s, the average radiometric amplitude of each s-th segment is determined and this amplitude is assigned to the elements of the matrix X 2 with the same label s, as a result, a matrix of radio thermal image with increased spatial resolution is obtained from the matrix X 2 .

Алгоритмически способ осуществляется следующим образом:Algorithmically, the method is as follows:

1. В результате сканирования антенной радиометра зоны обзора по азимуту и углу места формируется матрица наблюдений Y с элементами y(i,j),

Figure 00000003
, отвечающими модели (1).1. As a result of scanning the antenna of the radiometer of the field of view in azimuth and elevation, an observation matrix Y with elements y (i, j) is formed,
Figure 00000003
corresponding to model (1).

2. Матрица Y подвергается операциям восстановления с помощью оператора восстановления R1, в результате получается матрица Y1=R1[Y] с элементами y1(i,j), отвечающими модели (2).2. The matrix Y is subjected to recovery operations using the recovery operator R 1 , as a result, a matrix Y 1 = R 1 [Y] with elements y 1 (i, j) corresponding to model (2) is obtained.

3. При центральном положении антенны с помощью совмещенной с радиометром фотокамеры получается матрица Х1 оптического изображения зоны обзора с элементами x1(i,j),

Figure 00000004
, где M1=k⋅M, N1=k⋅N, k - масштабный множитель (целое число).3. With the central position of the antenna using a camera combined with a radiometer, the matrix X 1 of the optical image of the viewing area with elements x 1 (i, j) is obtained,
Figure 00000004
, where M 1 = k⋅M, N 1 = k⋅N, k is the scale factor (integer).

4. Матрица Х1 приводится в соответствие масштабу матрицы Y1, в результате получается матрица Х2 с элементами x2(i,j), вычисляемыми по формуле:4. The matrix X 1 is brought into correspondence with the scale of the matrix Y 1 , the result is a matrix X 2 with elements x 2 (i, j), calculated by the formula:

Figure 00000005
.
Figure 00000005
.

5. Полученная матрица Х2 сегментируется (Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. М.: Техносфера, 2006.? с. 616) с помощью оператора сегментации R2: S=R2[Y1,X2] по контрасту суммы амплитуд w1y1(i,j)+w2x2(i,j) соответствующих элементов матриц Y1 и Х2, взятых с весовыми коэффициентами w1≥0 и w2≥0, w2=1-w1, где w1 зависит от контраста изображения объектов в матрице Y1. В результате получается матрица S={S(i,j)},

Figure 00000006
, где S(i,j) - номер сегмента, которому принадлежат соответствующие i-e, j-е элементы матриц Y1 и Х2.5. The resulting matrix X 2 is segmented (Gonzalez R., Woods R., Eddins S. Digital image processing in MATLAB. M .: Technosphere, 2006.? P. 616) using the segmentation operator R 2 : S = R 2 [ Y 1 , X 2 ] in contrast, the sum of the amplitudes w 1 y 1 (i, j) + w 2 x 2 (i, j) of the corresponding elements of the matrices Y 1 and X 2 taken with weight coefficients w 1 ≥0 and w 2 ≥ 0, w 2 = 1-w 1 , where w 1 depends on the contrast of the image of objects in the matrix Y 1 . As a result, we obtain the matrix S = {S (i, j)},
Figure 00000006
, where S (i, j) is the number of the segment to which the corresponding ie, jth elements of the matrices Y 1 and X 2 belong.

6. Для каждого s-го сегмента вычисляется средняя радиометрическая амплитуда

Figure 00000007
на основе i-x, j-x элементов y1(i,j) матрицы Y1 сметкой s:6. For each s-th segment, the average radiometric amplitude is calculated
Figure 00000007
based on ix, jx elements y 1 (i, j) of the matrix Y 1 with s:

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

где ns - количество элементов с меткой s.where n s is the number of elements labeled s.

7. Всем элементам x2(i,j) матрицы Х2 с меткой s присваивается амплитуда

Figure 00000009
. В результате формируется матрица Х2={x2(i,j)},
Figure 00000010
радиотеплового изображения с повышенным пространственным разрешением, элементы x2(i,j) которой отвечают модели (3).7. All elements x 2 (i, j) of the matrix X 2 with label s are assigned the amplitude
Figure 00000009
. As a result, the matrix X 2 = {x 2 (i, j)} is formed,
Figure 00000010
radio thermal image with increased spatial resolution, the elements x 2 (i, j) of which correspond to the model (3).

Предлагаемый способ формирования радиотеплового изображения позволяет на базе сканирующего радиометра формировать радиотепловое изображение зоны обзора с пространственным разрешением, соответствующим размерам элементов искомой матрицы изображения. Тем самым обеспечивается формирование четкой тепловой карты зоны обзора и объектов наблюдения. Способ применим в существующих радиометрических системах.The proposed method for generating a thermal thermal image allows one to form a thermal thermal image of a viewing area with a spatial resolution based on a scanning radiometer corresponding to the sizes of the elements of the desired image matrix. This ensures the formation of a clear heat map of the viewing area and objects of observation. The method is applicable to existing radiometric systems.

Claims (1)

Способ формирования радиотеплового изображения, заключающийся в сканировании антенной радиометра зоны обзора по азимуту и углу места, формировании по результатам сканирования матрицы наблюдений Y, обработке матрицы Y оператором восстановления R1 и получении матрицы Y1=R1[Y] радиотеплового изображения, отличающийся тем, что радиометр совмещают с фотокамерой, которая дает матрицу Х1 оптического изображения зоны обзора при центральном положении антенны, в матрице Х1 меняют масштаб на соответствие масштабу матрицы Y1 и получают матрицу Х2, которую с помощью оператора R2 подвергают операциям сегментации по контрасту суммы амплитуд соответствующих элементов матриц Y1 и Х2, взятых с определенными весовыми коэффициентами, и получают матрицу меток S=R2[Yl,X2], где каждому i-му, j-му элементу присвоен номер s сегмента, которому он принадлежит, затем усреднением элементов матрицы Y1 с меткой s определяют среднюю радиометрическую амплитуду каждого s-го сегмента и присваивают эту амплитуду элементам матрицы Х2 с той же меткой s, в результате из матрицы Х2 получают матрицу радиотеплового изображения с повышенным пространственным разрешением.The method of forming a thermal image, which consists in scanning the antenna radiometer of the viewing area in azimuth and elevation, forming, according to the results of scanning, the observation matrix Y, processing the matrix Y by the restore operator R 1, and obtaining the matrix Y 1 = R 1 [Y] of the thermal image, characterized in that the radiometer is combined with the camera, which gives the matrix X 1 of the optical image of the viewing area with the center position of the antenna, in the matrix X 1 change the scale to match the scale of the matrix Y 1 and get the matrix X 2 , which, with the help of the operator R 2, is subjected to contrast segmentation operations by the sum of the amplitudes of the corresponding elements of the matrices Y 1 and X 2 taken with certain weight coefficients, and a label matrix S = R 2 [Y l , X 2 ] is obtained, where each i-th the jth element is assigned the number s of the segment to which it belongs, then by averaging the elements of the matrix Y 1 with the label s, the average radiometric amplitude of each sth segment is determined and this amplitude is assigned to the elements of the matrix X 2 with the same label s, as a result of the matrix X 2 get a thermal thermal matrix high spatial resolution images.
RU2017102104A 2017-01-23 2017-01-23 Method for generating a radio thermal image RU2661491C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017102104A RU2661491C1 (en) 2017-01-23 2017-01-23 Method for generating a radio thermal image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017102104A RU2661491C1 (en) 2017-01-23 2017-01-23 Method for generating a radio thermal image

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2661491C1 true RU2661491C1 (en) 2018-07-17

Family

ID=62917205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017102104A RU2661491C1 (en) 2017-01-23 2017-01-23 Method for generating a radio thermal image

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2661491C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713731C1 (en) * 2019-07-01 2020-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method of generating radio heat imaging of objects

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5072226A (en) * 1990-06-07 1991-12-10 Hughes Aircraft Company Radiometer system incorporating a cylindrical parabolic reflector and minimum redundancy array feed
JPH08240623A (en) * 1995-03-07 1996-09-17 Mitsubishi Electric Corp Interferometer-type microwave radiometer
WO2005101053A3 (en) * 2004-04-14 2006-10-26 Safeview Inc Surveilled subject imaging with object identification
EP1705501B1 (en) * 2005-03-24 2009-04-08 Agilent Technologies, Inc. Scanning panel and method of capturing a microwave image
RU2368917C1 (en) * 2007-12-21 2009-09-27 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method of forming images in multichannel radio-thermal locator station and radar station
RU2379707C1 (en) * 2008-04-22 2010-01-20 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method for surface observation by onboard radio-ir-radar connected with radar
RU2379706C2 (en) * 2008-03-28 2010-01-20 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method to increase resolution of radio-and ir-images

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5072226A (en) * 1990-06-07 1991-12-10 Hughes Aircraft Company Radiometer system incorporating a cylindrical parabolic reflector and minimum redundancy array feed
JPH08240623A (en) * 1995-03-07 1996-09-17 Mitsubishi Electric Corp Interferometer-type microwave radiometer
WO2005101053A3 (en) * 2004-04-14 2006-10-26 Safeview Inc Surveilled subject imaging with object identification
EP1705501B1 (en) * 2005-03-24 2009-04-08 Agilent Technologies, Inc. Scanning panel and method of capturing a microwave image
RU2368917C1 (en) * 2007-12-21 2009-09-27 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method of forming images in multichannel radio-thermal locator station and radar station
RU2379706C2 (en) * 2008-03-28 2010-01-20 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method to increase resolution of radio-and ir-images
RU2379707C1 (en) * 2008-04-22 2010-01-20 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method for surface observation by onboard radio-ir-radar connected with radar

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713731C1 (en) * 2019-07-01 2020-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method of generating radio heat imaging of objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6920198B2 (en) An imaging radar sensor that measures objects in the vertical direction by forming a digital beam in the horizontal direction and comparing the phases of offset transmitters.
JP6349937B2 (en) Fluctuation detection apparatus, fluctuation detection method, and fluctuation detection program
US8125370B1 (en) Polarimetric synthetic aperture radar signature detector
Almar et al. Wave-derived coastal bathymetry from satellite video imagery: A showcase with Pleiades persistent mode
JP6349938B2 (en) Measuring point information providing apparatus, fluctuation detecting apparatus, method and program
EP2413158B1 (en) A method for monitoring terrain and man-made feature displacements using ground-based synthetic aperture radar (GBSAR) data
US20100045513A1 (en) Stability monitoring using synthetic aperture radar
RU2589737C1 (en) Method for extraction from doppler portraits of aerial objects identification features using superresolution method
Zhang et al. A clustering approach for detection of ground in micropulse photon-counting LiDAR altimeter data
Yurovskaya et al. Ocean surface current retrieval from space: The Sentinel-2 multispectral capabilities
Tilly et al. Terrestrial laser scanning for plant height measurement and biomass estimation of maize
Farrell et al. Sea-ice freeboard retrieval using digital photon-counting laser altimetry
d’Alessandro et al. Interferometric ground cancellation for above ground biomass estimation
Li et al. Cross-correlation stacking for robust offset tracking using SAR image time-series
RU2661491C1 (en) Method for generating a radio thermal image
Hosseiny et al. Structural displacement monitoring using ground-based synthetic aperture radar
RU2379706C2 (en) Method to increase resolution of radio-and ir-images
Afanasiev et al. Estimation of the integral wind velocity and turbulence in the atmosphere from distortions of optical images of naturally illuminated objects
RU2379707C1 (en) Method for surface observation by onboard radio-ir-radar connected with radar
Al-Ibadi et al. DEM extraction of the basal topography of the Canadian archipelago ICE caps via 2D automated layer-tracker
Raj et al. Velocity-ISAR: On the application of ISAR techniques to multichannel SAR imaging
RU2614041C1 (en) Method for generating image of the ground surface in radar station with antenna aperture synthesis
RU2316786C1 (en) Mode of observation over the surface and air situation on a multi-channel radar basis
André et al. Spatially variant incoherence trimming for improved bistatic SAR CCD
Henry et al. Dynamic estimation of the yield in precision viticulture from mobile millimeter-wave radar systems

Legal Events

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

Effective date: 20200124