RU2679921C1 - Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов - Google Patents
Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679921C1 RU2679921C1 RU2018116286A RU2018116286A RU2679921C1 RU 2679921 C1 RU2679921 C1 RU 2679921C1 RU 2018116286 A RU2018116286 A RU 2018116286A RU 2018116286 A RU2018116286 A RU 2018116286A RU 2679921 C1 RU2679921 C1 RU 2679921C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- max
- digital
- spectrozonal
- codes
- television signals
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области спектрозонального телевидения, использующего регистрацию отраженного или излученного потока в нескольких зонах области оптического спектра. Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов заключается в выделении оптическим путем из светового потока в общем λ÷λспектральном интервале n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ÷λ, λ÷λ, …, λ÷λ, где λ<λ…<λ<λ, в формировании электрических сигналов, пропорциональных яркости света в элементах спектрозональных изображений, преобразовании их в соответствующие цифровые коды U, U…Uи вычислении разности цифровых кодов U=U-U, U=U-U, …, U=U-U. Выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, соответствующих узким зонам регистрации λ÷λ, λ+λ, …, λ÷λ, формируют в соответствии с выражениями,где U- максимально возможное значение цифрового кода. Технический результат заключается в повышении точности формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов за счет сохранения формы выходного сигнала и его полярности в случае отрицательной разности между сравниваемыми цифровыми кодами соответственно. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области спектрозонального телевидения, использующего регистрацию отраженного или излученного потока в нескольких зонах оптического спектра.
Известен способ формирования спектрозональных телевизионных сигналов, описанный в статье Ю.Б. Зубарева, Ю.С. Сагдуллаева, Т.Ю. Сагдуллаева «Спектрозональные методы и системы в космическом телевидении», журнал «Вопросы радиоэлектроники», серия «Техника телевидения», вып. 1, 2009 г., с. 47-64, заключающийся в получении электрических сигналов U1, U2…Un для соответствующих элементов спектрозональных изображений, пропорциональных яркости света в каждом из n световых потоков, выделяемых оптическим путем в соответствующих узких зонах регистрации Δλ1, Δλ2, …Δλn.
Недостатком данного способа является сложность в реализации из-за необходимости применения дорогостоящих узкополосных интерференционных фильтров.
Известен способ формирования спектрозональных видеосигналов. Данный способ включает в себя регистрацию отраженного или излученного потока в нескольких зонах оптического спектра. При этом после расщепления входного лучистого потока на два идентичных потока, каждый из них пропускают через широкополосные оптические фильтры ОФ1 и ОФ2. Причем спектральная характеристика первого ОФ1 охватывает широкий спектральный участок от λ1 до λi, а спектральная характеристика второго ОФ2 охватывает широкий спектральный участок от λ1 до λi+1, которые удовлетворяют условию по ширине зоны регистрации в виде (λi+1-λ1)>(λi-λ1). Затем преобразуют лучистые потоки и осуществляют формирование двух спектрозональных видеосигналов U1(λ) и U2(λ). Выполняют операцию вычитания первого зонального сигнала из второго и формируют амплитудные значения третьего зонального сигнала U3(λ), которые соответствуют более узкой зоне регистрации (λi+1-λi). После чего обрабатывают полученные спектрозональные видеосигналы и анализируют их (пат. РФ №2604898, от 26.06.2015).
Недостатком рассмотренного способа является необходимость расщепления входного лучистого потока на два идентичных потока, что приводит к уменьшению светового потока в спектрозональных каналах и, как следствие к уменьшению чувствительности системы.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, является принятый за прототип способ формирования спектрозональных телевизионных сигналов, описанный в работе Ю.С. Сагдуллаева и Т.Ю. Сагдуллаева «К вопросу выбора зон регистрации в спектрозональном телевидении». // Вопросы радиоэлектроники, серия Техника телевидения, вып. 2, 2011 г., 20 с.
Данный способ позволяет использовать недорогие стандартные цветные оптические светофильтры, имеющие расширенные зоны регистрации при спектральных характеристиках, достаточно близких к прямоугольным. К таким стандартным оптическим светофильтрам относятся, например, цветные стекла типа ЖС, ОС, КС, имеющие крутой перепад спектральной характеристики, соответственно, в желтой, оранжевой и красной областях спектра.
По данному способу формирование спектрозональных телевизионных сигналов по известному способу сводится к следующему. Из светового потока в общем спектральном интервале λ1÷λмакс оптическим путем выделяют n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ1<λ2…<λn<λмакс., затем формируют электрические сигналы, пропорциональные яркости света в элементах спектрозональных изображений, и получают соответствующие цифровые коды U1, U2…Un, из которых формируют разностные выходные цифровые коды Uвых 1=U1-U2, Uвых2=U2-U3, …, Uвых n=Un-1-Un, соответствующие узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn.
Недостатком данного способа является низкая точность, поскольку при взаимном вычитании цифровых кодов форма выходного сигнала искажается. В случае, если вычитаемое больше уменьшаемого, то получаемая отрицательная разность для отсчета яркости не имеет физического смысла. В этом случае в качестве результата берется либо модуль яркости, либо результирующему (выходному) отсчету яркости присваивается нулевое значение. Сохранение формы выходного сигнала, в данном случае, должно проявляться в изменении его полярности, что отсутствует при реализации данного способа.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов.
Технический результат заявляемого технического решения выражен в повышении точности формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов за счет сохранения формы выходного сигнала и его полярности в случае отрицательной разности между сравниваемыми цифровыми кодами соответственно.
Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, включающего выделение оптическим путем из светового потока в общем λ1÷λмакс. спектральном интервале n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ1<λ2…<λn<λмакс., формировании электрических сигналов, пропорциональных яркости света в элементах спектрозональных изображений, преобразовании их в соответствующие цифровые коды U1, U2…Un и вычислении разности цифровых кодов Uвых 1=U1-U2, Uвых 2=U2-U3, …, Uвых n=Un-1-Un, согласно изобретению выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, соответствующие узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn, формируют в соответствии с выражениями 
, 
где 
максимально возможное значение цифрового кода.
Для достижения указанного выше технического результата предложен способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, включающий выделение оптическим путем из светового потока в общем λ1÷λмакс. спектральном интервале n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., …, λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ1<λ2…<λn<λмакс., формировании электрических сигналов, пропорциональных яркости света в элементах спектрозональных изображений, преобразовании их в соответствующие цифровые коды U1, U2…Un и вычислении разности цифровых кодов Uвых 1=U1-U2, Uвых 2=U2-U3, …, Uвых n=Un-1-Un, в котором выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, соответствующие узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn, формируют в соответствии с выражениями, , где максимально возможное значение цифрового кода.
В качестве примера на фиг. 1 показана спектрозональная телевизионная система, реализующая предлагаемый способ.
Позиции:
1 - объектив;
2 - линейка светофильтров;
3 - телевизионная камера;
4 - устройство видеозаписи;
5 - компьютер.
Объектив 1 и линейка 2 светофильтров, оптически связаны с телевизионной камерой 3, последовательно подключенной к устройству 4 видеозаписи и компьютеру 5.
Способ осуществляется следующим образом.
Световой поток в общем спектральном интервале λ1÷λмакс. проходит через объектив 1, в заднем рабочем отрезке которого размещается линейка 2 стандартных светофильтров типа ЖС, ОС, КС. В простейшем случае линейку 2 светофильтров в заднем рабочем отрезке объектива перемещают вручную, последовательно устанавливая перед фотоприемником телевизионной камеры 3 светофильтры, выделяющие спектрозональные световые потоки в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., λ1<λ2…<λn<λмакс.. Каждое получаемое спектрозональное оптическое изображение последовательно преобразуется телевизионной камерой (3) в электрический сигнал, который в свою очередь преобразуется в цифровую форму стандартным устройством 4 видеозаписи и последовательно вводится в компьютер 5. Введенные в компьютер исходные цифровые коды элементов спектрозональных изображений цифровые коды U1, U2…Un обрабатываются программным путем с целью получения разности цифровых кодов Uвых 1=U1-U2, Uвых 2=U2-U3, …, Uвых n=Un-1-Un, а затем выходных кодов цифровых спектрозональных телевизионных сигналов 
соответствующих узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn, по формулам 
где Uмакс. максимально возможное значение цифрового кода. Выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов используют для их отображения на экране дисплея компьютера.
В качестве примера на фиг. 2 показаны три спектральных характеристики стандартных светофильтров типа КС по ГОСТ 9411-91 для расширенных спектральных интервалов λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс. в общем диапазоне длин волн λ1÷λмакс., при помощи которых формируются исходные световые потоки, преобразуемые цифровые коды U1, U2, U3, пропорциональные яркости для соответствующих элементов трех исходных спектрозональных телевизионных изображений представленных на фиг. 3а, 3б и 3в.
Результирующие изображения, получаемые по способу-аналогу показаны на фиг. 4а и по заявляемому способу на фиг. 4б. В изображении, полученном по способу-аналогу фиг. 4а форма результирующего сигнала искажена, поскольку результирующие отрицательные отсчеты яркости преобразованы в модуль яркости. В изображении, полученном по заявляемому способу фиг. 4б результирующие отрицательные отсчеты яркости отображаются с соответствующей полярностью выходного сигнала относительно уровня Uмакс./2. Обеспечивается сохранение его формы и повышается точность формирования спектрозонального телевизионного сигнала в узкой зоне регистрации.
Рассмотрим пример, в котором величина яркости в соответствующих элементах двух исходных спектрозональных изображений будет равна в первом случае U1=10, U2=5, а во втором случае (например, в соседнем элементе) U1=5, U2=10 при Uмакс.=255. Во втором случае разность цифровых кодов оказывается отрицательным числом, что для яркости изображения лишено физического смысла. По способу-аналогу выходное значение яркости при взятии модуля разности Uвых 1=U1-U2 в обоих случаях окажется равным Uвых 1=5, что приводит к искажению формы выходного сигнала. Аналогичная ситуация складывается, если отрицательные значения яркости отбрасывать и принимать в качестве выходного нулевое значение. При вычислении выходных значений по заявляемому техническому решению на основании формулы 
получим для первого случая 
, а для второго случая 
, что обеспечивает сохранение формы выходного сигнала относительно уровня Uмакс./2=127,5 и, следовательно, повышает точность формирования спектрозонального телевизионного сигнала в узкой зоне регистрации.
Спектрозональные изображения для исследуемого объекта могут быть получены путем последовательной съемки стандартной телевизионной камерой через стандартные светофильтры типа ЖС, ОС или КС с фиксацией в компьютере через стандартное устройство видеозаписи типа AverEZCapture фирмы AverMedia, подключаемое PCI - шине компьютера. Результирующее изображение может быть получено путем программирования в среде стандартного пакета MATLAB или путем создания специализированной программы в среде С++.
Claims (1)
- Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, включающий выделение оптическим путем из светового потока в общем λ1÷λмакс. спектральном интервале n спектрозональных световых потоков в интервалах длин волн λ1÷λмакс., λ2÷λмакс., …, λn÷λмакс., где λ1<λ2…<λn<λмакс., формирование электрических сигналов, пропорциональных яркости света в элементах спектрозональных изображений, преобразование их в соответствующие цифровые коды U1, U2, …, Un и вычисление разности цифровых кодов Uвых1=U1-U2, Uвых2=U2-U3, …, Uвыхn=Un-1-Un, отличающийся тем, что выходные коды цифровых спектрозональных телевизионных сигналов, соответствующих узким зонам регистрации λ1÷λ2, λ2÷λ3, …, λn-1÷λn, формируют в соответствии с выражениями,
где Uмакс. - максимально возможное значение цифрового кода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018116286A RU2679921C1 (ru) | 2018-04-28 | 2018-04-28 | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018116286A RU2679921C1 (ru) | 2018-04-28 | 2018-04-28 | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2679921C1 true RU2679921C1 (ru) | 2019-02-14 |
Family
ID=65442622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018116286A RU2679921C1 (ru) | 2018-04-28 | 2018-04-28 | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2679921C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731880C1 (ru) * | 2020-01-20 | 2020-09-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов |
| RU2754966C1 (ru) * | 2021-02-26 | 2021-09-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого» | Способ телевизионной спектральной селекции изображений объектов |
| RU2756578C1 (ru) * | 2020-11-24 | 2021-10-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого» | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1408543A1 (ru) * | 1986-11-19 | 1988-07-07 | Предприятие П/Я М-5876 | Устройство формировани спектрозонального телевизионного сигнала |
| WO2003030526A1 (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and system for detecting and selecting foreground objects |
| RU2374783C1 (ru) * | 2008-05-04 | 2009-11-27 | Закрытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский телевизионный институт" | Способ формирования и отображения спектрозональных телевизионных сигналов |
| RU2009100622A (ru) * | 2009-01-13 | 2010-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АКВАЛИС" (RU) | Способ формирования сигналов объемных телевизионных изображений |
| RU2013124348A (ru) * | 2013-05-28 | 2014-12-10 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") | Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений |
| RU2543985C1 (ru) * | 2013-12-26 | 2015-03-10 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (сокращенно ЗАО "МНИТИ") | Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра |
| RU151920U1 (ru) * | 2014-10-29 | 2015-04-20 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") | Устройство для определения углового положения объектов заданного цвета |
| RU2604898C1 (ru) * | 2015-06-26 | 2016-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ формирования спектрозональных видеосигналов |
-
2018
- 2018-04-28 RU RU2018116286A patent/RU2679921C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1408543A1 (ru) * | 1986-11-19 | 1988-07-07 | Предприятие П/Я М-5876 | Устройство формировани спектрозонального телевизионного сигнала |
| WO2003030526A1 (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and system for detecting and selecting foreground objects |
| RU2374783C1 (ru) * | 2008-05-04 | 2009-11-27 | Закрытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский телевизионный институт" | Способ формирования и отображения спектрозональных телевизионных сигналов |
| RU2009100622A (ru) * | 2009-01-13 | 2010-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АКВАЛИС" (RU) | Способ формирования сигналов объемных телевизионных изображений |
| RU2013124348A (ru) * | 2013-05-28 | 2014-12-10 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") | Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений |
| RU2546982C2 (ru) * | 2013-05-28 | 2015-04-10 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") | Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений |
| RU2543985C1 (ru) * | 2013-12-26 | 2015-03-10 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (сокращенно ЗАО "МНИТИ") | Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра |
| RU151920U1 (ru) * | 2014-10-29 | 2015-04-20 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") | Устройство для определения углового положения объектов заданного цвета |
| RU2604898C1 (ru) * | 2015-06-26 | 2016-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ формирования спектрозональных видеосигналов |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731880C1 (ru) * | 2020-01-20 | 2020-09-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов |
| RU2756578C1 (ru) * | 2020-11-24 | 2021-10-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого» | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов |
| RU2754966C1 (ru) * | 2021-02-26 | 2021-09-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого» | Способ телевизионной спектральной селекции изображений объектов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2679921C1 (ru) | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов | |
| US9992457B2 (en) | High resolution multispectral image capture | |
| CN101874401B (zh) | 用于测量物体活力的单芯片图像传感器 | |
| US5661817A (en) | Single charge-coupled-device camera for detection and differentiation of desired objects from undesired objects | |
| EP2284509B1 (en) | System for multispectral imaging | |
| KR20010072091A (ko) | 적외선 보정을 행하는 컬러 이미징 시스템 | |
| RU2604898C1 (ru) | Способ формирования спектрозональных видеосигналов | |
| RU2546982C2 (ru) | Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений | |
| JPH0214748B2 (ru) | ||
| JP6182396B2 (ja) | 撮像装置 | |
| Bongiorno et al. | Spectral characterization of COTS RGB cameras using a linear variable edge filter | |
| WO2014208178A1 (ja) | 撮像装置及び撮像方法 | |
| US10863115B2 (en) | Generation of visible and near-infrared images based on estimated incident light spectral characteristics and image capturing device spectral sensitivity characteristics | |
| RU2543985C1 (ru) | Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра | |
| RU2731880C1 (ru) | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов | |
| RU2374783C1 (ru) | Способ формирования и отображения спектрозональных телевизионных сигналов | |
| JP5108013B2 (ja) | カラー撮像素子及びこれを用いた撮像装置及びフィルタ | |
| KR102350164B1 (ko) | 멀티스펙트럴 이미징 변환 방법 | |
| RU2674411C1 (ru) | Способ регистрации и формирования сигналов разноспектральных изображений | |
| RU2756578C1 (ru) | Способ формирования цифровых спектрозональных телевизионных сигналов | |
| JP2015201848A (ja) | 表示生成方法及び波形モニタ | |
| US5229592A (en) | Real scene imaging system pupil phasing method and apparatus | |
| US8866972B1 (en) | Method for transmitting spectrum information | |
| RU2767607C1 (ru) | Способ формирования сигналов разноспектральных изображений | |
| RU2767606C1 (ru) | Способ обработки и отображения сигналов разноспектральных изображений |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200429 |