RU2811331C1 - Device for forming image of map of distances to surveyed objects - Google Patents
Device for forming image of map of distances to surveyed objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811331C1 RU2811331C1 RU2023124916A RU2023124916A RU2811331C1 RU 2811331 C1 RU2811331 C1 RU 2811331C1 RU 2023124916 A RU2023124916 A RU 2023124916A RU 2023124916 A RU2023124916 A RU 2023124916A RU 2811331 C1 RU2811331 C1 RU 2811331C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- objects
- images
- map
- Prior art date
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- NUHSROFQTUXZQQ-UHFFFAOYSA-N isopentenyl diphosphate Chemical compound CC(=C)CCO[P@](O)(=O)OP(O)(O)=O NUHSROFQTUXZQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 201000007750 congenital bile acid synthesis defect Diseases 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 1
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области неконтактного определения дальности до удаленных наблюдаемых объектов и может быть использовано для формирования изображения карты дальностей до наблюдаемых объектов, в том числе, при навигации автономных мобильных роботов, беспилотных автомобилей (для обнаружения препятствий на дороге), подводных аппаратах, выполняющих обследование дна, а также в военном деле для определения дистанций до объектов и их габаритных размеров.The invention relates to the field of non-contact determination of the range to remote observed objects and can be used to generate an image of a map of distances to observed objects, including during the navigation of autonomous mobile robots, unmanned vehicles (for detecting obstacles on the road), underwater vehicles performing bottom surveys , as well as in military affairs to determine distances to objects and their overall dimensions.
Для обнаружения, наблюдения и измерения основных параметров объектов, а также построения их трехмерных визуализаций используются телевизионные системы с импульсным методом наблюдения пространства [Волков, В.Г. Техническое зрение / В.Г. Волков, П.Д. Гиндин // Инновации. – М.: ТЕХНОСФЕРА. – 2014. – 840 с.]. Телевизионная система с импульсным методом наблюдения пространства и возможностью проведения измерений каких-либо параметров наблюдаемых объектов называется активно-импульсной телевизионной измерительной системой (АИ ТИС). To detect, observe and measure the main parameters of objects, as well as construct their three-dimensional visualizations, television systems with a pulsed method of space observation are used [Volkov, V.G. Technical vision / V.G. Volkov, P.D. Gindin // Innovations. – M.: TECHNOSPHERE. – 2014. – 840 p.]. A television system with a pulsed method of observing space and the ability to measure any parameters of the observed objects is called an active-pulse television measuring system (AI TIS) .
Так как АИ ТИС работает по принципу оптического локатора, то эту особенность можно использовать для определения дальности до объектов, находящихся в поле зрения системы, а также формирования карты дальностей до наблюдаемых объектов, где каждому пикселю двумерной картины соответствует дальность до объекта, который проецируется на этот пиксель.Since the AI TIS operates on the principle of an optical locator, this feature can be used to determine the range to objects located in the system’s field of view, as well as to generate a map of ranges to observed objects, where each pixel of the two-dimensional picture corresponds to the distance to the object that is projected onto this pixel.
Известные АИ ТИС имеют невысокую точность измерения дальности до объектов. Так при наблюдении объекта, находящегося в активной зоне видения (АЗВ), которая имеет треугольную форму используя известное значение текущей задержки стробирования можно оценить дальность до данного объекта. Однако при проведении такого однократного измерения максимальная ошибка может составлять до половины протяженности АЗВ и по разным источникам составляет от ±5 метров или более [Волков, В.Г. Активно-импульсные ПНВ и тепловизионные приборы. Анализ возможности применения / В.Г. Волков // Фотоника. – 2007. - № 4. – С. 24 – 28], [Белоконев, В.М. Активно-импульсный ночной бинокль / В. М. Белоконев, М. А. Баюканский, В. Г. Волков, В. Л. Саликов, С. А. Украинский // Прикл. Физика. – 2007. № 5. С 127 – 129]. В некоторых исследованиях, посвященных повышению точности определения расстояния до объектов наблюдения, практически не учитывается форма АЗВ. Достаточно основательно подошли к вопросу определения расстояния до объектов при помощи АИ ТИС в работе [Горобец, В.А. Активно-импульсные системы видения и алгоритмы определения расстояний до объектов / В.А. Горобец // Журнал прикладной спектроскопии. – 2014. – Т. 81. – №. 2. – С. 283-291]. Основной идеей авторов является расчет формы АЗВ и ее характерных точек. Недостатком данного метода при его реализации является то, что авторы не учитывают форму импульсов подсвета пространства (ИПП) и стробирования электронно-оптического преобразователя, проводя вычисления исключительно с идеальными формами сигналов в виде прямоугольных импульсов.Known AI TIS have low accuracy in measuring distances to objects. So, when observing an object located in the active vision zone (ACZ), which has a triangular shape, using the known value of the current gating delay, you can estimate the range to this object. However, when carrying out such a single measurement, the maximum error can be up to half the length of the CBA and, according to various sources, ranges from ±5 meters or more [Volkov, V.G. Active-pulse night vision devices and thermal imaging devices. Analysis of the possibility of application / V.G. Volkov // Photonics. – 2007. - No. 4. – P. 24 – 28], [Belokonev, V.M. Active-pulse night binoculars / V. M. Belokonev, M. A. Bayukansky, V. G. Volkov, V. L. Salikov, S. A. Ukrainsky // Appl. Physics. – 2007. No. 5. P 127 – 129]. In some studies devoted to improving the accuracy of determining the distance to observation objects, the shape of the CBA is practically not taken into account. They approached the issue of determining the distance to objects using AI TIS quite thoroughly in the work [Gorobets, V.A. Active-pulse vision systems and algorithms for determining distances to objects / V.A. Gorobets // Journal of Applied Spectroscopy. – 2014. – T. 81. – No. 2. – P. 283-291]. The main idea of the authors is to calculate the shape of the CBA and its characteristic points. The disadvantage of this method in its implementation is that the authors do not take into account the shape of the space illumination pulses (SIP) and the gating of the electron-optical converter, carrying out calculations exclusively with ideal signal shapes in the form of rectangular pulses.
Стремление к повышению точности измерения дальности в АИ ТИС приводит к методам, использующим множество двумерных изображений, получаемых изменением времени задержки импульса стробирования фотоприемника (ИСФ) относительно ИПП. К таким методам можно отнести метод максимального сигнала и метод сканирования по дальности поля зрения (depth scanning) [Kabashnikov, V., & Kuntsevich, B. (2017). Distance determination based on the delay time-intensity profile analysis in range-gated imaging. Appliedoptics, 56(30), 8378-8384].The desire to improve the accuracy of range measurement in AI TIS leads to methods that use a variety of two-dimensional images obtained by changing the delay time of the photodetector gating pulse (PSG) relative to the PPI. Such methods include the maximum signal method and the depth scanning method [Kabashnikov, V., & Kuntsevich, B. (2017). Distance determination based on the delay time-intensity profile analysis in range-gated imaging. Appliedoptics, 56(30), 8378-8384].
Используя метод максимального сигнала, ошибку измерения дальности можно достаточно просто уменьшить даже для протяженных АЗВ при условии их треугольной формы. Для этого после обнаружения объекта необходимо изменять задержку стробирования до тех пор, пока яркость наблюдаемого объекта не станет максимальной, т.е. совместить середину треугольной АЗВ с положением данного объекта по дальности. Найденная таким образом задержка стробирования наиболее точно (±0,5 м) укажет на дальность до объекта [Kabashnikov, V., & Kuntsevich, B. (2017, October). Method for distance determination using range-gated imaging suitable for an arbitrary pulse shape. In Electro Optical and Infrared Systems: Technology and Applications XIV (Vol. 10433, p. 1043309). International Society for Opticsand Photonics]. Однако данный способ может быть весьма затратным по времени измерения, особенно при малом шаге изменения задержки стробирования. Кроме того перечисленные методы не обеспечивают условий для формирования карты дальностей до наблюдаемых объектов в реальном времени.Using the maximum signal method, the ranging error can be quite easily reduced even for extended CBAs, provided they are triangular in shape. To do this, after detecting an object, it is necessary to change the strobe delay until the brightness of the observed object becomes maximum, i.e. align the middle of the triangular CBA with the position of the given object in range. The gating delay found in this way will most accurately (±0.5 m) indicate the distance to the object [Kabashnikov, V., & Kuntsevich, B. (2017, October). Method for distance determination using range-gated imaging suitable for an arbitrary pulse shape. In Electro Optical and Infrared Systems: Technology and Applications XIV (Vol. 10433, p. 1043309). International Society for Opticsand Photonics]. However, this method can be very time-consuming in terms of measurement time, especially with a small step of changing the gating delay. In addition, the listed methods do not provide conditions for generating a map of distances to observed objects in real time.
Для того чтобы сократить время измерения расстояний и формирования карты дальностей был предложен метод корреляции «расстояние-интенсивность» (range-intensity correlation). Принцип измерения расстояния, основан на использовании двух АЗВ, сдвинутых по задержке стробирования на время длительности ИПП. В настоящее время разработаны два варианта данного метода на основе разных АЗВ. Один вариант метода использует треугольные АЗВ [Xinwei, W., Yan, Z., Songtao, F., Jun, H., & Yuliang, L. (2011). Four dimensional flash trajectory imaging using time-delay-modulated range-gated viewing. Opticsletters, 36(3), 364-366], а второй использует АЗВ трапецеидальной формы [Xinwei, W., Youfu, L., &Yan, Z. (2013). Triangular-range-intensity profile spatial-correlation method for 3D super-resolution range-gated imaging. Appliedoptics, 52(30), 7399-7406].In order to reduce the time for measuring distances and generating a range map, a distance-intensity correlation method was proposed. The principle of distance measurement is based on the use of two CBAs, shifted in gating delay by the duration of the IPP. Currently, two versions of this method have been developed based on different CBAs. One variation of the method uses triangular CBAs [Xinwei, W., Yan, Z., Songtao, F., Jun, H., & Yuliang, L. (2011). Four dimensional flash trajectory imaging using time-delay-modulated range-gated viewing. Opticsletters, 36(3), 364-366], and the second uses trapezoidal CBA [Xinwei, W., Youfu, L., & Yan, Z. (2013). Triangular-range-intensity profile spatial-correlation method for 3D super-resolution range-gated imaging. Appliedoptics, 52(30), 7399-7406].
В работе [Кабашников, В.П. Погрешность определения расстояний методами корреляции расстояние-интенсивность для непрямоугольной формы импульса подсветки / В.П. Кабашников, Б.Ф. Кунцевич // Журнал прикладной спектроскопии. – 2018. – 85(4) – С. 645-651] проведен анализ погрешности определения расстояний данным методом в случае произвольной формы ИПП. Показано, что абсолютная ошибка пропорциональна длительности импульса отраженного сигнала. При этом для получения большого диапазона измерения дальности и соответственно большой протяженности карты дальностей требуется прямоугольная форма и большая длительность ИПП, что ограничивает разнообразность выбора импульсного лазерного источника и стробируемого фотоприемника.In the work [Kabashnikov, V.P. Error in determining distances using distance-intensity correlation methods for a non-rectangular illumination pulse / V.P. Kabashnikov, B.F. Kuntsevich // Journal of Applied Spectroscopy. – 2018. – 85(4) – P. 645-651] carried out an analysis of the error in determining distances using this method in the case of an arbitrary shape of the IPP. It is shown that the absolute error is proportional to the pulse duration of the reflected signal. At the same time, to obtain a large range of range measurements and, accordingly, a large length of the range map, a rectangular shape and a long duration of the IPP are required, which limits the diversity of the choice of a pulsed laser source and a gated photodetector.
Известно устройство, реализованное по способу определения пространственной формы объектов, патент SU 1840824 A1 [Варгин П.С. Способ определения пространственной формы объектов. АС СССР № 174185, заявка № 3015625 от 06.04.1981 г. Патент SU 1 840 824 A1. Бюл. 2012. № 15.], в котором объект подсвечивается импульсами лазерного излучения. Отраженный от объекта сигнал разделяют на два и каждый из этих сигналов преобразуют в двумерное изображение объекта. Оба изображения записывают, причем в процессе записи один из сигналов модулируют по интенсивности по выбранному закону и определяют пространственную форму удаленного объекта по форме двух записанных изображений, выбранному закону модуляции, форме импульсов и скорости распространения лазерного излучения.A device implemented by a method for determining the spatial shape of objects is known, patent SU 1840824 A1 [Vargin P.S. A method for determining the spatial shape of objects. AS USSR No. 174185, application No. 3015625 dated 04/06/1981. Patent SU 1 840 824 A1. Bull. 2012. No. 15.], in which the object is illuminated by pulses of laser radiation. The signal reflected from the object is divided into two and each of these signals is converted into a two-dimensional image of the object. Both images are recorded, and during the recording process, one of the signals is modulated in intensity according to the selected law and the spatial shape of the remote object is determined by the shape of the two recorded images, the selected modulation law, the shape of the pulses and the speed of propagation of laser radiation.
Устройства, реализованные по данному способу, обладают недостатками, так как использование в прототипе двух неидентичных оптико-электронных каналов, включающих в себя два фотоприемных устройства и модулятор яркости будет приводить к существенному снижению точности определения дальности до объектов по полю изображения. Использование двух оптико-электронных каналов увеличивает массогабаритные параметры, стоимость устройства и снижает его надежность, а также требует калибровки яркостных и координатных искажений этих оптико-электронных каналов.Devices implemented using this method have disadvantages, since the use in the prototype of two non-identical optical-electronic channels, including two photodetectors and a brightness modulator, will lead to a significant decrease in the accuracy of determining the distance to objects across the image field. The use of two optical-electronic channels increases the weight and size parameters, the cost of the device and reduces its reliability, and also requires calibration of the brightness and coordinate distortions of these optical-electronic channels.
Активно-импульсный прибор наблюдения – прототип заявляемого устройства содержит лазерный излучатель, приемник излучения, генератор импульсов включения излучателя и приемника, имеющий возможность регулировки задержки строба включения приемника относительно импульса излучателя, а также контроллер, автоматически задающий последовательность задержек импульсов включения приемника относительно импульсов включения излучателя переменной длительности [Голицын А. В. Активно-импульсный прибор наблюдения. Патент RU 2757559 C1, заявка № 2021102654 от 04.02.2021, Бюл. 2021 № 29, G01S 17/02].Active-pulse observation device - the prototype of the proposed device contains a laser emitter, a radiation receiver, a pulse generator for turning on the emitter and receiver, which has the ability to adjust the delay of the receiver's turn-on strobe relative to the emitter pulse, as well as a controller that automatically sets the sequence of delays of the receiver turn-on pulses relative to the turn-on pulses of the variable emitter duration [Golitsyn A.V. Active-pulse observation device. Patent RU 2757559 C1, application No. 2021102654 dated 02/04/2021, Bull. 2021 No. 29, G01S 17/02].
Недостатком прототипа является низкая точность измерения дальности до наблюдаемых объектов.The disadvantage of the prototype is the low accuracy of measuring the distance to observed objects.
Общими признаками прототипа и заявляемого изобретения являются: наличие лазерного излучателя (блок подсвета с оптической передающей системой), приемника излучения (приемной оптической системой со стробируемым матричным фотоприемником), генератора импульсов включения излучателя и приемника (генератора управляющих импульсов). The common features of the prototype and the claimed invention are: the presence of a laser emitter (backlight unit with an optical transmitting system), a radiation receiver (receiving optical system with a gated matrix photodetector), a pulse generator for turning on the emitter and receiver (control pulse generator).
Целью настоящего изобретения является повышение точности формирования изображения карты дальностей до наблюдаемых объектов.The purpose of the present invention is to improve the accuracy of image formation of a range map to observed objects.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве авторами предлагается формирование карты дальностей до наблюдаемых объектов с использованием одного матричного фотоприемника с импульсным динамическим экспонированием и одновременной обработкой нечетных и четных кадров, при этом каждый четный кадр изображения формируется за счет импульсной экспозиции, соответствующей величине выбранного диапазона дальностей до наблюдаемых объектов, а каждый нечетный кадр изображения формируется с увеличением экспозиции по мере увеличения дальности, для формирования изображения карты дальностей до наблюдаемых объектов, а затем выполняется операция поэлементного деления значений амплитуд видеосигнала нечетного кадра на значения амплитуд видеосигнала четного кадра.This goal is achieved by the fact that in the device the authors propose the formation of a map of ranges to observed objects using one matrix photodetector with pulsed dynamic exposure and simultaneous processing of odd and even frames, while each even image frame is formed due to a pulse exposure corresponding to the value of the selected range of ranges to the observed objects, and each odd image frame is formed with increasing exposure as the range increases, to form an image of a map of distances to the observed objects, and then the operation of element-by-element division of the video signal amplitude values of the odd frame by the video signal amplitude values of the even frame is performed.
Устройство формирования изображения карты дальностей до наблюдаемых объектов, содержит генератор управляющих импульсов, первый выход которого формирует импульс подсвета пространства и соединен с входом блока подсвета, последовательно соединенного с оптической передающей системой, а также приемную оптическую систему, последовательно соединенную со стробируемым матричным фотоприемником, дополнительно введены в устройство линия задержки, вход которой соединен со вторым выходом генератора управляющих импульсов, формирующим импульс стробирования фотоприемника, а ее выход соединен с входом управляемой линии задержки и первым входом логической схемы «И», второй вход которой соединен с выходом управляемой линии задержки, при этом вход управления величиной задержки соединен с разрядными выходами счетчика, а его сбросовый вход в нулевое состояние соединен с третьим выходом генератора управляющих импульсов, формирующим сигнал логической «1» в нечетных кадрах, который также соединен с синхронизирующим входом стробируемого матричного фотоприемника, при этом счетный вход счетчика соединен с выходом логической схемы «И», который также соединен с входом стробирования матричного фотоприемника, при этом его оптический вход соединен с выходом приемной оптической системы, а выход соединен с входом демультиплексора, управляющий вход которого соединен с третьим выходом генератора управляющих импульсов, при этом на первом выходе демультиплексора формируются изображения нечетных кадров, а на его втором выходе изображения четных кадров, при этом, изображения с первого выхода демультиплексора подаются на вход линии задержки на кадр, выход которой соединен с первым входом делителя изображений, а, при этом, его второй вход соединен со вторым выходом демультиплексора и на выходе делителя изображений, который является выходом устройства, формируются изображения карты дальностей до наблюдаемых объектов, как результат деления изображений в нечетных кадрах на изображения в четных кадрах.The device for forming an image of a map of distances to observed objects contains a control pulse generator, the first output of which generates a space illumination pulse and is connected to the input of the illumination unit, connected in series with an optical transmitting system, as well as a receiving optical system, in series with a gated matrix photodetector, additionally introduced into the device is a delay line, the input of which is connected to the second output of the control pulse generator, which forms the gating pulse of the photodetector, and its output is connected to the input of the controlled delay line and the first input of the “AND” logic circuit, the second input of which is connected to the output of the controlled delay line, while the delay value control input is connected to the bit outputs of the counter, and its reset input to the zero state is connected to the third output of the control pulse generator, which generates a logical “1” signal in odd frames, which is also connected to the synchronizing input of the gated matrix photodetector, while the counting input of the counter connected to the output of the “AND” logic circuit, which is also connected to the gating input of the matrix photodetector, while its optical input is connected to the output of the receiving optical system, and the output is connected to the input of the demultiplexer, the control input of which is connected to the third output of the control pulse generator, while At the first output of the demultiplexer, images of odd frames are formed, and at its second output, images of even frames, while images from the first output of the demultiplexer are fed to the input of the delay line per frame, the output of which is connected to the first input of the image divider, and, at the same time, its second the input is connected to the second output of the demultiplexer and at the output of the image divider, which is the output of the device, images of the range map to the observed objects are formed as a result of dividing images in odd frames into images in even frames.
На фиг.1 изображена схема устройства для формирования карты дальностей до наблюдаемых объектов при лазерной локации. Figure 1 shows a diagram of a device for generating a map of ranges to observed objects during laser ranging.
Работа устройства заключается в том, что объекты пространства подсвечиваются импульсами лазерного излучения. Отраженный от объектов пространства оптический сигнал поступает на стробируемый матричный фотоприемник на котором формируется двумерное изображение объектов в определенном диапазоне дальностей пространства. Стробируемый матричный фотоприемник динамически экспонирует четные и нечетные кадры, при этом в четных кадрах изображение формируется при импульсной экспозиции, соответствующей заданной величине выбранного диапазона дальностей до наблюдаемых объектов, а в нечетных кадрах с увеличением экспозиции по мере увеличения дальности до наблюдаемых объектов и для формирования изображения карты дальностей до наблюдаемых объектов выполняется поэлементное деление значений амплитуд видеосигнала нечетных кадров на значения амплитуд видеосигнала четных кадров.The operation of the device is that objects in space are illuminated by pulses of laser radiation. The optical signal reflected from objects in space is fed to a gated matrix photodetector on which a two-dimensional image of objects is formed in a certain range of spatial distances. A gated matrix photodetector dynamically exposes even and odd frames, while in even frames the image is formed at a pulse exposure corresponding to a given value of the selected range of distances to the observed objects, and in odd frames with increasing exposure as the distance to the observed objects increases and to form a map image distances to observed objects, element-by-element division of the video signal amplitude values of odd frames is performed by the video signal amplitude values of even frames.
Согласно схеме, представленной на фиг. 1, устройство содержит, генератор управляющих импульсов 1, который формирует ИПП, ИСФ и сигнал нечетного кадра (СНК). При этом частота повторения ИПП и ИСФ кратно превышает кадровую частоту фотоприемника. ИПП поступает на блок подсвета 2, где формируется короткий лазерный импульс, который после прохождения оптической передающей системы 3 в заданном угле поля зрения, например, 8х4 угловых градусов, облучает наблюдаемые объекты. Синхронно с ИПП со второго выхода блока 1 ИСФ поступает на линию задержки 4, которая определяет начало диапазона измерения дальности. Далее задержанный ИСФ поступает на управляемую линию задержки 5, задержка в которой в случае формирования нечетного кадра определяется порядковым номером ИСФ. Управление величиной задержки в блоке 5 обеспечивается счетчиком 7 производящем подсчет ИСФ. Далее задержанный ИСФ с выхода блока 5 поступает на второй вход блока 6, выполняющего операцию логической схемы «И», на первый вход которой поступает ИСФ с выхода линии задержки 4. С выхода блока 6 сформированный по длительности ИСФ поступает на вход стробирования матричного фотоприемника 9, а также на счетный вход счетчика 7. Таким образом в нечетном кадре задержка каждого следующего ИСФ линейно увеличивается, а его длительность сокращается, что в свою очередь обеспечивает на матричном фотоприемнике линейно нарастающую по дальности интегральную экспозицию. According to the diagram presented in Fig. 1, the device contains a control pulse generator 1, which generates an IPP, an ISF and an odd frame signal (OSF). In this case, the repetition rate of the IPP and ISF is a multiple of the frame frequency of the photodetector. The IPP is supplied to the illumination unit 2, where a short laser pulse is generated, which, after passing through the optical transmitting system 3 in a given angle of the field of view, for example, 8x4 angular degrees, irradiates the observed objects. Synchronously with the IPP, from the second output of block 1, the ISF is supplied to delay line 4, which determines the beginning of the range measurement range. Next, the delayed ISF enters the controlled delay line 5, the delay in which, in the case of the formation of an odd frame, is determined by the sequence number of the ISF. Control of the delay value in block 5 is provided by counter 7, which calculates the ISF. Next, the delayed ISF from the output of block 5 is supplied to the second input of block 6, which performs the operation of the “AND” logic circuit, the first input of which receives the ISF from the output of delay line 4. From the output of block 6, the ISF formed by duration is supplied to the gating input of the matrix photodetector 9, as well as to the counting input of counter 7. Thus, in an odd frame, the delay of each subsequent ISF increases linearly, and its duration is reduced, which in turn provides an integral exposure on the matrix photodetector that linearly increases in range.
При формировании четного кадра счетчик 7 находится в нулевом состоянии от СНК, при этом задержка в блоке 5 равна нулю и на выходе блока 6 формируется ИСФ с исходной длительностью и задержкой, что обеспечивает на формируемом матричном фотоприемнике фиксированное значение экспозиции в данном кадре. When an even frame is formed, the counter 7 is in the zero state from the SNK, while the delay in block 5 is zero and an ISF with the original duration and delay is formed at the output of block 6, which provides a fixed exposure value in a given frame on the matrix photodetector being formed.
На фиг. 2 приведен вид сигналов устройства:In fig. 2 shows the type of device signals:
a) СНК с третьего выхода блока 1, при формировании четного кадра;a) SNK from the third output of block 1, when forming an even frame;
б) сигнал ИПП с первого выхода блока 1 при формировании четного кадра;b) IPP signal from the first output of block 1 when forming an even frame;
в) сигнал ИСФ с выхода блока 6 при формировании четного кадра, при этом длительность τ исф определяет диапазон определения дальности до объектов, а τ 0 определяет начало диапазона измерения дальности до объектов, и при формировании четного кадра τ исф и τ 0 остаются постоянными для каждого из N импульсов за кадр;c) the ISF signal from the output of block 6 when forming an even frame, while the duration τ isf determines the range for determining the distance to objects, and τ 0 determines the beginning of the range of measuring the distance to objects, and when forming an even frame, τ isf and τ 0 remain constant for each of N pulses per frame;
г) сигнал нечетного кадра (СНК) с третьего выхода блока 1, при формировании нечетного кадра;d) odd frame signal (OSF) from the third output of block 1, when an odd frame is formed;
д) сигнал ИПП с первого выхода блока 1 при формировании нечетного кадра;e) IPP signal from the first output of block 1 when forming an odd frame;
е) сигнал ИСФ с выхода блока 6 при формировании нечетного кадра, в данном случае при формировании нечетного кадра τ исф линейно уменьшается, а τ 0 линейно увеличивается на величину (n-1)⋅Δτ (где n – порядковый номер импульса) для каждого из N импульсов за кадр.f) the ISF signal from the output of block 6 when forming an odd frame, in this case, when forming an odd frame, τ ISF linearly decreases, and τ 0 linearly increases by the amount ( n -1)⋅Δτ (where n is the serial number of the pulse) for each of N pulses per frame.
Отраженный оптический сигнал через приемную оптическую систему 8 поступает на фоточувствительную поверхность стробируемого матричного фотоприемника 9. Формируемые с выхода стробируемого матричного фотоприемника 9 (на синхронизирующий вход которого подается СНК с генератора управляющих импульсов) кадры разделяются на два потока демультиплексором 10 под управлением СНК. С выхода демультиплексора 10 нечетные кадры поступают на линию задержки на кадр 11, где задерживаются на время длительности кадра и далее поступают на первый вход делителя изображений 12. В тот же момент времени на второй вход делителя изображений 12 поступают четные кадры. В результате поэлементного деления значений амплитуд нечетных кадров на значения амплитуд четных кадров на выходе делителя изображений 12 формируются нормированные изображения с прямо пропорциональной зависимостью яркости от дальности до объектов в наблюдаемом пространстве.The reflected optical signal through the receiving optical system 8 arrives at the photosensitive surface of the gated matrix photodetector 9. The frames generated from the output of the gated matrix photodetector 9 (to the synchronizing input of which the SNK is supplied from the control pulse generator) are divided into two streams by the demultiplexer 10 under the control of the SNK. From the output of the demultiplexer 10, odd frames arrive at the delay line for frame 11, where they are delayed for the duration of the frame and then arrive at the first input of the image divider 12. At the same time, even frames arrive at the second input of the image divider 12. As a result of element-by-element division of the amplitude values of odd frames by the amplitude values of even frames, normalized images with a directly proportional dependence of brightness on the distance to objects in the observed space are formed at the output of the image divider 12.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811331C1 true RU2811331C1 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2237283C2 (en) * | 2001-11-27 | 2004-09-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Device and method for presenting three-dimensional object on basis of images having depth |
| RU2354936C2 (en) * | 2003-11-28 | 2009-05-10 | Сони Корпорейшн | Device of information provision |
| US7813037B2 (en) * | 2005-07-14 | 2010-10-12 | Vectronix Ag | Day/night-vision device |
| RU2483324C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Method for aircraft navigation on radar images of earth's surface |
| RU2587641C2 (en) * | 2011-06-14 | 2016-06-20 | Краун Эквипмент Корпорейшен | Method and system for sharing information of cards coupled with automatic industrial vehicles |
| RU2757559C1 (en) * | 2021-02-04 | 2021-10-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Active-pulse monitoring device |
| RU2760845C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-11-30 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method for detecting and identifying targets characteristics based on registration and processing of rays from objects in observed space and device for its implementation |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2237283C2 (en) * | 2001-11-27 | 2004-09-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Device and method for presenting three-dimensional object on basis of images having depth |
| RU2354936C2 (en) * | 2003-11-28 | 2009-05-10 | Сони Корпорейшн | Device of information provision |
| US7813037B2 (en) * | 2005-07-14 | 2010-10-12 | Vectronix Ag | Day/night-vision device |
| RU2587641C2 (en) * | 2011-06-14 | 2016-06-20 | Краун Эквипмент Корпорейшен | Method and system for sharing information of cards coupled with automatic industrial vehicles |
| RU2483324C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Method for aircraft navigation on radar images of earth's surface |
| RU2757559C1 (en) * | 2021-02-04 | 2021-10-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Active-pulse monitoring device |
| RU2760845C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-11-30 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method for detecting and identifying targets characteristics based on registration and processing of rays from objects in observed space and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8208129B2 (en) | Method, device and system for imaging | |
| US6721679B2 (en) | Distance measuring apparatus and distance measuring method | |
| EP2728377B1 (en) | Modulated laser range finder and method | |
| US5870180A (en) | Time measurement device and method useful in a laser range camera | |
| US6091905A (en) | Telecentric 3D camera and method | |
| US9958547B2 (en) | Three-dimensional imaging radar system and method based on a plurality of times of integral | |
| US11146776B2 (en) | Device and method for three-dimensional laser imaging with longitudinal range | |
| US11294058B2 (en) | Motion correction based on phase vector components | |
| KR102240817B1 (en) | Method for generating depth map in TOF camera | |
| CN105115445A (en) | Three-dimensional imaging system and imaging method based on combination of depth camera and binocular vision | |
| US11054524B2 (en) | Optimizing a lidar system using sub-sweep sampling | |
| US7576839B2 (en) | Range and velocity sensing system | |
| JP2015175629A (en) | Distance measuring apparatus, and distance measuring system | |
| English et al. | TriDAR: A hybrid sensor for exploiting the complimentary nature of triangulation and LIDAR technologies | |
| RU2811331C1 (en) | Device for forming image of map of distances to surveyed objects | |
| Langmann et al. | Increasing the accuracy of Time-of-Flight cameras for machine vision applications | |
| US20070171395A1 (en) | Range sensing system | |
| CN103211588A (en) | Blood flow velocity imaging method based on transverse velocity model | |
| KR101866764B1 (en) | Range Image Sensor comprised of Combined Pixel | |
| US20210014401A1 (en) | Three-dimensional distance measuring method and device | |
| Dorrington et al. | Heterodyne range imaging as an alternative to photogrammetry | |
| WO2022196000A1 (en) | Information processing device, information processing method, and sensing system | |
| CN117434549A (en) | Scanning-free high-resolution multispectral laser radar |