RU2786356C1 - Dual-spectrum video surveillance system - Google Patents
Dual-spectrum video surveillance system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786356C1 RU2786356C1 RU2021124993A RU2021124993A RU2786356C1 RU 2786356 C1 RU2786356 C1 RU 2786356C1 RU 2021124993 A RU2021124993 A RU 2021124993A RU 2021124993 A RU2021124993 A RU 2021124993A RU 2786356 C1 RU2786356 C1 RU 2786356C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spectrum
- video
- images
- lens
- radiant flux
- Prior art date
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000003595 spectral Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 57
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 10
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000036581 peripheral resistance Effects 0.000 description 2
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 2
- 210000003128 Head Anatomy 0.000 description 1
- 241000218970 Pepper golden mosaic virus - [Mexico] Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 239000003897 fog Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004805 robotic Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области спектрозонального телевидения и может найти применение для видеонаблюдения объектов окружающего пространства и анализа изображений. Оно предусматривает совместное формирование телевизионных и тепловизионных изображений, путем регистрации и преобразования отраженного и излученного лучистого потока в видимой и инфракрасной области спектра в сигналы изображений. Может быть использовано в системах наведения, обзорно-пилотажных системах, в робототехнике, системах технического зрения для решения задач видеонаблюдения объектов в дневное и ночное время суток.The invention relates to the field of multispectral television and can be used for video surveillance of objects in the surrounding space and image analysis. It provides for the joint formation of television and thermal imaging by recording and converting the reflected and radiated radiant flux in the visible and infrared regions of the spectrum into image signals. It can be used in guidance systems, surveillance and flight systems, in robotics, vision systems for solving the problems of video surveillance of objects in the daytime and at night.
Для наблюдения объектов земной поверхности с летательных аппаратов (ЛА) используют различные оптико-электронные системы (ОЭС), каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки, определяемые используемыми способами и устройствами регистрации и преобразования отраженного или излученного лучистого потока от объектов в сигналы изображений и методами их обработки. Количество отраженной или излученной от земной поверхности лучистой энергии, в первую очередь, зависит от количества энергии, поступившей от Солнца, являющегося естественным базовым источником излучения.To observe objects on the earth's surface from aircraft (LA), various optoelectronic systems (OES) are used, each of which has its own advantages and disadvantages, determined by the methods and devices used for recording and converting the reflected or radiated radiant flux from objects into image signals and methods their processing. The amount of radiant energy reflected or radiated from the earth's surface primarily depends on the amount of energy received from the Sun, which is the natural basic source of radiation.
Идеализированный спектр излучения Солнца, как основного источника лучистого потока J(λ), который направлен на объекты материального мира Земли, включает гамма-лучи и лучистый поток ультрафиолетовой (УФ), видимой (ВИ) и инфракрасной (ИК) областей спектра. Как известно, основной поток энергии солнечного излучения приходится на ВИ и ближние УФ и ИК области спектра в соотношении 40:10:50. Почти вся (99,9%) пришедшая от Солнца на земную поверхность лучистая энергия приходится на спектральный участок от 0,3 до 3,0 мкм с преобладанием в видимой области спектра (максимум около 0,55 мкм). Земля, накопив солнечную энергию, сама становится источником излучения в интервале длин волн λ=3,0-40 мкм с максимумом в диапазоне λ=8-14 мкм [1].The idealized radiation spectrum of the Sun, as the main source of the radiant flux J(λ), which is directed at the objects of the material world of the Earth, includes gamma rays and the radiant flux of the ultraviolet (UV), visible (VI) and infrared (IR) regions of the spectrum. As is known, the main energy flux of solar radiation falls on the VI and near UV and IR regions of the spectrum in the ratio 40:10:50. Almost all (99.9%) of the radiant energy that came from the Sun to the earth's surface falls on the spectral region from 0.3 to 3.0 microns, with a predominance in the visible region of the spectrum (maximum about 0.55 microns). The Earth, having accumulated solar energy, itself becomes a source of radiation in the wavelength range λ=3.0-40 µm with a maximum in the range λ=8-14 µm [1].
Известны достоинства ближней ИК области спектра (1,0-2,5 мкм) для ведения видеонаблюдения в ночное время суток, к которым относятся: высокий уровень естественной ночной освещенности на длине волны λ=1,6 мкм, высокий уровень контраста цели, повышенная прозрачность атмосферы и ряд других факторов. Надо отметить, что в диапазоне длин волн 1,4-1,7 мкм существенно повышается прозрачность атмосферы и, более чем на порядок (по сравнению с ВИ областью спектра), снижается яркость атмосферной дымки. Поэтому лучистый поток в этом диапазоне длин волн проходит лучше через некоторые виды дыма, пыли и туманов, что позволяет обеспечить большую вероятность обнаружения, селекции и идентификации наблюдаемых объектов.The advantages of the near-IR region of the spectrum (1.0-2.5 µm) for conducting video surveillance at night are known, which include: a high level of natural night illumination at a wavelength of λ=1.6 µm, a high level of target contrast, increased transparency atmosphere and a number of other factors. It should be noted that in the wavelength range of 1.4-1.7 μm, the transparency of the atmosphere increases significantly and, by more than an order of magnitude (compared to the VI region of the spectrum), the brightness of atmospheric haze decreases. Therefore, the radiant flux in this wavelength range passes better through certain types of smoke, dust, and fog, which makes it possible to provide a greater probability of detection, selection, and identification of observed objects.
Атмосфера значительно ослабляет и спектрально преобразует солнечное излучение вследствие рассеяния и поглощения молекулами газов, водяными парами, твердыми частицами. Таким образом, спектр излучения поверхности Земли имеет днем два максимума - один на длине волны около 0,55 мкм, обусловленный отраженной солнечной радиацией, и второй - на длине волны около 10,0 мкм, обусловленный собственным тепловым излучением Земли. Это говорит о том, что наряду с отражательной способностью лучистого потока, большинство объектов материального мира, за счет их естественного или искусственного нагревания, сами излучают лучистый поток Fизл(λ) в тепловой части ИК области спектра.The atmosphere significantly attenuates and spectrally transforms solar radiation due to scattering and absorption by gas molecules, water vapor, and solid particles. Thus, the radiation spectrum of the Earth's surface has two maxima during the day - one at a wavelength of about 0.55 microns, due to reflected solar radiation, and the second - at a wavelength of about 10.0 microns, due to the Earth's own thermal radiation. This suggests that, along with the reflectivity of the radiant flux, most objects of the material world, due to their natural or artificial heating, themselves emit a radiant flux F rad (λ) in the thermal part of the IR region of the spectrum.
Как известно, ночью спектр излучения земной поверхности изменяется, сохраняется только максимум в области собственного излучения, а в области отражения максимум исчезает. Диапазон 3,0-5,0 мкм характерен для регистрации излученного лучистого потока, например, при пожарах, поскольку это соответствует температуре горящих объектов. Диапазон 8,0-14,0 мкм характерен для регистрации излученного лучистого потока нагретых (охлажденных) естественных объектов поверхности Земли или искусственных объектов, имеющих иную температуру по сравнению с фоновыми объектами. Таким образом, наблюдение объектов в ночное время суток, можно осуществлять путем регистрации лучистого потока в тепловой части ИК области спектра в спектральных участках 3-5 мкм и 8-14 мкм.As is known, at night the radiation spectrum of the earth's surface changes, only the maximum in the region of intrinsic radiation remains, and in the region of reflection the maximum disappears. The range of 3.0-5.0 µm is typical for registration of the emitted radiant flux, for example, during fires, since this corresponds to the temperature of burning objects. The range of 8.0-14.0 µm is typical for registration of the radiant flux of heated (cooled) natural objects on the Earth's surface or artificial objects having a different temperature compared to the background objects. Thus, the observation of objects at night can be carried out by registering the radiant flux in the thermal part of the IR region of the spectrum in the spectral regions of 3-5 µm and 8-14 µm.
Важной характеристикой зрительного восприятия объектов оптических изображений выступает контрастная чувствительность глаза - способность различать одни объекты на фоне других [1], за счет не одинаковой их яркости, которая определяется излучательными или отражательными свойствами наблюдаемых объектов в заданном пространстве и спектральном интервале.An important characteristic of the visual perception of objects of optical images is the contrast sensitivity of the eye - the ability to distinguish some objects against the background of others [1], due to their unequal brightness, which is determined by the radiative or reflective properties of the observed objects in a given space and spectral interval.
Существуют различные варианты определения контрастности объектов ki в оптических изображениях, например,There are various options for determining the contrast of objects k i in optical images, for example,
где Bi и Bj - величины яркости i и j - наблюдаемых объектов, при этом величина контрастности может принимать значения в интервале 0<k1≤1.where B i and B j - brightness values i and j - observed objects, while the contrast value can take values in the range 0<k 1 ≤1.
Обычно объект интереса (объект селекции) наблюдается на фоне другого объекта. Каждый из них может иметь определенную яркость, цвет и отражательную способность. Различие между объектом наблюдения и фоном будет фиксироваться зрительным анализатором человека, если контраст по яркости между ними превышает некоторую пороговую величинуUsually the object of interest (selection object) is observed against the background of another object. Each of them can have a certain brightness, color and reflectivity. The difference between the object of observation and the background will be recorded by the human visual analyzer if the contrast in brightness between them exceeds a certain threshold value
ε - порог контрастной чувствительности глаза, принимается равный величине 0,01≤ε≤0,02.ε - contrast sensitivity threshold of the eye, is assumed to be equal to 0.01≤ε≤0.02.
Согласно (2), различение одного объекта на фоне другого возможно в том случае, если контраст между ними будет выше минимально допустимого контраста. Таким образом, при наблюдении объектов в изображениях важное место занимает минимальное значение приращения яркости, которое может быть обнаружено зрительным аппаратом человекаAccording to (2), the distinction of one object against the background of another is possible if the contrast between them is higher than the minimum allowable contrast. Thus, when observing objects in images, an important place is occupied by the minimum value of the brightness increment that can be detected by the human visual apparatus.
При небольших значениях контрастности наблюдаемое изображение считается малоконтрастным. Малоконтрастные изображения характерны для объектов, обладающих минимальной отражательной способностью, слабой освещенностью или большой удаленностью от места их наблюдения. Поэтому достоверное и качественное решение задач наблюдения и анализаAt low contrast values, the observed image is considered low-contrast. Low-contrast images are typical for objects with minimal reflectivity, low illumination, or a large distance from the place of their observation. Therefore, a reliable and high-quality solution to the problems of observation and analysis
изображений, в первую очередь, связано с возможностью получения контрастных изображений.images, primarily due to the possibility of obtaining contrast images.
Естественно, что для наблюдения состояния и контроля тех или иных объектов земной поверхности и их перемещения в пространстве используют различные типы прикладных оптико-электронных, телевизионных (ТВ) и тепловизионных (ТПВ) систем и устройств. Они осуществляют регистрацию лучистого (светового) потока внутри широкого спектрального участка от λ1 до λn. Принципы формирования видеосигналов с помощью отдельных черно-белых, цветных и спектрозональных ТВ камер, а также с использованием ТПВ камер для визуального анализа изображений объектов нашли отражение в литературе [1].Naturally, various types of applied optoelectronic, television (TV) and thermal imaging (TPV) systems and devices are used to monitor the state and control of certain objects on the earth's surface and their movement in space. They register a radiant (light) flux within a wide spectral region from λ 1 to λ n . The principles of forming video signals using separate black-and-white, color and spectral-zonal TV cameras, as well as using TPR cameras for visual analysis of object images, are reflected in the literature [1].
Для формирования черно-белых и цветных ТВ изображений используется регистрация светового потока в ВИ области спектра. В передающем тракте ТВ системы осуществляется формирование сигналов изображения и их обработка, а в приемном тракте их отображение на экране видеоконтрольных устройств в виде черно-белых или цветных изображений.For the formation of black-and-white and color TV images, registration of the light flux in the VI region of the spectrum is used. In the transmitting path of the TV system, image signals are formed and processed, and in the receiving path they are displayed on the screen of video control devices in the form of black-and-white or color images.
Спектрозональные ТВ изображения могут быть сформированы путем регистрации лучистого (светового) потока в УФ, ВИ и 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.).Spectrozonal TV images can be formed by registering a radiant (light) flux in the UV, VI and IR regions of the spectrum. The information content of such images can be much higher (tens of times) compared to color RGB images, and especially when distinguishing objects of the earth's surface that have the same spatial features (in shape, size, etc.).
На сегодня существует большой класс устройств тепловидения, в котором для регистрации излученного лучистого потока от объектов используют матричные фотоприемники (МФП), 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. Формируемые сигналы могут представляться в аналоговом или цифровом формате.Today, there is a large class of thermal imaging devices in which matrix photodetectors (MPDs) operating in broadcast TV format are used to register the radiant flux from objects, which makes such systems in some cases indispensable for observing objects on the earth's surface at night, even in black - white form. The generated signals can be presented in analog or digital format.
Для полноценного решения задач, с учетом «окон прозрачности» атмосферы, необходимо осуществлять регистрацию лучистого потока объектов подстилающей поверхности Земли в различных спектральных участках оптической области спектра:For a complete solution of problems, taking into account the "transparency windows" of the atmosphere, it is necessary to register the radiant flux of objects on the underlying surface of the Earth in various spectral regions of the optical region of the spectrum:
- ВИ участка спектра 0,38-0,76 мкм;- VI section of the spectrum 0.38-0.76 microns;
- ближнего ИК1 участка спектра 0,76-2,5 мкм;- near IR 1 part of the spectrum 0.76-2.5 microns;
- ИК2 участка спектра 3,0-5,0 мкм;- IR 2 parts of the spectrum 3.0-5.0 µm;
- ИК3 участка спектра 8,0-14,0 мкм.- IR 3 parts of the spectrum 8.0-14.0 µm.
Таким образом, для видеонаблюдения объектов с использованием ОЭС, работающими в ТВ формате, предпочтительней использовать два диапазона регистрации лучистого потока. Первый - включает регистрацию отраженного лучистого потока в ВИ и ближней ИК1 областях спектра, а второй - включающий регистрацию в дневное время суток частично отраженного лучистого потока в ИК2 области спектра и собственного теплового излучения объектов от ИК2 или ИК3 областей спектра при плохих условиях видимости или в ночное время суток. В первом диапазоне может также осуществляться отдельная регистрация в (ВИ+ИК1) участках спектра.Thus, for video surveillance of objects using OES operating in TV format, it is preferable to use two ranges of registration of the radiant flux. The first one includes the registration of the reflected radiant flux in the VI and near IR 1 regions of the spectrum, and the second includes the registration in the daytime of the partially reflected radiant flux in the IR 2 region of the spectrum and the intrinsic thermal radiation of objects from the IR 2 or IR 3 regions of the spectrum under poor conditions visibility or at night. In the first range, a separate registration in (VI+IR 1 ) sections of the spectrum can also be carried out.
Исходя из числа спектральных участков (зон) регистрации лучистого (светового) потока, все источники сигналов разноспектральных изображений, использующих кадровый ТВ способ развертки, можно разделить на два основных класса спектрозональных систем:Based on the number of spectral sections (zones) of registration of the radiant (light) flux, all signal sources of multi-spectral images using the vertical TV scanning method can be divided into two main classes of spectral-zonal systems:
1. Двухканальные системы.1. Two-channel systems.
2. Многоканальные системы.2. Multichannel systems.
Данная классификация отражает технический и информационный состав таких систем, которые предусматривают формирование двух или нескольких сигналов разноспектральных ТВ изображений наблюдаемого пространства, за счет регистрации лучистого потока в различных участках (зонах) оптического спектра, включающих УФ, ВИ и ИК области спектра В качестве датчиков сигналов ТВ изображений могут быть использованы ПЗС матрицы, КМОП фотоприемники или другие преобразователи лучистого (светового) потока в электрический сигнал изображения, при этом они могут быть односигнальными, двухсигнальными или многосигнальными.This classification reflects the technical and information composition of such systems, which provide for the formation of two or more signals of multispectral TV images of the observed space, due to the registration of the radiant flux in various sections (zones) of the optical spectrum, including UV, VI and IR regions of the spectrum As TV signal sensors images, CCDs, CMOS photodetectors or other converters of the radiant (light) flux into an electrical image signal can be used, while they can be single-signal, two-signal or multi-signal.
Использование двух разных спектральных участков (зон) регистрации, включающих ВИ и ИК области спектра в системах видеонаблюдения, позволит обеспечить их круглосуточность применения, а также повысить обнаружительную способность объектов. В этой связи, способы и схемы построения входного звена спектрозональных камер, осуществляющих регистрацию лучистого потока в разных спектральных участках, включающих ВИ и ИК области спектра, могут быть разными.The use of two different spectral sections (zones) of registration, including the VI and IR regions of the spectrum in video surveillance systems, will ensure their round-the-clock use, as well as increase the detectivity of objects. In this regard, the methods and schemes for constructing the input link of spectral-zonal cameras that record the radiant flux in different spectral regions, including the VI and IR regions of the spectrum, can be different.
Различают одноканальные, двухканальные и многоканальные схемы входного оптико-электронного тракта ОЭС для регистрации и преобразовании лучистого потока и формирования сигналов разноспектральных ТВ изображений [2, 3].There are single-channel, two-channel and multi-channel schemes of the input optical-electronic path of the OES for recording and converting the radiant flux and generating signals of multispectral TV images [2, 3].
Например, при одноканальной схеме входного звена используют один объектив (О), оптический фильтр (ОФ) и матричный фотоприемник (МФП), которые образуют один автономный канал, в котором формируется сигнал изображения, за счет регистрации лучистого потока в конкретном спектральном участке. Таких автономных каналов может быть несколько.For example, with a single-channel input circuit, one lens (O), an optical filter (OF), and a matrix photodetector (MPD) are used, which form one autonomous channel in which an image signal is formed, due to the registration of the radiant flux in a specific spectral region. There may be several such autonomous channels.
Недостаток такого способа и самой схемы построения входного звена проявляется в следующем. При построении двухспектральной системы видеонаблюдения, входной лучистый поток, который отражается от наблюдаемых объектов, например, в ВИ области спектра, необходимо проецировать на рабочую поверхность матричного фотоприемника (МФП) через первый объектив, а излученный поток средней или дальней ИК области спектра необходимо пропускать через другой объектив. То, есть при такой схеме построения входного оптико-электронного звена в камере используют два отдельных объектива.The disadvantage of this method and the scheme itself for constructing the input link is manifested in the following. When building a two-spectrum video surveillance system, the input radiant flux, which is reflected from the observed objects, for example, in the MI region of the spectrum, must be projected onto the working surface of the matrix photodetector (MFD) through the first lens, and the radiated flux of the middle or far IR region of the spectrum must be passed through another lens. That is, with such a scheme for constructing the input optoelectronic link, two separate lenses are used in the camera.
За счет того, что центр оптической оси этих объективов будет разнесен в пространстве на некоторую величину ΔХ или ΔУ, то расположение изображений объектов в формируемых изображениях ВИ и тепловой ИК областей спектра будет также смещено между собой на некоторую величину Δх или Δу.Due to the fact that the center of the optical axis of these lenses will be spaced apart in space by a certain value ΔХ or ΔУ, the location of object images in the formed images of the VI and thermal IR regions of the spectrum will also be shifted to each other by a certain value Δх or Δу.
Это обстоятельство, при осуществлении операции объединения двух разноспектральных изображений в одно единое, не позволяет обеспечить поэлементного точного совмещения по растру двух отдельных изображений в синтезированном изображении. За счет этого будет ухудшаться качество визуального восприятия и анализа объектов в таких изображениях и не обеспечится достоверность выполнения операций по автоматическому анализу объектов.This circumstance, when performing the operation of combining two multispectral images into one single one, does not allow for element-by-element exact alignment of two separate images in the synthesized image along the raster. Due to this, the quality of visual perception and analysis of objects in such images will deteriorate and the reliability of performing operations for automatic analysis of objects will not be ensured.
В этой связи, для устранения этого недостатка, часто используют зеркально-линзовые объективы, которые могут расщеплять входной лучистый поток разных спектральных участков не несколько потоков, при этом оптическая ось для всех отдельных МФП сохраняется одинаковой. Известны патентные источники, отражающие способы устройства расщепления входного лучистого потока с использованием зеркально-линзовых объективов.In this regard, to eliminate this drawback, mirror-lens objectives are often used, which can split the input radiant flux of different spectral sections into several streams, while the optical axis for all individual MFPs remains the same. Known patent sources reflecting the methods of splitting the input radiant flux using mirror-lens lenses.
Так, например, в патенте [4] рассмотрен двухканальный зеркально-линзовый объектив, который расщепляет входной лучистый поток на два потока. В своем составе он содержит зеркально-линзовый канал для ВИ области спектра с ЭОП и линзовый канал для ИК области спектра. За счет использования дихроического зеркала обеспечивается улучшение габаритно-массовых характеристик и повышение эффективногоSo, for example, in the patent [4], a two-channel mirror-lens objective is considered, which splits the input radiant flux into two streams. In its composition, it contains a mirror-lens channel for the HI region of the spectrum with an image intensifier tube and a lens channel for the IR region of the spectrum. Due to the use of a dichroic mirror, the overall and mass characteristics are improved and the effective
относительного отверстия зеркально-линзового канала, приводящего к улучшению качества формируемого изображения.relative aperture of the mirror-lens channel, leading to an improvement in the quality of the formed image.
Согласно описанию, патент [5] отражает двухканальную оптико-электронную систему, которая может быть использована для головок самонаведения, оптико-электронных систем обнаружения, распознавания и автосопровождения, в частности, в составе бортовой аппаратуры различных ЛА. Система содержит первый канал и второй, соосный первому и установленный перед ним. Отличительной особенностью данного патента является то, что на выпуклую поверхность вторичного зеркала нанесено спектроделительное покрытие, отражающее спектральное излучение в спектральном участке ИК области спектра Δλ1=8-12,5 мкм и пропускающее отраженный световой поток в ВИ области спектра Δλ2-0,4-0,7 мкм. Достигаемый результат - повышение качества изображения, увеличение светосилы второго канала до светосилы первого канала, обеспечение атермальности обоих каналов, упрощение конструкции и уменьшение габаритно-массовых характеристик.According to the description, the patent [5] reflects a two-channel optical-electronic system that can be used for homing heads, optoelectronic systems for detection, recognition and auto-tracking, in particular, as part of the on-board equipment of various aircraft. The system contains the first channel and the second, coaxial to the first and installed in front of it. A distinctive feature of this patent is that a spectrum-splitting coating is applied to the convex surface of the secondary mirror, reflecting spectral radiation in the spectral region of the IR region of the spectrum Δλ 1 = 8-12.5 μm and transmitting the reflected light flux in the VI region of the spectrum Δλ 2 -0.4 -0.7 µm. The achieved result is an increase in image quality, an increase in the luminosity of the second channel to the luminosity of the first channel, ensuring the athermality of both channels, simplifying the design and reducing the overall weight characteristics.
Известна также двухканальная оптико-электронная система [6], в которой каждый из каналов содержит объектив и установленный на его оптической оси МФП, при этом объектив первого оптико-электронного канала выполнен зеркально-линзовым с центральным экранированием, а второй оптико-электронный канал установлен перед первым, имея с ним общую оптическую ось, отличающаяся тем, что диаметр каждого из компонентов второго оптико-электронного канала не превышают диаметра зоны центрального экранирования объектива первого оптико-электронного канала. Отличительная особенность данного патента заключается в том, чтоA two-channel optical-electronic system is also known [6], in which each of the channels contains a lens and an MFP installed on its optical axis, while the lens of the first opto-electronic channel is made of a mirror-lens with central shielding, and the second opto-electronic channel is installed in front of the first, having a common optical axis with it, characterized in that the diameter of each of the components of the second optoelectronic channel does not exceed the diameter of the central shielding zone of the lens of the first optoelectronic channel. The salient feature of this patent is that
- оба оптико-электронных канала могут быть телевизионными;- both optical-electronic channels can be television;
- оба оптико-электронных канала могут быть тепловизионными;- both optical-electronic channels can be thermal imaging;
- первый оптико-электронный канал может быть телевизионным, а второй может быть тепловизионным.- the first optical-electronic channel can be television, and the second can be thermal imaging.
Известен также патент [7], в котором рассмотрен светосильный зеркально-линзовый объектив. Разделение лучистого потока ВИ и ИК диапазона осуществляется на общей асферической поверхности, имеющей специальное покрытие, которое отражает лучистый поток ИК области спектра и пропускает лучистый поток ВИ области спектра. Отличительной особенностью данного изобретения является увеличение светосилы объектива и обеспечения возможности наблюдения одного и того же объекта в различных спектральных диапазонах без увеличения габаритов.There is also a patent [7], which considers a high-aperture mirror-lens objective. The separation of the radiant flux of the VI and IR range is carried out on a common aspherical surface, which has a special coating that reflects the radiant flux of the IR region of the spectrum and transmits the radiant flux of the VI region of the spectrum. A distinctive feature of this invention is an increase in the aperture ratio of the lens and the possibility of observing the same object in different spectral ranges without increasing the dimensions.
Недостаток - используется большое число оптических элементов (линз, зеркал) для формирования лучистого потока для первого и второго каналов формирования сигналов ТВ изображений. Отсутствуют предварительная механическая регулировка местоположения МФП для совмещения изображений ВИ и ИК областей спектра, с целью получения единого результирующего (синтезированного) изображения для последующего визуального анализа и автоматической регистрации.The disadvantage is that a large number of optical elements (lenses, mirrors) are used to form a radiant flux for the first and second channels for generating TV image signals. There is no preliminary mechanical adjustment of the location of the MFP for combining images of the VI and IR regions of the spectrum in order to obtain a single resulting (synthesized) image for subsequent visual analysis and automatic registration.
В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения по совокупности основных признаков и операций над сигналами, принята интегрированная теле-тепловизионная система, структурная схема которой представлена в работе [8]. Использование двух разных спектральных участков регистрации - ВИ и ИК области спектра в интегрированной теле-тепловизионной системе видеонаблюдения позволит обеспечить их круглосуточность применения, а также повысить обнаружительную способность объектов.As the closest analogue of the claimed invention in terms of the totality of the main features and operations on signals, an integrated television-thermal imaging system is adopted, the block diagram of which is presented in [8]. The use of two different spectral regions of registration - VI and IR spectral regions in an integrated television-thermal imaging video surveillance system will ensure their round-the-clock use, as well as increase the detectivity of objects.
На стр. 116 (рис. 2) данной работы показано, что в системе используется единый двухканальный зеркально-линзовый объектив. В системе разделение лучистого потока ВИ и ИК областей спектра осуществляется на известной общей асферической поверхности, имеющей специальное покрытие, которое отражает лучистый поток ИК области спектра и пропускает лучистый поток ВИ области спектра. Формирование сигналов разноспектральных изображений ВИ и ИК областей спектра осуществляется с использованием соответствующих МФП, имеющих спектральную чувствительность к ВИ области спектра и ИК области спектра. Сигналы изображений подаются на видеопроцессор (ВП), где проходит их цифровая обработка и синтез единого изображения.On page 116 (Fig. 2) of this work, it is shown that the system uses a single two-channel mirror-lens objective. In the system, the separation of the radiant flux of the VI and IR regions of the spectrum is carried out on a known common aspherical surface, which has a special coating that reflects the radiant flux of the IR region of the spectrum and transmits the radiant flux of the VI region of the spectrum. The formation of signals of multi-spectral images of the VI and IR regions of the spectrum is carried out using the corresponding MFP, which have spectral sensitivity to the VI region of the spectrum and the IR region of the spectrum. The image signals are fed to a video processor (VP), where they are digitally processed and a single image is synthesized.
Отличительной особенностью данного решения является увеличение светосилы объектива и обеспечения возможности наблюдения одного и того же объекта в различных спектральных диапазонах (ВИ и ИК областях спектра) без увеличения габаритов. Вместе с тем, недостатком данной интегрированной теле-тепловизионной системы является то, что при выполнении требования соосности расположения первого и второго МФП, осуществляющих формирование сигналов изображений ВИ и ИК областей спектра отсутствует юстировка МФП между собой относительно единой оптической оси зеркально-линзового объектива.A distinctive feature of this solution is an increase in the aperture ratio of the lens and the possibility of observing the same object in different spectral ranges (VI and IR regions of the spectrum) without increasing the dimensions. At the same time, the disadvantage of this integrated tele-thermal imaging system is that when the requirement of coaxial location of the first and second MFP, which form the imaging signals of the VI and IR regions of the spectrum, is met, the MFP is not aligned with each other relative to a single optical axis of the mirror-lens objective.
В данном решении не предусмотрена такая важная операция, которая связана с предварительным совмещением разноспектральных изображений, полученных в ВИ и ИК областях спектра для формирования единого результирующего изображения. Рассовмещение изображений будет приводить к утомляемости работы наблюдателя (оператора) и как результат к ухудшению качества анализа синтезированного изображения. Для устранения этого недостатка необходимо предусмотреть отдельные узлы и операции, связанные с совмещением формируемых разноспектральных изображений ВИ и ИК областей спектра между собой.This solution does not provide for such an important operation, which is associated with the preliminary combination of multispectral images obtained in the VI and IR regions of the spectrum to form a single resulting image. Misregistration of images will lead to fatigue of the work of the observer (operator) and, as a result, to a deterioration in the quality of the analysis of the synthesized image. To eliminate this shortcoming, it is necessary to provide for separate units and operations associated with the alignment of the formed multispectral images of the VI and IR regions of the spectrum with each other.
Для этого, целесообразно предварительное совмещение разноспектральных изображений вначале выполнять в передающей камере (источнике сигналов) механическим путем, за счет изменения положения каждого МФП относительно друг друга по трем осям свободы X,Y,Z, возможного поворота каждого МФП по осям свободы X и У и вокруг общей оптической оси Z, а затем окончательное совмещение разноспектральных изображений проводится электронным путем, в тракте обработки сигналов изображений ВИ и ИК областей спектра.To do this, it is advisable to first perform a preliminary alignment of multispectral images in the transmitting camera (signal source) mechanically, by changing the position of each MFP relative to each other along the three freedom axes X, Y, Z, the possible rotation of each MFP along the X and Y axes of freedom and around the common optical axis Z, and then the final alignment of multi-spectral images is carried out electronically, in the path of image signal processing of the VI and IR regions of the spectrum.
Как известно из механики, число степеней свободы движений твердого тела соответствует количеству возможных независимых линейных и угловых перемещений тела. Тело, ничем не ограниченное в движениях (может двигаться в любом направлении), называется свободным. Движение свободного тела (для нашего случая МФП) возможно в трех основных направлениях-вдоль осей координат X,Y,Z, а также вокруг этих трех осей и оно имеет 6 степеней свободы движения.As is known from mechanics, the number of degrees of freedom of motion of a rigid body corresponds to the number of possible independent linear and angular displacements of the body. A body that is unrestricted in its movements (it can move in any direction) is called free. The movement of a free body (for our case MFP) is possible in three main directions - along the X, Y, Z coordinate axes, as well as around these three axes, and it has 6 degrees of freedom of movement.
Технический результат - повышение точности поэлементного совмещения двух разноспектральных изображений в едином результирующем изображении с возможностью изменения спектральных участков (зон) регистрации лучистого потока для увеличения достоверности и эффективности видеонаблюдения и анализа объектов.EFFECT: increased accuracy of element-by-element alignment of two multi-spectral images in a single resulting image with the possibility of changing the spectral sections (zones) of radiant flux registration to increase the reliability and efficiency of video surveillance and object analysis.
Для достижения технического результата предлагается двухспектральная система видеонаблюдения, содержащая в общей конструкции зеркально-линзовый объектив с первым и вторым матричным фотоприемниками, которые имеют одинаковую оптическую линию визирования и образуют первый и второй оптико-электронный канал регистрации и преобразовании лучистого потока в сигналы изображений видимой и инфракрасной областей спектра, где выход первого и второго матричного фотоприемников соединены со входами видеопроцессора, общий выход которого соединен со входом видеоконтрольного устройства, отображающего синтезированное изображение на основе изображений видимой и инфракрасной областей спектра, в которой, перед первым и вторым матричным фотоприемниками дополнительно введены оптические фильтры, пропускающие лучистый поток определенной длины волны с шириной Δλ1 и Δλ2 и их расположением в видимой и инфракрасной областях спектра, а также для каждого матричного фотоприемника, установленного на автономном неподвижном креплении в конструкцию зеркально-линзового объектива дополнительно введены блоки механической регулировки положения как первого, так и второго матричного фотоприемников для изменения их положения относительно друг друга в трех основных направлениях - вдоль осей координат X,Y,Z, а также вокруг этих трех осей на некоторый угол, кроме того между выходами блока обработки сигналов матричных фотоприемников и входом видеопроцессора введен блок пространственного совмещения отдельных элементов изображения ВИ и ИК областей электронным путем, кроме того между видеопроцессором и видеоконтрольным устройством введен коммутатор видеосигналов.To achieve the technical result, a two-spectrum video surveillance system is proposed, containing in the general design a mirror-lens lens with the first and second matrix photodetectors, which have the same optical line of sight and form the first and second optoelectronic channels for registering and converting the radiant flux into visible and infrared image signals. areas of the spectrum, where the output of the first and second matrix photodetectors are connected to the inputs of the video processor, the common output of which is connected to the input of the video monitoring device that displays the synthesized image based on images of the visible and infrared regions of the spectrum, in which optical filters are additionally introduced in front of the first and second matrix photodetectors, transmitting a radiant flux of a certain wavelength with a width of Δλ 1 and Δλ 2 and their location in the visible and infrared regions of the spectrum, as well as for each matrix photodetector installed on an autonomous stationary In addition, blocks of mechanical adjustment of the position of both the first and second matrix photodetectors are additionally introduced into the design of the mirror-lens lens to change their position relative to each other in three main directions - along the coordinate axes X, Y, Z, as well as around these three axes on a certain angle, in addition, between the outputs of the signal processing unit of matrix photodetectors and the input of the video processor, a block for spatial alignment of individual image elements of the VI and IR regions is electronically introduced, in addition, a video signal switch is introduced between the video processor and the video control device.
В данной двухспектральной системе видеонаблюдения можно использовать перечисленные механические регулировки положения первого и второго матричного фотоприемников, в том числе и их поворот на некоторый угол вокруг общей оптической оси зеркально-линзового объектива. Для изменения ширины участка (зоны) регистрации лучистого потока Δλ1 и Δλ2 первого и второго каналов формирования сигналов изображений используются оптические фильтры с разными спектральными характеристиками, путем их смены, например, механическим путем.In this two-spectrum video surveillance system, the listed mechanical adjustments of the position of the first and second matrix photodetectors can be used, including their rotation through a certain angle around the common optical axis of the mirror-lens objective. To change the width of the area (zone) registration of the radiant flux Δλ 1 and Δλ 2 of the first and second channels of image signal formation, optical filters with different spectral characteristics are used, by changing them, for example, mechanically.
За счет достижения повышения точности совмещения разноспектральных изображений в едином результирующем изображении в данной двухспектральной системе можно будет использовать МФП, в которых общее число светочувствительных элементов соответствует стандартной, высокой и сверхвысокой четкости при формировании сигналов разноспектральных изображений. Для последнего случая рассовмещение изображений является наиболее критичным.By achieving an increase in the accuracy of combining multispectral images in a single resulting image in this two-spectral system, it will be possible to use MFPs in which the total number of photosensitive elements corresponds to standard, high and ultra-high definition when forming signals of multispectral images. For the latter case, misregistration of images is the most critical.
На фиг. 1 представлена структурная схема двухспектральной системы видеонаблюдения. Она содержит: в общей конструкции зеркально-линзовый объектив с первым и вторым матричным фотоприемниками 1, куда входят сферический обтекатель 2, сферические зеркала 3, состоящие из двух разнесенных зеркал 31 и 32, объектив для ВИ области спектра 41, объектив для ИК области спектра 42, оптический фильтр для ВИ области спектра 51, оптический фильтр для ИК области спектра 52, первый преобразователь «свет-сигнал» для ВИ области спектра 61, второй преобразователь «лучистый поток-сигнал» для ИК области спектра 62 (далее по тексту матричные фотоприемники), блоки механической регулировки 71 и 72 положения как первого, так и второго матричного фотоприемников (МФП) в шести степенях свободы и имеющих общую оптическую ось в зеркально-линзовом объективе.In FIG. 1 shows a block diagram of a two-spectrum video surveillance system. It contains: in the general design, a mirror-lens lens with the first and
Кроме того система (фиг. 1), содержит синхрогенератор 8, два блока цифровой обработки сигналов 91 и 92, блок пространственного совмещения разноспектральных изображений электронным путем 10, видеопроцессор 11, блок коммутации сигналов 12, блок отображения видеоинформации 13, блок автоматической регистрации видеоинформации 14, блок управления 15, блок оптических фильтров 16.In addition, the system (Fig. 1) contains a
Синхрогенератор 8 формирует необходимые строчные, кадровые импульсы и управляющие импульсы заданной длительности и частоты, которые используются для развертки (считывания) сигналов изображений в МФП 61 и 62, для цифровой обработки сигналов в блоках 9 и других блоков системы 10 и 11. В качестве датчиков ТВ сигналов 61 и 62 могут быть использованы ПЗС матрицы, КМОП фотоприемники или другиеThe
преобразователи лучистого потока в сигналы изображений.radiant flux converters into image signals.
В двухспектральной системе видеонаблюдения (фиг. 1) общий входной лучистый поток F(λ), отраженный или излученный от объектов с длиной волны от λ1 до λn, куда входят ВИ и ИК области спектра, пройдя сферический обтекатель 2 зеркально-линзового объектива 1, проходит обработку по двум оптико-электронным каналам. Это по первому каналу регистрации светового потока и формирования сигнала изображения U1(t) для ВИ области спектра и по второму каналу регистрации лучистого потока и формирования сигнала изображения U2(t) для ИК области спектра.In a two-spectrum video surveillance system (Fig. 1), the total input radiant flux F(λ), reflected or radiated from objects with a wavelength from λ 1 to λ n , which includes the VI and IR spectral regions, passing the
В первом канале световой поток через объектив 41 проходит первый оптический фильтр (ОФ1) 51 и проецируется на рабочую поверхность первого МФП 61. Спектральная характеристика (СХ) Ф1(λ) первого ОФ1 в общем случае охватывает весь спектральный участок ВИ области спектра Δλви от 0,38 до 0,76 мкм. Надо отметить, что может использоваться и меньшая ширина зоны регистрации и при этом ее возможное другое местоположение в ВИ области спектра, когда Δλ1<Δλви. В результате преобразования светового потока на выходе МФП 61 формируется первый сигнал изображения U1(t) для ВИ области спектра.In the first channel, the light flux through the lens 4 1 passes the first optical filter (OF 1 ) 5 1 and is projected onto the working surface of the first MFP 6 1 . The spectral characteristic (SH) f 1 (λ) of the first OF 1 generally covers the entire spectral region of the VI spectrum region Δλ wi from 0.38 to 0.76 μm. It should be noted that a smaller width of the registration zone can be used and, at the same time, its possible other location in the VI region of the spectrum, when Δλ 1 <Δλ vi . As a result of the conversion of the light flux at the output of the MFP 6 1 is formed the first image signal U 1 (t) for the VI region of the spectrum.
Во втором канале лучистый поток отражаясь от сферических зеркал 3, расположенных определенным образом, проходит объектив 42 и второй оптический фильтр (ОФ2) 52, после чего он проецируется на рабочую поверхность второго МФП 62. СХ Ф2(Х) второго ОФ2 в первом случае охватывает спектральный участок тепловой ИК области спектра с шириной Δλик2 от 3,0 до 5,0 мкм или для другого случая, с шириной Δλик3 от 8,0 до 14,0 мкм. Следует заметить, что может использоваться и меньшая ширина зоны регистрации и при этом ее возможное другое местоположение в ИК областях спектра, когда Δλ2<Δλик2 или Δλ2<Δλик3. В результате преобразования лучистого потока на выходе МФП 62 формируется второй сигнал изображения U2(t) для ИК2 или ИК3 областей спектра.In the second channel, the radiant flux reflected from the
После осуществления указанных операций, сформированные видеосигналы U1(t) и U2(Y) преобразуются в цифровую форму в блоках обработки сигналов 81 и 82. В этих блоках проходит предварительное усиление 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, the generated video signals U 1 (t) and U 2 (Y) are converted into digital form in
С выхода блоков 81 и 82 видеосигналы поступают на входы видеопроцессора 11 для цифровой обработки сигналов, с выхода которого видеосигналы поступают на входы блока коммутации видеосигналов 12 и далее поступают на входы блока отображения видеоинформации 13 и блока автоматической регистрации видеоинформации 14.From the output of
Видеопроцессор 11 может реализовывать различные алгоритмы раздельной и совместной обработки сигналов разноспектральных изображений. При раздельной обработке сигналов может учитываться тот факт, что по количеству получаемой общей различительной информации в изображениях могут быть две характерные ситуации, в которых для дневного времени суток выделяется приоритет для ТВ изображений ВИ области спектра, а для ночного времени суток - приоритет для ТПВ изображений ИК областей спектра.The
Наиболее важным вопросом, при необходимости синтеза двух разноспектральных изображений, является формирование объединенного (результирующего) изображения. Полезная информация, необходимая для принятия решения наблюдателем (оператором), может быть распределена между изображениями двух спектральных участков. В этом случае оператор вынужден анализировать изображени\ ВИ и ИК областей спектра и сопоставлять их между собой, что может приводить к задержкам в принятии решения.The most important issue, if it is necessary to synthesize two multispectral images, is the formation of a combined (resulting) image. Useful information necessary for making a decision by an observer (operator) can be distributed between images of two spectral sections. In this case, the operator is forced to analyze the images of the VI and IR regions of the spectrum and compare them with each other, which can lead to delays in making a decision.
По этой причине целесообразно выводить на экран отображающего устройства также и объединенное изображение, синтезированное из двух исходных разноспектральных изображений, полученных в ВИ и ИК областях спектра. Помимо снижения объема данных, цель синтеза в создании новых изображений, которые более удобны с точки зрения восприятия/анализа человеком/автоматом, а также для дальнейших задач обработки изображений, таких как сегментация и селекция объектов, их захват и т.д.For this reason, it is advisable to display on the screen of the display device also a combined image synthesized from two original multispectral images obtained in the VI and IR regions of the spectrum. In addition to reducing the amount of data, the goal of synthesis is to create new images that are more convenient in terms of perception / analysis by a person / machine, as well as for further image processing tasks, such as segmentation and selection of objects, their capture, etc.
С блока 15 управляющие сигналы поступают на входы блоков 7, 10-13, 16, которые задают алгоритм обработки видеосигналов, а также различные варианты подачи сформированных видеосигналов на входы блока отображения видеоинформации, а также на вход блока автоматической регистрации видеоинформации 14. Сигнал с выхода блока 14 может поступать на исполнительное устройство. Наличие блока 14 позволяет решать специальные задачи, связанные с автоматическим обнаружением и распознаванием объектов в поле зрения двухспектральной системы видеонаблюдения.From
Совмещение разноспектральных изображений в системе (фиг. 1) вначале проводится механическим путем, за счет использование блоков 71 и 72, путем изменения положения каждого МФП относительно друг друга по трем осям X,Y,Z, осуществлении возможного поворота каждого МФП по осям X и У, а также возможного поворота каждого МФП вокруг общей оптической оси Z.Alignment of multi-spectral images in the system (Fig. 1) is initially carried out mechanically, by using blocks 7 1 and 7 2 , by changing the position of each MFP relative to each other along the three axes X, Y, Z, the implementation of the possible rotation of each MFP along the X axes and Y, as well as the possible rotation of each MFP around a common optical Z-axis.
Окончательное совмещение разноспектральных изображений проводиться электронным путем, в тракте обработки сигналов изображений ВИ и ИК областей спектра, за счет использования блока 10, где осуществляется сдвиг растра одного изображения относительно другого в горизонтальном и вертикальном направлениях и поэлементное совмещение изображений.The final alignment of multispectral images is carried out electronically, in the image signal processing path of the VI and IR regions of the spectrum, by using
На фиг. 2 показана общая компоновка конструкции зеркально-линзового объектива с первым и вторым матричным фотоприемниками и ход лучей при регистрации лучистого потока в ВИ и ИК областях спектра. Обозначения входного звена, элементов и узлов зеркально-линзового объектива, такие же, как показано на фиг. 1.In FIG. Figure 2 shows the general arrangement of the design of a mirror-lens objective with the first and second matrix photodetectors and the path of rays during registration of the radiant flux in the VI and IR regions of the spectrum. The designations of the input link, elements and nodes of the mirror-lens objective are the same as shown in Fig. one.
Компоновка зеркально-линзового объектива предусматривает использование общего сферического обтекателя 2 и соосно расположенных линзового объектива 41 с ОФ 51 и МФП 61 для оптико-электронного канала ВИ области спектра и зеркально-линзового объектива 3,42 с ОФ 52 и МФП 62 для оптико-электронного канала ИК области спектра. Такая схема зеркально-линзового объектива позволяет обеспечить совмещение оптических осей для каналов ВИ и ИК области спектра, а также получить хорошие оптические характеристики при достаточно компактной конструкции. Конструктивно оптико-электронный канал ВИ области спектра расположен с внешней стороны сферического зеркала (контрзеркала) 31.The layout of the reflex lens provides for the use of a common
Наличие отдельных объективов 51 и 52 в каждом оптико-электронном канале позволяет подбирать характеристики МФП и объективов таким образом, чтобы обеспечить равенство мгновенных полей зрения в каналах ВИ и ИК областей спектра.The presence of separate lenses 5 1 and 5 2 in each optical-electronic channel allows you to select the characteristics of the MFP and lenses in such a way as to ensure the equality of the instantaneous fields of view in the channels of the VI and IR regions of the spectrum.
Юстировка изображений с точностью до элемента изображения (пикселя), формируемых в каналах ВИ и ИК областей спектра, обеспечивается за счет соосности конструкции, а также предварительной юстировки положения МФП 61 и 62 с использованием блоков 71 и 72, путем изменения положения каждого МФП относительно друг друга в трех основных направлениях - вдоль осей координат X,Y,Z, а также вокруг этих трех осей.Adjustment of images with an accuracy of an image element (pixel) formed in the channels of the VI and IR regions of the spectrum is provided due to the coaxiality of the structure, as well as preliminary adjustment of the position of the MFP 6 1 and 6 2 using blocks 7 1 and 7 2 , by changing the position of each MFP relative to each other in three main directions - along the coordinate axes X, Y, Z, and also around these three axes.
Возможность вариативно выбирать характеристики МФП для ВИ области спектра позволяет выбрать МФП с большим форматом, чем МФП для ИК области спектра. Эта возможность позволяет обеспечить дополнительное электронное совмещение растров с точностью до пикселя для двух разноспектральных изображений в блоке электронного совмещения 10 (фиг. 1).The ability to variably select the characteristics of the MFP for the VI region of the spectrum allows you to choose the MFP with a larger format than the MFP for the IR region of the spectrum. This feature makes it possible to provide additional electronic alignment of rasters with pixel accuracy for two multispectral images in the electronic alignment unit 10 (Fig. 1).
Кроме того, за счет введения в конструкцию зеркально-линзового объектива новых оптических элементов, в виде ОФ 51 и 52 предусматривает возможность изменения ширины и местоположения зоны регистрации лучистого потока отраженного или излученного от объектов и тем самым дает возможность повысить различимость объектов и информативность формируемых разноспектральных изображений. Это связано с тем, что достоверное и качественное решение задач наблюдения и анализа объектов, в первую очередь, зависит от возможности получения контрастных изображений для различных сочетаний объект/фон. Это можно достичь, в зависимости от условий наблюдения объектов, используя, например, те или иные ОФ.In addition, due to the introduction of new optical elements into the design of the mirror-lens lens, in the form of OF 5 1 and 5 2 , it provides for the possibility of changing the width and location of the registration zone of the radiant flux reflected or radiated from objects and thereby makes it possible to increase the visibility of objects and the information content of the generated multispectral images. This is due to the fact that a reliable and high-quality solution to the problems of observation and analysis of objects, first of all, depends on the possibility of obtaining contrast images for various object/background combinations. This can be achieved, depending on the conditions of observation of objects, using, for example, certain OFs.
Наличие коммутатора 12 позволять выбирать необходимые сигналы изображений, полученные путем регистрации лучистого потока в ВИ и ИК областях спектра, а также в процессе формирования синтезированного разноспектрального изображения для решения поставленных задач визуального или автоматического анализа видеоинформации, формируемой с использованием двухспектральной системы видеонаблюдения.The presence of the switch 12 allows you to select the necessary image signals obtained by registering a radiant flux in the VI and IR regions of the spectrum, as well as in the process of generating a synthesized multispectral image to solve the tasks of visual or automatic analysis of video information generated using a two-spectrum video surveillance system.
ИсточникиSources
1. Сагдуллаев Ю.С., Ковин С.Д. Восприятие и анализ разноспектральных изображений. М.: "Спутник+", 2016. - 251 с. 1. Sagdullaev Yu.S., Kovin S.D. Perception and analysis of multispectral images. M.: "Sputnik +", 2016. - 251 p.
2. Патент РФ №2546982. Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений/ Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С. - опубл. 10.04.2015 г. Бюл.№1.2. RF patent No. 2546982. The method of forming and displaying signals of color, spectral-zonal and thermal imaging images / Kovin S.D., Sagdullaev Yu.S. - publ. 04/10/2015 Bull. No. 1.
3. Патент РФ №2543985. Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра / Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С - опубл. 10.03.2015 г. Бюл. №7.3. RF patent No. 2543985. The method of forming signals of television images of different parts of the spectrum / Kovin S.D., Sagdullaev Yu.S. - publ. 03/10/2015 Bull. No. 7.
4. Патент РФ на изобретение №2256205. Двухканальный зеркально-линзовый объектив (варианты)./Журавлев П.В., Косолапое Г.И., Хацевич Т.Н. Опубликовано: 10.07.2005 Бюл. №19.4. RF patent for the invention No. 2256205. Two-channel mirror lens (options)./Zhuravlev P.V., Kosolapoe G.I., Khatsevich T.N. Published: 10.07.2005 Bull. No. 19.
5. Патент РФ на изобретение №2606699. Двухканальная оптико-электронная система/ Сокольский М.Н., Ефремов В.А., Лапо Л.М.. Опубликовано: 10.01.2017 Бюл. №1.5. RF patent for invention No. 2606699. Two-channel optical-electronic system / Sokolsky M.N., Efremov V.A., Lapo L.M.. Published: 10.01.2017 Bull. No. 1.
6. Патент РФ на полезную модель №44836. Двухканальная оптико-электронная система/ Тарасов В.В., Здобников А.Е., Сухорученко А.Н. Опубликовано 27.03.2005, Бюл.№9.6. RF patent for utility model No. 44836. Two-channel optical-electronic system / Tarasov V.V., Zdobnikov A.E., Sukhoruchenko A.N. Published on 27.03.2005, Bull. No. 9.
7. Патент РФ на изобретение №2091834. Светосильный зеркально-линзовый объектив./ Лебедева Г.Я., Гарбуль А.А., Березанский В.М., и др. Опубликовано 27.09.1997.7. RF patent for the invention No. 2091834. A high-aperture mirror-lens objective. / Lebedeva G.Ya., Garbul A.A., Berezansky V.M., and others. Published on September 27, 1997.
8. Березанский В.М. Интегрированные теле-тепловизионные системы // Материалы научно-технической конференции"Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондированияЗемли". - М.:МНТОРЭС им. А.С. Попова, 2006 г. С. 113-122.8. Berezansky V.M. Integrated tele-thermal imaging systems // Proceedings of the scientific and technical conference "Systems of observation, monitoring and remote sensing of the Earth". - M.: MNTORES them. A.S. Popova, 2006, pp. 113-122.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2786356C1 true RU2786356C1 (en) | 2022-12-20 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU44836U1 (en) * | 2004-10-29 | 2005-03-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт "ЦИКЛОН" | TWO-CHANNEL OPTICAL-ELECTRONIC SYSTEM |
US7554586B1 (en) * | 1999-10-20 | 2009-06-30 | Rochester Institute Of Technology | System and method for scene image acquisition and spectral estimation using a wide-band multi-channel image capture |
RU2606699C1 (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" | Two-channel optoelectronic system |
CN208369715U (en) * | 2018-07-12 | 2019-01-11 | 成都中安瑞晨科技有限责任公司 | A kind of double spectrum fusion of imaging instrument |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7554586B1 (en) * | 1999-10-20 | 2009-06-30 | Rochester Institute Of Technology | System and method for scene image acquisition and spectral estimation using a wide-band multi-channel image capture |
RU44836U1 (en) * | 2004-10-29 | 2005-03-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт "ЦИКЛОН" | TWO-CHANNEL OPTICAL-ELECTRONIC SYSTEM |
RU2606699C1 (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" | Two-channel optoelectronic system |
CN208369715U (en) * | 2018-07-12 | 2019-01-11 | 成都中安瑞晨科技有限责任公司 | A kind of double spectrum fusion of imaging instrument |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6476391B1 (en) | Infrared imaging system for advanced rescue vision system | |
US7496293B2 (en) | Versatile camera for various visibility conditions | |
US6781127B1 (en) | Common aperture fused reflective/thermal emitted sensor and system | |
US4751571A (en) | Composite visible/thermal-infrared imaging apparatus | |
US7842921B2 (en) | Clip-on infrared imager | |
Waxman et al. | Color night vision: fusion of intensified visible and thermal IR imagery | |
US7864432B2 (en) | Fusion night vision system | |
EP1668894B1 (en) | Infra-red (ir) sensor with controllable sensitivity | |
SE468414B (en) | FILTER PICTURE REGISTRATION IN POOR LIGHT | |
US11350041B2 (en) | Night vision apparatus | |
EP1410419B1 (en) | Gathering image data using multiple sensors | |
WO2004064391A1 (en) | Versatile camera for various visibility conditions | |
RU2786356C1 (en) | Dual-spectrum video surveillance system | |
US7092013B2 (en) | InGaAs image intensifier camera | |
RU2820168C1 (en) | Four-spectrum video surveillance system | |
RU2808963C1 (en) | Three-spectrum video surveillance system | |
JP5304384B2 (en) | Infrared imaging device and infrared image display method | |
CA2140681C (en) | Wide area coverage infrared search system | |
Senik | Color night-vision imaging rangefinder | |
Bergeron et al. | Dual-band dual field-of-view TVWS prototype | |
JP3267877B2 (en) | Aspheric element for infrared imaging system | |
US20230333362A1 (en) | Apparatus And Method For Combined Use Of Two Independent Monoculars | |
Jianghua et al. | Multispectral low light level image fusion technique | |
RU2097938C1 (en) | Heat detector | |
Singh | Design of high performance FLIR for multiple applications |