RU2812874C1 - Способ формирования и отображения телевизионных изображений в видимой и ближней инфракрасной области спектра - Google Patents
Способ формирования и отображения телевизионных изображений в видимой и ближней инфракрасной области спектра Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812874C1 RU2812874C1 RU2023119907A RU2023119907A RU2812874C1 RU 2812874 C1 RU2812874 C1 RU 2812874C1 RU 2023119907 A RU2023119907 A RU 2023119907A RU 2023119907 A RU2023119907 A RU 2023119907A RU 2812874 C1 RU2812874 C1 RU 2812874C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- visible
- spectrum
- infrared
- image
- signals
- Prior art date
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 6
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 claims 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 238000001413 far-infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004476 mid-IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к обработке телевизионных изображений. Техническим результатом является повышение качества наблюдаемого изображения. Результат достигается тем, что RG*B* телевизионные сигналы виртуальной цветной камеры ближнего инфракрасного диапазона образуют сигналами двух монохромных телевизионных камер и сигналом R камеры видимого диапазона, при этом сигналу, ближнему по длине волны к R, присваивают зеленый цвет G*, другому - синий цвет В*, устанавливают баланс белого в камерах видимого и виртуальной камере ближнего инфракрасного диапазонов, запоминают соотношение амплитуд RG*B* сигналов для ближней инфракрасной области при балансе белого и поддерживают это соотношение до очередного установления баланса белого, изображение видимой области спектра отображают на мониторе, изображение ближней инфракрасной области спектра отображают в окне интереса на этом же мониторе без взаимодействия с изображением видимой области спектра, что позволяет повысить эффективность поиска замаскированных, находящихся в поле зрения объектов в реальном масштабе времени. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к телевизионным системам наблюдения, решающим задачу поиска замаскированных в поле зрения объектов.
К прямым признакам, демаскирующим объекты наблюдения в оптическом диапазоне длин волн электромагнитного излучения относятся: форма, размер, цвет, структура, текстура и тень объекта. При этом форма является основным признаком. С целью повышения дальности наблюдения применяют телевизионные системы в инфракрасных (ИК) областях: ближней, средней и дальней. Чем дальше находится ИК диапазон от видимого, тем труднее выявить на изображении форму объекта. Чтобы частично это компенсировать, формируют совмещенные, или комплексированные изображения совместно с изображением видимой части спектра.
Видимый диапазон необходим для того, чтобы облегчить идентификацию объектов (их формы) в средней и дальней ИК областях. Однако, в сложных метеоусловиях наименьший контраст и дальность наблюдения будут в видимом диапазоне, так что, начиная с некоторой предельной для этого диапазона дальности, останется только изображение среднего ИК, которое исчезнет следующим, оставив изображения дальнего ИК. Это означает, что эффективность идентификации формы объектов в среднем и дальнем диапазонах ограничена дальностью видения в видимом диапазоне. Из статьи «Пути повышения различаемости объектов в цифровых телевизионных системах наблюдения» (Ю.П. Гультяев, B.C. Ковальчук, В.В. Попов. Пути повышения различаемости объектов в цифровых телевизионных системах наблюдения. VIII Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (АПИНО 2019) 27-28 февраля 2019 года - СПб, 2019 г., СПГУТ. - с. 126-130) следует, что желательным является такой способ формирования псевдоцветного изображения в ближнем ИК диапазоне, который позволит применить метод спектрально- пространственной фильтрации, что реально увеличит дальность видения в сложных метеоусловиях и повысит эффективность демаскирования, облегчая идентификацию формы объектов наблюдения.
Известно, что количество цветовых оттенков, различаемых глазом, значительно превышает количество различаемых градаций яркости.
По этой причине в мультиспектральных системах прибегают к раскрашиванию в псевдоцветах при переносе изображений из невидимых глазом диапазонов в видимый диапазон, а в гиперспектральных системах максимально увеличивают количество формируемых спектральных полос.
Известен «Способ визуального спектрального анализа телевизионного изображения дальнего ИК диапазона и устройство, реализующее способ» (Патент РФ №2233559, H04N 5/33, 7/18, опубл. 27.07.2004 г.), в котором использован дальний ИК диапазон, однако наблюдение в этом ИК диапазоне, несмотря на введение псевдоцветов, не позволяет эффективно распознавать форму наблюдаемых объектов.
В работе авторов М.А. Бондаренко, А.В. Бондаренко «Формирование изображений в мультиспектральной системе для визуального и автоматического неразрушающего контроля», («Успехи прикладной физики» 2018 г., том 6, №4, стр. 325) приведено описание комплексирования изображений видимого и ИК диапазонов.
Такое комплексирование искажает цвета в предъявляемом для анализа изображении видимого диапазона и усложняет выделение контуров, то есть, формы наблюдаемых объектов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является «Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений», (Патент РФ №2546982, H04N 7/18, опубл. 10.12.2014 г., бюл. №34).
Известный способ включает регистрацию лучистого потока, его расщепление на два идентичных потока и их пропускание через два широкополосных оптических фильтра, преобразование лучистых потоков в видеосигналы, первого в видимом участке спектра от 0,38 до 0,76 мкм, второго от 0,38 до 2,5 мкм, образование третьего канала, охватывающего тепловой участок спектра от 3 до 5 мкм и от 8 до 12 мкм, после чего сигналы обрабатывают и выполняют последовательное отображение на мониторе для визуального восприятия.
Недостатками известного способа-прототипа являются широкий диапазон видимого участка спектра от 0,38 до 2,5 мкм, наличие теплового участка спектра и последовательное отображение сигналов на мониторе, что не позволяет эффективно выявлять форму и сравнивать цвет объектов для поиска замаскированных объектов.
Признаки заявляемого способа, совпадающие с признаками прототипа:
- лучистые потоки видимого и ближнего ИК диапазонов преобразуются в видеосигналы;
- видимый диапазон и ближний ИК диапазон перекрываются. Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение привычного для системы глаз-мозг сравнительного анализа наблюдаемых в поле зрения объектов по их форме и цвету для повышения дальности и эффективности, в смысле быстроты и достоверности выявления замаскированных объектов.
Технический результат состоит в повышении эффективности поиска замаскированных, находящихся в поле зрения объектов в реальном масштабе времени.
Это достигается тем, что способ формирования и отображения телевизионных изображений в видимой и ближней инфракрасной области спектра, включающий преобразование лучистых потоков видимого и ближнего инфракрасного диапазонов в видеосигналы RGB видимой области спектра и видеосигналы ближней инфракрасной области спектра с перекрытием, отличается тем, что RG*B* телевизионные сигналы виртуальной цветной камеры ближнего инфракрасного диапазона образуют сигналами двух монохромных телевизионных камер и сигналом R камеры видимого диапазона, при этом сигналу, ближнему по длине волны к R, присваивают зеленый цвет G*, другому - синий цвет В*, устанавливают баланс белого в камерах видимого и виртуальной камере ближнего инфракрасного диапазонов, запоминают соотношение амплитуд RG*B* сигналов для ближней инфракрасной области при балансе белого и поддерживают это соотношение до очередного установления баланса белого, изображение видимой области спектра отображают на мониторе, изображение ближней инфракрасной области спектра отображают в окне интереса на этом же мониторе без взаимодействия с изображением видимой области спектра.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическими чертежами, где:
на фиг. 1 изображены поддиапазоны и их возможные центральные частоты;
на фиг. 2 показана блок схема формирования и отображения мультиспектральных сигналов видимого и ближнего ИК диапазонов.
Предлагаемый способ реализуется цветной телевизионной камерой видимого диапазона и двумя монохромными ИК камерами (фиг. 2). Отображаются сигналы на мониторе как показано на фиг. 2.
Изображения видимого диапазона отличаются от изображений тех же объектов в ближнем ИК диапазоне, и, несмотря на значительную корреляцию формы наблюдаемых объектов с формой тех же объектов видимого диапазона, требуют подготовки оператора для эффективного демаскирования замаскированных объектов. Известны попытки решить эту проблему наложением одного изображения на другое, однако это эффективность демаскирования не повышает, особенно при необходимости быстрого принятия решений в реальном масштабе времени. Произвольное раскрашивание и комплексирование изображений перегружает оператора цветными деталями, цвет которых далек от привычного, и также не повышает эффективности демаскирования формы.
Предлагаемый способ усиливает корреляцию между изображениями видимого и ближнего ИК диапазонов использованием общего сигнала R, вводит понятие виртуальной камеры ближнего ИК диапазона с зеркальным отображением псевдоцветов этого диапазона на цвета видимого диапазона, и с целью обеспечить постоянство этого отображения для разной аппаратурной реализации и разных операторов, вводит операцию баланса белого для виртуальной камеры ближнего ИК диапазона по аналогии с камерой видимого диапазона. Для переключения внимания с изображения видимого на ближний ИК диапазон, быстро, без потери внимания и ориентации в наблюдаемом пространстве введено отображение сигнала виртуальной ИК камеры в окне интереса изображения цветной камеры видимого диапазона. Мгновенное включение окна интереса позволяет за счет инерционных свойств глаза сравнивать и наблюдать различие между изображениями двух диапазонов, выявляя форму и цвет замаскированных объектов.
Таким образом, наряду с расширением спектрального диапазона наблюдения (видимый плюс ближний ИК диапазоны), предлагаемые способом операции повышают эффективность поиска замаскированных объектов в реальном масштабе времени, то есть решают поставленную задачу.
Промышленная реализация способа может быть выполнена с использованием выпускаемых цветных и черно белых телевизионных камер с кремниевыми КМОП фотоприемными матрицами, интерференционными фильтрами и стандартными мониторами. При необходимости формируемые сигналы изображений могут быть использованы для анализа и демаскирования обучаемыми алгоритмами, а также для кодирования и передачи по линиям связи.
Claims (1)
- Способ формирования и отображения телевизионных изображений в видимой и ближней инфракрасной области спектра, включающий преобразование лучистых потоков видимого и ближнего инфракрасного диапазонов в видеосигналы RGB видимой области спектра и видеосигналы ближней инфракрасной области спектра с перекрытием, отличающийся тем, что RG*B* телевизионные сигналы виртуальной цветной камеры ближнего инфракрасного диапазона образуют сигналами двух монохромных телевизионных камер и сигналом R камеры видимого диапазона, при этом сигналу, ближнему по длине волны к R, присваивают зеленый цвет G*, другому - синий цвет В*, устанавливают баланс белого в камерах видимого и виртуальной камере ближнего инфракрасного диапазонов, запоминают соотношение амплитуд RG*B* сигналов для ближней инфракрасной области при балансе белого и поддерживают это соотношение до очередного установления баланса белого, изображение видимой области спектра отображают на мониторе, изображение ближней инфракрасной области спектра отображают в окне интереса на этом же мониторе без взаимодействия с изображением видимой области спектра.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2812874C1 true RU2812874C1 (ru) | 2024-02-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2820221C1 (ru) * | 2023-10-25 | 2024-05-31 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" | Способ совмещения одновременно получаемых изображений цветного видимого и ближнего ИК диапазонов |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2233559C2 (ru) * | 2002-05-28 | 2004-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское орденов Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени конструкторское бюро "Электрон" - МКБ "Электрон" | Способ визуального спектрального анализа телевизионного изображения дальнего инфракрасного диапазона и устройство, реализующее этот способ |
US7492390B2 (en) * | 2003-07-14 | 2009-02-17 | Arecont Vision, Llc. | Dual spectral band network camera |
RU2546982C2 (ru) * | 2013-05-28 | 2015-04-10 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") | Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений |
US10477120B2 (en) * | 2015-12-11 | 2019-11-12 | Thales | System and method for acquiring visible and near infrared images by means of a single matrix sensor |
US10571338B2 (en) * | 2015-05-01 | 2020-02-25 | Flir Systems, Inc. | Enhanced color palette systems and methods for infrared imaging |
US10872448B2 (en) * | 2015-08-27 | 2020-12-22 | Fluke Corporation | Edge enhancement for thermal-visible combined images and cameras |
RU2767607C1 (ru) * | 2021-04-23 | 2022-03-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Способ формирования сигналов разноспектральных изображений |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2233559C2 (ru) * | 2002-05-28 | 2004-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское орденов Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени конструкторское бюро "Электрон" - МКБ "Электрон" | Способ визуального спектрального анализа телевизионного изображения дальнего инфракрасного диапазона и устройство, реализующее этот способ |
US7492390B2 (en) * | 2003-07-14 | 2009-02-17 | Arecont Vision, Llc. | Dual spectral band network camera |
RU2546982C2 (ru) * | 2013-05-28 | 2015-04-10 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") | Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений |
US10571338B2 (en) * | 2015-05-01 | 2020-02-25 | Flir Systems, Inc. | Enhanced color palette systems and methods for infrared imaging |
US10872448B2 (en) * | 2015-08-27 | 2020-12-22 | Fluke Corporation | Edge enhancement for thermal-visible combined images and cameras |
US10477120B2 (en) * | 2015-12-11 | 2019-11-12 | Thales | System and method for acquiring visible and near infrared images by means of a single matrix sensor |
RU2767607C1 (ru) * | 2021-04-23 | 2022-03-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Способ формирования сигналов разноспектральных изображений |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2820221C1 (ru) * | 2023-10-25 | 2024-05-31 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" | Способ совмещения одновременно получаемых изображений цветного видимого и ближнего ИК диапазонов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20020015536A1 (en) | Apparatus and method for color image fusion | |
EP1836522B1 (en) | Synthetic colour night vision system | |
US8836793B1 (en) | True color night vision (TCNV) fusion | |
US5677532A (en) | Spectral imaging method and apparatus | |
US6597807B1 (en) | Method for red green blue (RGB) stereo sensor fusion | |
US20150350629A1 (en) | Color night vision cameras, systems, and methods thereof | |
CN108135740A (zh) | 手术显微镜、图像处理装置和图像处理方法 | |
Hogervorst et al. | Method for applying daytime colors to nighttime imagery in realtime | |
US20200126220A1 (en) | Surgical imaging system and signal processing device of surgical image | |
RU2812874C1 (ru) | Способ формирования и отображения телевизионных изображений в видимой и ближней инфракрасной области спектра | |
RU2543985C1 (ru) | Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра | |
Li et al. | Fast color-transfer-based image fusion method for merging infrared and visible images | |
US10614559B2 (en) | Method for decamouflaging an object | |
Toet et al. | Portable real-time color night vision | |
Ritt et al. | Use of complementary wavelength bands for laser dazzle protection | |
Vilaseca et al. | Color visualization system for near-infrared multispectral images | |
Zheng | An overview of night vision colorization techniques using multispectral images: From color fusion to color mapping | |
Jang et al. | Pseudo-color image fusion based on intensity-hue-saturation color space | |
RU2697062C1 (ru) | Способ наблюдения объектов | |
KR102350164B1 (ko) | 멀티스펙트럴 이미징 변환 방법 | |
JPH06121325A (ja) | カラー撮像装置 | |
Skorka et al. | Color correction for RGB sensors with dual-band filters for in-cabin imaging applications | |
Schuler et al. | Multiband E/O color fusion with consideration of noise and registration | |
Driggers et al. | Target detection threshold in noisy color imagery | |
Hogervorst et al. | Evaluation of a color fused dual-band NVG |