RU2820168C1 - Четырехспектральная система видеонаблюдения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области спектрозонального телевидения и касается четырехспектральной системы видеонаблюдения. Система содержит зеркально-линзовый объектив, имеющий матричные фотоприемники с оптическими фильтрами, пропускающими лучистый поток в видимой и средней ИК областях спектра, а также третий оптико-электронный приемный канал для регистрации отраженного лучистого потока внешнего лазерного излучения в ближней ИК области спектра и его преобразовании в сигнал для индикации местоположения объекта интереса. Кроме того, в систему дополнительно введен четвертый оптико-электронный канал для регистрации лучистого потока в дальней ИК области спектра и его преобразовании в сигналы тепловизионных изображений наблюдаемого пространства. Формируемые сигналы изображений видимой, ближней, средней и дальней ИК области спектра поступают на видеопроцессор, выходы которого соединены через коммутатор сигналов со входом отображающего устройства, а также с вычислительным устройством, имеющим соединение с коммутатором сигналов для формирования сигналов об угловом отклонении объекта слежения по углу рыскания и тангажа относительно общей оптической оси системы видеонаблюдения. Технический результат заключается в увеличении достоверности и эффективности видеонаблюдения и селекции объектов слежения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области спектрозонального телевидения и включает совместное использование средств теле-тепловизионной и лазерной техники. Оно предусматривает формирование сигналов телевизионных и тепловизионных изображений объектов, путем регистрации и преобразования лучистого потока в видимой и тепловой инфракрасной областях спектра, а также получение сигналов изображений лазерной индикации объектов слежения, путем регистрации и преобразования лучистого потока, отраженного от объекта в ближней инфракрасной области спектра. Может быть использовано в системах дистанционного зондирования поверхности Земли, а также применяться в системах видеонаблюдения и селекции объектов с использованием спектрозональных систем технического зрения.

Для видеонаблюдения 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 последующей 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.

Спектрозональное телевидение базируется на возможности регистрации отраженного и излученного лучистого потока в нескольких спектральных участках или зонах, которые включают ультрафиолетовую (УФ), видимую (ВИ) или инфракрасную (ИК) области спектра. Поэтому для полноценного решения задач наблюдения объектов, их обнаружения, селекции и распознавания необходимо осуществлять регистрацию лучистого потока объектов подстилающей поверхности Земли в различных областях оптического спектра, куда могут входить:

- ВИ область спектра, с длиной волны от 0,38 мкм до 0,76 мкм;

- ближняя ИК₁ область спектра, с длиной волны от 0,76 мкм до 2,5 мкм;

- средняя ИК₂ область спектра, с длиной волны от 3,0 мкм до 5,0 мкм;

- дальняя ИК₃ область спектра, с длиной волны от 8,0 мкм до 14,0 мкм.

Таким образом, для селекции и видеонаблюдения объектов с использованием ОЭС, работающими в ТВ формате, предпочтительней использовать регистрацию отраженного и излученного лучистого потока в приведенных областях спектра.

Естественно, что для наблюдения состояния и контроля тех или иных объектов земной поверхности и их перемещения используют различные виды телевизионных (ТВ) и тепловизионных (ТПВ) систем и устройств. Принципы формирования видеосигналов с помощью отдельных черно-белых, цветных или спектрозональных ТВ камер, а также с использованием ТПВ камер для визуального анализа изображений объектов и их сопровождения нашли отражение в работе [1].

Использование разных спектральных участков (зон) регистрации, включающих ВИ и ИК области спектра в визирных системах наблюдения, позволяет обеспечить их круглосуточность применения. В этой связи, способы и схемы построения входного звена спектрозональных камер, осуществляющих регистрацию лучистого потока в различных спектральных участках, включающих ВИ и ИК области спектра, могут быть разными.

Различают одноканальные, двухканальные и многоканальные схемы входного оптико-электронного звена ОЭС для регистрации и последующего преобразования лучистого потока и формирования сигналов спектрозональных ТВ изображений [2, 3], которые отражают расщепление входного лучистого потока на несколько составляющих. Также известны патентные источники, отражающие способы устройства расщепления входного лучистого потока для этих целей с использованием зеркально-линзовых объективов [4, 5].

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 и линзовый канал для ИК области спектра. За счет использования дихроического зеркала обеспечивается улучшение габаритно-массовых характеристик и повышение эффективного относительного отверстия зеркально-линзового канала, приводящего к улучшению качества формируемого изображения.

Согласно описанию, патент [5] отражает двухканальную ОЭС, которая может быть использована для систем наведения, 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, упрощение конструкции и уменьшение габаритно-массовых характеристик.

Известна также двухканальная ОЭС [6], в которой каждый из каналов содержит объектив и установленный на его оптической оси матричный фотоприемник (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, что:

- оба оптико-электронных канала могут быть ТВ;

- оба оптико-электронных канала могут быть ТПВ;

- первый оптико-электронный канал может быть ТВ, а второй может быть ТПВ.

Известен также патент [7] в котором отражена система слежения, которая содержит корпус, внутри которого установлены ТВ и ТПВ каналы с МФП и объективами, модуль электронной обработки изображений и координатор в виде лазерного индикатора-координатора с объективом.

Модуль электронной обработки изображений выполнен с возможностью распознавания как стационарных объектов путем сравнения их контурных и текстурных признаков, так и малоразмерных объектов путем анализа вектора признаков объекта, полученных в ВИ и ИК диапазонах, а также с возможностью сопровождения объекта.

Недостатком данной системы по патенту [7] является то, что для ее надежной работы необходимо при предполетной подготовке данных закладывать эталонное изображение (ЭИ) объекта слежения как в ВИ области спектра (0,38-76 мкм), так и в тепловой ИК области спектра (8-14 мкм) для решения задачи селекции и распознавания объектов, что не всегда возможно, из-за отсутствия актуальных ЭИ по объекту слежения. Кроме того, данный процесс предполетной подготовки в своей основе требует организационных и временных затрат, что снижает оперативность применения системы для решения поставленных задач наведения.

Известна также двухспектральная система видеонаблюдения [8], где использование двух разных спектральных участков для регистрации лучистого потока в ВИ и ИК области спектра позволит обеспечить круглосуточность ее применения. Вместе с тем, использование в данной системе только двух спектральных участков, включающих ВИ и тепловую ИК области спектра не всегда позволяет обеспечить решение вопросов, связанных с наблюдением объектов в условиях мешающих факторов, таких как некоторые виды дымки, пыли и тумана.

Для разрешения этих вопросов необходимо использовать ближнюю ИК область спектра (0,76-2,5 мкм) для ведения видеонаблюдения в вечернее и 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.

В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения по совокупности основных признаков и операций над сигналами, принята трехспектральная система видеонаблюдения [9], где использование трех разных спектральных участков для регистрации лучистого потока в ВИ, ближней ИК и тепловой ИК области спектра позволит обеспечить круглосуточность ее применения. Вместе с тем, в данной системе, для третьего оптико-электронного канала предусмотрена регистрация излученного лучистого потока только или в средней или в дальней ИК областях спектра путем замены ОФ и МФП. Это не всегда позволяет обеспечить оперативное и достоверное решение задач, связанных с селекцией и наблюдением нагретых объектов различных классов и фоновых объектов, особенно в условиях мешающих факторов, что является недостатком данного патента.

Для разрешения таких вопросов необходимо использовать одновременную регистрацию лучистого потока как в средней, так и дальней ИК областях спектра, то есть использовать спектральные участки Δλ₃=3,0-5,0 мкм и Δλ₄=8,0-14,0 мкм для осуществления селекции и видеонаблюдения объектов имеющих разную температуру излучения в наблюдаемом пространстве.

Как известно, максимальная длина волны излучения определяется законом смещения Вина:

где T⁰ - температура в Кельвинах, а λ_max - длина волны с максимальной интенсивностью в микрометрах.

Следует заметить, что диапазон 3,0-5,0 мкм характерен для регистрации излученного потока, например, при пожарах, поскольку согласно выражению (1) 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.

Технический результат - расширение функциональных возможностей с увеличением достоверности и эффективности систем видеонаблюдения и селекции объектов, путем использования одновременной регистрации лучистого потока от объектов в видимой, ближней, средней и дальней ИК областях спектра.

Для достижения технического результата предлагается четырехспектральная система видеонаблюдения, содержащая в общей конструкции зеркально-линзовый объектив, включающий первый и второй оптико-электронные каналы с матричным фотоприемниками для регистрации лучистого потока в Δλ₁ зоне видимой и Δλ₃ зоне тепловой ИК областях спектра, а также третий оптико-электронный приемный канал для регистрации лучистого потока внешнего лазерного излучения в Δλ₂ зоне ближней ИК области спектра, с доминирующей длиной волны λ₀, который включает в своем составе между первым выходом зеркально-линзового объектива и первым оптическим фильтром для видимой области спектра введенный светорасшепляющий фильтр, отражательное зеркало, далее оптический фильтр и фотоприемники лазерного излучения ближней ИК области спектра, установленные на автономном неподвижном креплении конструкции зеркально-линзового объектива, где выход первого и второго матричного фотоприемников, а также выходы фотоприемников лазерного излучения ближней ИК области спектра, через блок цифровой обработки сигналов соединены со входами видеопроцессора, выходы которого через коммутатор сигналов соединены со входом видеоконтрольного устройства, где каждый матричный фотоприемник, а также фотоприемники лазерного излучения, установленные на автономном неподвижном креплении конструкции зеркально-линзового объектива имеют блок механической регулировки 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 фотоприемников лазерного излучения и входом видеопроцессора имеется блок пространственного совмещения отдельных элементов изображения ВИ и ИК областей спектра электронным путем, в которую дополнительно введен четвертый оптико-электронный канал для регистрации лучистого потока в Δλ₄ зоне дальней ИК области спектра и его преобразовании в сигнал ТПВ изображении наблюдаемого пространства, имеющий в своем составе между вторым объективом и третьим оптическим фильтром введенный светорасшепляющий фильтр, далее отражательное зеркало, оптический фильтр, пропускающий в Δλ₄ зоне лучистый поток дальней ИК области спектра, матричный фотоприемник установленный на автономном неподвижном креплении конструкции зеркально-линзового объектива, который имеет блок механической регулировки для изменения его положения относительно общей оптической оси, выход матричного фотоприемника соединен со входом блока цифровой обработки сигналов, выход последнего соединен со входом видеопроцессора, а выходы видеопроцессора соединены через коммутатор сигналов со входом отображающего устройства, а также с вычислительным устройством, имеющего соединение с коммутатором сигналов для формирования сигналов об угловом отклонении объекта слежения по углу рыскания и тангажа относительно общей оптической оси системы видеонаблюдения.

Формирование сигналов в двух спектральных участках тепловой ИК области спектра позволяет увеличить количество различительной информации об объектах.

На фиг. 1 представлена структурная схема четырехспектральной системы видеонаблюдения. Она содержит в общей конструкции зеркально-линзовый объектив 1, куда входят:

- сферический обтекатель 2;

- сферические зеркала 3, состоящие из двух разнесенных зеркал 3₁ и 3₂;

- объектив для ВИ и ближней ИК₁ области спектра 4₁;

- объектив для тепловой ИК области спектра 4₂;

- светорасщепляющее устройство (дихроичное зеркало) для расщепления входного лучистого потока на два потока 5₁;

- отражающее зеркало 5₂;

- устройство для расщепления входного лучистого потока на два потока 5₃;

- отражающее зеркало 5₄;

- оптический фильтр для ВИ области спектра 6₁;

- оптический узкополосный фильтр для ближней ИК₁ области спектра 6₂;

- оптический фильтр для ИК области спектра 6₃ с зоной регистрации Δλ₃;

- оптический фильтр для тепловой ИК области спектра 6₄ с зоной регистрации Δλ₄

- первый преобразователь «свет-сигнал» для ВИ области спектра (МФП) 7₁;

- второй преобразователь «лучистый поток-сигнал» (набор из четырех фотодиодов) для приема лазерного излучения в ближней ИК₁ области спектра 7₂;

- третий преобразователь «свет-сигнал» (МФП) для средней ИК области спектра 7₃;

- третий преобразователь «свет-сигнал» (МФП) для дальней ИК области спектра 7₄;

- блоки механической регулировки 8₁, 8₂, 8₃ и 8₄ положения первого, второго третьего и четвертого преобразователя «лучистый поток-сигнал» в шести степенях свободы и имеющих общую оптическую ось в зеркально-линзовом объективе 1.

Кроме того система (фиг. 1), содержит три блока цифровой обработки сигналов 9₁, 9₂, 9₃ и 9₄, синхрогенератор 10, блок пространственного совмещения сигналов разноспектральных изображений электронным путем 11, видеопроцессор 12, блок коммутации сигналов 13, блок отображения видеоинформации 14, вычислительное устройство с формированием сигналов об угловом отклонении объекта слежения по углу рыскания и тангажа относительно общей оси оптической системы 15, блок управления 16, блоки оптических фильтров 17₁, 17₂ и 17₃.

Синхрогенератор 10 формирует необходимые строчные, кадровые и управляющие импульсы заданной длительности и частоты, которые используются для развертки (считывания) сигналов изображений в преобразователях 7₁, 7₂ и 7₃, для цифровой обработки сигналов в блоках 9₁ 9₂, 9₃ и других блоков системы 11, 12 и 15. В качестве датчиков сигналов ТВ и ТПВ изображений 7₁, 7₃ и 7₄ могут быть использованы ПЗС матрицы, КМОП фотоприемники, неохлаждаемые или охлаждаемые МФП или другие преобразователи лучистого потока в сигналы изображений, в качестве лазерного датчика сигналов-фотодиоды лазерного излучения 7₂.

В четырехспектральной системе видеонаблюдения (фиг. 1), общий входной лучистый поток F(λ), отраженный или излученный от объектов с длиной волны от λ₁ до λ_n, куда входят ВИ, ближняя и тепловая ИК области спектра, пройдя сферический обтекатель 2 зеркально-линзового объектива 1, проходит обработку по четырем оптико-электронным каналам.

Это по первому каналу регистрации светового потока и формирования сигнала ТВ изображения U₁(t) для ВИ области спектра, по второму каналу регистрации лучистого потока и формирования сигнала лазерного излучения U₂(t) для ближней ИК области спектра, по третьему каналу регистрации лучистого потока и формирования сигнала ТПВ изображения U₃(t) для средней ИК области спектра и по четвертому каналу регистрации лучистого потока формирования сигнала ТПВ изображения U₄(t)для дальней ИК области спектра.

В первом оптико-электронном канале входной лучистый поток F(λ) через объектив 4₁ проходит первый оптический фильтр (ОФ₁) 5₁ и проецируется на рабочую поверхность первого МФП 6₁. Спектральная характеристика (СХ) первого ОФ₁ в общем случае охватывает весь спектральный участок ВИ области спектра Δλ_ви от 0,38 до 0,76 мкм. Надо отметить, что может использоваться и меньшая ширина зоны регистрации и при этом возможно ее другое местоположение в ВИ области спектра, когда Δλ₁<Δλ_ви. В результате преобразования светового потока на выходе МФП 7₁ формируется первый сигнал ТВ изображения U₁(t) для ВИ области спектра.

Во втором оптико-электронном канале, входной лучистый поток F(λ) отраженного лазерного излучения от объекта слежения, после светорасщепляющего устройства 5₁ и отражающего зеркала 5₂ пройдя второй оптический фильтр (ОФ₂) 6₂, проецируется на рабочую поверхность датчиков сигналов-фотодиодов 7₂ (число используемых фотодиодов может быть равным величине n=3, 4, …, Р) на выходе которых формируется электрический сигнал лазерного излучения.

СХ второго узкополосного интерференционного ОФ₂ обычно охватывает спектральный участок ближней ИК области спектра с шириной Δλ₂ не более 100 нм с центральной длиной волны лазерного источника излучения, например, равной λ₀=1,06 мкм. Для другого случая, значение центральной длины волны λ₀ и ширина зоны регистрации Δλ₂ могут быть иными, с учетом всего спектрального участка с длиной волны от 0,76 мкм до 2,5 мкм.

В результате преобразования лучистого потока, на выходе датчика сигналов 7₂ формируется второй сигнал U₂(t) за счет регистрации на соответствующей длине волны отраженного лазерного излучения от объекта интереса в ближней ИК области спектра.

В третьем оптико-электронном канале входной лучистый поток F(λ) отражаясь от сферических зеркал 3, расположенных определенным образом, проходит объектив 4₂ и третий оптический фильтр (ОФ₃) 6₃, после чего он проецируется на рабочую поверхность третьего МФП 7₃. СХ третьего ОФ₃ охватывает спектральный участок средней ИК области спектра с шириной Δλ₃=(3,0-5,0 мкм). В результате преобразования лучистого потока на выходе МФП 7₃ формируется сигнал ТПВ изображения U₃(t) для средней ИК области спектра.

В четвертом оптико-электронном канале входной лучистый поток F(λ) отражаясь от сферических зеркал 3, расположенных определенным образом, проходит объектив 4₂ и расщепляется на два потока с помощью расщепляющего устройства 5₃ и отражающего зеркала 5₄ пройдя четвертый оптический фильтр (ОФ₄) 6₄, проецируется на рабочую поверхность МФП 7₄ СХ четвертого ОФ₄ охватывает спектральный участок дальней ИК области спектра с шириной Δλ₄=(8,0-14,0 мкм). В результате преобразования лучистого потока на выходе МФП 7₄ формируется сигнал ТПВ изображения U₄(t) для дальней ИК области спектра.

После осуществления указанных операций, сформированные видеосигналы U₁(t), U₂(t), U₃(t) и U₄(t) преобразуются в цифровую форму в блоках обработки сигналов 9₁, 9₂, 9₃ и 9₄. 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.

С выхода блоков 9₁, 9₂, 9₃ и 9₄ сигналы поступают на входы видеопроцессора 12 для цифровой обработки сигналов по принятому алгоритму их раздельной и совместной обработки, формирования сигнала синтезированного изображения, осуществление операций захвата объектов слежения и их автосопровождение, а также другие операции при совместной обработке формируемых ТВ, ТПВ и лазерных сигналов.

Видеопроцессор 12 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 формирования ТВ изображений ВИ области спектра, а для ночного времени суток - приоритет для ТПВ изображений ИК областей спектра, с учетом сигнала от приемного канала, осуществляющего регистрацию и формирование сигнала внешнего лазерного источника излучения, который характеризует местоположение объекта слежения в наблюдаемом пространстве в ТВ, ТПВ или синтезированном изображении, которые более удобны с точки зрения восприятия/анализа человеком/автоматом, а также для решения дальнейших задач обработки изображений, таких как сегментация и селекция объектов, их захват, измерение параметров и т.д.

С выходов видеопроцессора образованные сигналы поступают на входы блока коммутации видеосигналов 13 и далее поступают на входы блока отображения видеоинформации 14 и на вход вычислительного устройства 15 с формированием сигналов об угловом отклонении объекта слежения по углу рыскания и тангажа относительно общей оси оптической системы.

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 изображения ВИ и ИК областей спектра и сопоставлять их между собой, что может приводить к задержкам в принятии решения.

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.

С блока 16 управляющие сигналы поступают на входы блоков 7, 8, 10-14, которые задают алгоритм обработки видеосигналов, а также различные варианты подачи сформированных видеосигналов на входы блока отображения видеоинформации, а также на вход блока 15. Сигнал с выхода блока 15 может поступать на исполнительное устройство. Наличие блока 15 позволяет решать специальные задачи, связанные с формированием управляющих сигналов для слежением за объектом.

Совмещение изображений в системе (фиг. 1) вначале проводится механическим путем, за счет использование блоков 8₁, 8₂, 8₃ и 8₄ путем изменения положения каждого датчика сигналов относительно друг друга по трем осям X,Y,Z, осуществлении возможного поворота каждого МФП по осям X и Y, а также возможного их поворота вокруг общей оптической оси Z.

Окончательное совмещение разноспектральных изображений проводиться электронным путем, за счет использования блока 11, где осуществляется сдвиг растра одного изображения относительно другого в горизонтальном и вертикальном направлениях и поэлементное совмещение изображений.

Блоки оптических фильтров 17₁, 17₂, 17₃ и 17₄ используются при необходимости изменения спектральных характеристик ОФ механическим или электрическим путем в каждом оптико-электронном канале системы видеонаблюдения.

На фиг. 2 показана общая компоновка конструкции зеркально-линзового объектива и ход лучей при регистрации лучистого потока в ВИ, ближней ИК и тепловой ИК областях спектра. Обозначения входного звена, элементов и узлов зеркально-линзового объектива, такие же, как показано на фиг. 1.

Компоновка зеркально-линзового объектива предусматривает использование общего сферического обтекателя 2 и соосно расположенных линзового объектива 41, расщепляющего устройства (дихроичного зеркала) 5₁ с ОФ 6₁ и МФП 7₁ для оптико-электронного канала ВИ области спектра и оптико-электронного канала ближней ИК области спектра включающего элементы 5₂, 6₂ и 7₃ а также зеркально-линзового объектива 3,4₂ с ОФ 6₃ и МФП 7₃ для оптико-электронного канала средней ИК области спектра и а зеркально-линзового объектива 3,4₂ с 5₃, 5₄ и ОФ 6₄ и МФП 7₄ для оптико-электронного канала дальней ИК области спектра.

Такая схема зеркально-линзового объектива позволяет обеспечить совмещение оптических осей для каналов ВИ, ближней и тепловой ИК областей спектра, а также получить хорошие оптические характеристики при достаточно компактной конструкции. Конструктивно оптико-электронный канал ВИ и ближней ИК областей спектра расположен с внешней стороны сферического зеркала (контрзеркала) 3₁.

Наличие отдельных объективов 4₁ и 4₂ 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.

Юстировка изображений с точностью до элемента изображения (пикселя), формируемых в каналах ВИ и тепловой ИК областей спектра, обеспечивается за счет соосности конструкции, а также предварительной юстировки положения датчиков сигнала 7₁, 7₂, 7₃ и 7₄ с приемным каналом регистрации внешнего лазерного излучения с использованием блоков 8₁, 8₂, 8₃ и 8₄ путем изменения положения каждого датчика сигнала относительно друг друга в трех основных направлениях - вдоль осей координат а также вокруг этих трех осей. Кроме того в системе предусмотрено дополнительное электронное совмещение растров с точностью до пикселя для двух разноспектральных изображений в блоке электронного совмещения 11 (фиг. 1).

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 с приемным каналом регистрации внешнего лазерного излучения и его преобразовании в сигнал для целеуказания местоположения объекта на ТВ или ТПВ изображении наблюдаемого пространства. Таким образом, за счет одновременного формирования информации об объекте в видимой, ближней, средней и дальней ИК областях спектра, можно расширить функциональные возможности системы видеонаблюдения и увеличить достоверность и эффективность наблюдения и слежения за объектами.

Источники

1. Сагдуллаев Ю.С, Ковин С.Д. Восприятие и анализ разноспектральных изображений. М.: «Спутник +», 2016 г. - 251 с.

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

3. Патент РФ на изобретение №2543985. Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра / Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С. - опубл. 10.03.2015 г. Бюл. №7

4. Патент РФ на изобретение №2256205. Двухканальный зеркально-линзовый объектив (варианты) / Журавлев П.В., Косолапов Г.И., Хацевич Т.Н. - опубл. 10.07.2005 г. Бюл. №19

5. Патент РФ на изобретение №2606699. Двухканальная оптико-электронная система / Сокольский М.Н., Ефремов В.А., Лапо Л.М. - опубл. 10.01.2017 г. Бюл. №1

6. Патент РФ на полезную модель №44836. Двухканальная оптико-электронная система / Тарасов В.В., Здобников А.Е., Сухорученко А.Н. - опубл. 27.03.2005 г. Бюл. №9

7. Патент РФ на изобретение №2756170. Оптико-электронная многоканальная головка самонаведения / Бондаренко В.А., Колосов Г.Г., Королев А.К. и др. - опубл. 28.09.2021 г. Бюл. №28

8. Патент РФ на изобретение №2786356. Двухспектральная система видеонаблюдения / Ковин С.Д., Панков В.А., Сагдуллаев Ю.С, Шапиро Б.Л., - опубл. 20.12.2022 г. Бюл. №35

9. Заявка в Роспатент №2022134401 от 27.12.2022 г. Трехспектральная система видеонаблюдения / Жуковский К.Г.,. Ковин С.Д., Панков В.А., Перчаткин Н.А., Сагдуллаев Ю.С, Селявский Т.В., Шапиро Б.Л., Щавелев П.Б.

Claims (2)

1. Четырехспектральная система видеонаблюдения, содержащая в общей конструкции зеркально-линзовый объектив, включающий первый и второй оптико-электронные каналы с матричными фотоприемниками для регистрации лучистого потока в Δλ₁ зоне видимой и Δλ₃ зоне средней ИК областях спектра, а также третий оптико-электронный приемный канал для регистрации лучистого потока внешнего лазерного излучения в Δλ₂ зоне ближней ИК области спектра, с доминирующей длиной волны λ₀, который включает в своем составе между первым выходом зеркально-линзового объектива и оптическим фильтром для видимой области спектра введенный светорасшепляющий фильтр, отражательное зеркало, далее оптический фильтр и фотоприемники лазерного излучения ближней ИК области спектра, установленные на автономном неподвижном креплении конструкции зеркально-линзового объектива, где выходы матричных фотоприемников первого и второго оптико-электронных каналов, а также выходы фотоприемников лазерного излучения ближней ИК области спектра, через блок цифровой обработки сигналов соединены со входами видеопроцессора, выходы которого через коммутатор сигналов соединены со входом видеоконтрольного устройства, где каждый матричный фотоприемник, а также фотоприемники лазерного излучения, установленные на автономном неподвижном креплении конструкции зеркально-линзового объектива имеют блок механической регулировки для изменения их положения относительно друг друга в трех основных направлениях - вдоль осей координат X,Y,Z, а также их поворота вокруг этих трех осей, кроме того между выходами блока обработки сигналов матричных фотоприемников и фотоприемников лазерного излучения и входом видеопроцессора имеется блок пространственного совмещения отдельных элементов изображения ВИ и ИК областей спектра электронным путем, отличающийся тем, что введен четвертый оптико-электронный канал для регистрации лучистого потока в Δλ₄ зоне дальней ИК области спектра и его преобразования в сигнал тепловизионного изображения наблюдаемого пространства, имеющий в своем составе между вторым выходом зеркально-линзового объектива и оптическим фильтром для средней ИК области спектра светорасщепляющий фильтр, далее отражательное зеркало, оптический фильтр, пропускающий в Δλ₄ зоне лучистый поток дальней ИК области спектра, матричный фотоприемник установленный на автономном неподвижном креплении конструкции зеркально-линзового объектива, который имеет блок механической регулировки для изменения его положения относительно общей оптической оси, выход матричного фотоприемника соединен со входом блока цифровой обработки сигналов, выход последнего соединен со входом видеопроцессора, а выходы видеопроцессора соединены через коммутатор сигналов со входом видеоконтрольного устройства, а также с вычислительным устройством, имеющим соединение с коммутатором сигналов для формирования сигналов об угловом отклонении объекта слежения по углу рыскания и тангажа относительно общей оптической оси системы видеонаблюдения.

2. Четырехспектральная система видеонаблюдения по п. 1, отличающаяся тем, что ширина зоны регистрации лучистого потока Δλ₄, и ее местоположение в дальней ИК области спектра определяется используемым оптическим фильтром в четвертом оптико-электронном канале.

Images