UA137279U - Спосіб відеомоніторингу місцевості з об'єктами на ній - Google Patents

Abstract

Заявлений спосіб відеомоніторингу місцевості з об'єктами на ній, в якому виконують інфрачервону, мультиспектральну або відеозйомку заданої ділянки місцевості з борту дистанційно керованого безпілотного розвідувального літального апарата при використанні відеокамер, встановлених на його борту, спостережуване зображення передають з борту дистанційно керованого літального апарата в поточному часі на пункт спостереження, здійснюють пошук, виявлення і розпізнавання об'єктів відеомоніторингу в масштабі часу, близькому до реального, а по положенню зображення об'єкта зйомки, координатах і кутах орієнтації дистанційно керованого безпілотного літального апарата обчислюють координати об'єкта. Виконують багатоканальну реєстрацію в реальному часі динамічної сцени місцевості синхронно двома бортовими відеокамерами, розміщеними на борту безпілотного літального апарата і рознесеними один від одного в площині, перпендикулярній напряму руху безпілотного літального апарата, на фіксовану відстань. Отримане в такий спосіб від бортових відеокамер двопотокове відео в реальному часі на наземному пункті управління обробляють стереопрограмами з використанням кадрів зображення з двох камер з видачею користувачеві в реальному часі інформації про спостережувані об'єкти і їх тривимірні координати.

Description

Корисна модель, що заявляється, належить до способів отримання тривимірного зображення динамічної сцени, з розташованими на ній об'єктами, що рухаються, стаціонарними і нестаціонарними, з можливістю обчислення тривимірних координат цих об'єктів сцени.

Широко застосовуються безпілотні літальні апарати для дистанційного огляду (зондування) з повітря територій, будівель і устаткування (наприклад в місцях ліквідації аварій); пошуку, виявлення і ідентифікації об'єктів в заданому районі або смузі маршруту з визначенням їх координат, а також для ведення спостереження за виявленими об'єктами з подальшою передачею фото- або відеоінформації в режимі реального часу.

Конкретні завдання використання безпілотних літальних апаратів обумовлюють необхідність їх оснащення відповідною апаратарою. Для практики є актуальним реалізувати можливість дистанційного керування літальним апаратом у процесі його розвідувального польоту, а також для завдань дистанційного керування режимами роботи його бортового устаткування за командами оператора безпілотного літального апарата, який знаходиться на наземному пункті дистанційного керування (А.С. Новоселов, В.Е. Болнокин, П.И. Чинаєв, А.Н. Юрьев. "Системь! адаптивного управления летательнььми аппаратами". - М.: издательство "Машиностроение", 1987. - С. 36).

Відомий спосіб дистанційного визначення координат місця розташування наземного об'єкта (патент РФ Мо 2182713 від 28.03.2000 р., МПК 7 2015 13/06, 20.05.2002 р., бюлетень Мо 14).

Спосіб здійснюють із застосуванням системи огляду, встановленої на безпілотному літальному апараті, що дозволяє отримувати сигнали зображення вибраної ділянки місцевості. При цьому в обчислювач заздалегідь вводять цифрову карту місцевості району, в якій зафіксовано заплановану траєкторію польоту безпілотного літального апарата, далі на наземному пункті за отриманими даними з бортових камер огляду отримують поточні значення географічної широти і довготи місця розташування конкретного наземного об'єкта.

Загальними ознаками способу дистанційного визначення координат місця розташування наземного об'єкта і заявленого технічного рішення є наявність системи огляду, що дозволяє отримувати сигнали зображення ділянки місцевості, що знаходиться у полі зору системи спостереження на борту безпілотного літального апарата.

Недоліком вказаного способу-аналога є обмеженість його функцій визначенням координат в

Зо площині місцевості тільки наземних об'єктів і без отримання інформації про висоти об'єктів, що актуальні для користувача.

Відомий спосіб відеомоніторингу, реалізований в сімействі безпілотних авіаційних комплексів "БВУСЕЛ", "БУСЕЛ М" ї "БУСЕЛ М50" (Безпілотні літальні комплекси "Бусел М", "Бусел М50", Бусел М40", "Дирижабль", "Буревісник", Республіканське унітарне підприємство "Науково-виробничий центр багатофункціональних безпілотних комплексів" Національної академії наук Білорусі, каталог продукції (2013 р.) пнр//памризеї.ру/саїа!о4).

Вказаний спосіб включає: відеомоніторинг місцевості і об'єктів на ній, супровід рухомих об'єктів з борту безпілотного літального апарата з передачею по радіоканалу отриманої відеоінформації на наземний пункт управління (НПУ), а також іншим віддаленим споживачам при роботі в часі, близькому до реального.

Залежно від встановленого цільового навантаження на безпілотний літальний апарат можливо здійснення відео-, інфрачервоної або мультиспектральної зйомки за допомогою оптичних систем, змонтованих на гіростабілізованій платформі безпілотного літального апарата, у світлий і темний час доби.

Недоліком вказаного способу є неможливість обчислення тривимірних координат виявлених на місцевості цілей.

Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі, що заявляється, є спосіб спостереження об'єктів з дистанційно пілотованого літального апарата (патент ВО Мо 2279999,

Вб4О0 47/08), що полягає в тому, що спостереження здійснюють за допомогою покадрової оглядової системи, яка складається з декількох відео- і/або інфрачервоних камер, спостережуване зображення передають з борту дистанційно пілотованого літального апарата в поточному часі, здійснюють пошук, виявлення і розпізнавання об'єктів, в процесі спостереження перемикають камери покадрової оглядової системи з різними полями зору. Камери покадрової оглядової системи використовують з неколінеарними, розташованими у вертикальній площині оптичними осями, управляють літальним апаратом по курсу, утримуючи зображення об'єкта на вертикальній середній лінії кадру, перемикання камер здійснюють під час переходу зображення об'єкта з поля зору однієї камери в поле зору подальшої камери, причому при попаданні зображення об'єкта у поле зору камери з найбільш вузьким полем зору запам'ятовують відповідний кадр, після чого по положенню зображення об'єкта у кадрі, що запам'ятовується,

координатах і кутах орієнтації дистанційно пілотованого літального апарата обчислюють координати об'єкта.

Недоліком описаного способу дистанційного визначення координат місця розташування наземного об'єкта є обмеженість його функцій визначенням двовимірних координат у площині місцевості без отримання інформації про висоти виявлених цілей.

В основу корисної моделі, яка пропонується, поставлено технічну задачу створення способу для отримання тривимірних координат вибраних об'єктів на місцевості.

Технічним результатом є розширення функціональних можливостей відеомоніторингу в плані отримання тривимірних координат вибраних об'єктів на місцевості.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі відеомоніторингу місцевості з об'єктами на ній, в якому виконують інфрачервону, мультиспектральну або відеозйомку заданої ділянки місцевості з борту дистанційно керованого безпілотного розвідувального літального апарата при використанні відеокамер, встановлених на його борту, спостережуване зображення передають з борту дистанційно керованого літального апарата в поточному часі на пункт спостереження, здійснюють пошук, виявлення і розпізнавання об'єктів відеомоніторингу в масштабі часу, близькому до реального, а по положенню зображення об'єкта зйомки, координатах і кутах орієнтації дистанційно керованого безпілотного літального апарата обчислюють координати об'єкта, згідно з корисною моделлю, виконують багатоканальну реєстрацію в реальному часі динамічної сцени місцевості синхронно двома бортовими відеокамерами, розміщеними на борту безпілотного літального апарата і рознесеними один від одного в площині, перпендикулярній напряму руху безпілотного літального апарата, на фіксовану відстань, а отримане в такий спосіб від бортових відеокамер двопотокове відео в реальному часі на наземному пункті управління обробляють стереопрограмами з використанням кадрів зображення з двох камер з видачею користувачеві в реальному часі інформації про спостережувані об'єкти і їх тривимірні координати.

Технічний результат забезпечується тим, що здійснюється синхронна відеозйомка двома відеокамерами двовимірних зображень об'єктів місцевості, обробка їх стереопрограмами з використанням кадрів зображення як з двох камер, з видачею користувачеві в реальному часі інформації про спостережувані об'єкти і їх тривимірні координати, та виконується відповідна

Зо корекція карти місцевості. У разі потреби уточнення тривимірних координат об'єктів проводять їх повторний відеомоніторинг за новим маршрутом з оновленими швидкістю і висотою польоту безпілотного літального апарата.

Послідовність операцій для вирішення поставленої задачі наступна: виконують відеомоніторинг місцевості з об'єктами на ній, що включає відео, інфрачервону або мультиспектральну зйомку місцевості за допомогою відповідних камер зйомки, встановлених на борту безпілотного розвідувального літального апарата, названу інформацію передають на наземний пункт управління та іншим віддаленим споживачам при роботі в масштабі часу, близькому до реального, при цьому виконують багатоканальну реєстрацію в реальному часі динамічної сцени місцевості синхронно двома бортовими відеокамерами, розміщеними на борту безпілотного розвідувального літального апарата і рознесеними одна від одної в площині, перпендикулярній напряму руху, на фіксовану відстань, що визначається з урахуванням необхідної точності обчислення поточних тривимірних координат реєстрованих об'єктів, двопотокове відео або зв'язані знімки місцевості, що отримуються у такий спосіб від бортових відеокамер, оперативно обробляють у реальному часі на наземному пункті управління за допомогою комп'ютерних програм обробки стереоаерознімків з видачею користувачеві в реальному часі поточних тривимірних координат відеомоніторингу, на вимогу наземного пункту управління реалізують повторне проходження (виконання) за зміненим маршрутом розвідки з рекомендованими наземним пунктом управління новими швидкістю і висотою польоту розвідувального літального апарата, вносять зміни в карту місцевості на наземному пункті управління шляхом ідентифікації змінених наземних природних та техногенних об'єктів даної місцевості і здійснюють відповідні корекції карти.

Загальними ознаками прототипу і заявленої корисної моделі є: 1. Виконують інфрачервону, мультиспектральну або відеозйомку заданої ділянки місцевості з борту розвідувального безпілотного літального апарата. 2. Використовують для моніторингу відео- або мультиспектральні камери, встановлені на бортовій платформі безпілотного літального апарата. 3. Безпілотні літальні апарати дистанційно управляються з наземного пункту управління шляхом передачі на борт безпілотного літального апарата команд керування із забезпеченням прийому актуальної відеоінформації в часі, близькому до реального.

4. По положенню зображення об'єкта дистанційного моніторингу на місцевості в кадрі, що фіксується в пам'яті системи моніторингу, координатах і кутах орієнтації безпілотного літального апарата, що здійснює зйомку місцевості, обчислюють двовимірні координати розташування цього обстежуваного об'єкта на місцевості.

Новими ознаками є: 1. Виконують багатоканальну динамічну реєстрацію сцени місцевості шляхом синхронної зйомки двома бортовими відеокамерами, розміщеними на борту розвідувального безпілотного літального апарата і рознесеними одна від одної в площині, перпендикулярній напряму руху, на фіксовану відстань; 2. Отримуване у такий спосіб від бортових відеокамер двопотокове відео або зв'язані знімки з двох відеокамер місцевості обробляють в реальному часі на наземному пункті управління за допомогою комп'ютерних програм обробки стереоаерознімків з видачею користувачеві в реальному часі поточних тривимірних координат спостережуваних об'єктів відеомоніторингу. 3. На вимогу наземного пункту управління роблять повторне проходження над досліджуваною ділянкою місцевості по зміненому маршруту розвідки з рекомендованими наземним пунктом управління новою швидкістю і висотою польоту розвідувального безпілотного літального апарата. 4. На наземному пункті управління вносять зміни в карту місцевості, проводять ідентифікацію змінених наземних природних та техногенних об'єктів цієї місцевості і здійснюють відповідне коригування карти з нанесенням на неї умовних позначень для змінених об'єктів місцевості з урахуванням результатів даних виконаної раніше аерофотозйомки.

Реалізація способу, що заявляється, може бути показана на двох наступних прикладах.

Приклад 1. 1. Розробляють план польоту безпілотного літального апарата, відповідно до завдань польоту над обстежуваною місцевістю; 2. Проводять запуск безпілотного літального апарата з комплексом апаратари, який відповідає цьому часу доби для обстеження вибраної ділянки місцевості; 3. Виконують відеомоніторинг місцевості за заданою програмою роботи безпілотного літального апарата уздовж вибраного маршруту зйомки на вибраній оптимальній висоті, адаптованій до поставлених задач. 4. Отриманий оперативно відеоматеріал вивчають відповідно до поставленої задачі "виявлення і ідентифікація потенційних актуальних цілей". 5. Позначають ("мишею" або іншим покажчиком) потенційні цілі на матеріалах відеозйомки, отриманих від синхронно працюючих двох відеокамер на безпілотному літальному апараті, запам'ятовують інформативні кадри (актуальні, а також ті, що потребують досить простої програмної комп'ютерної обробки на наземному пункті управління). б. Вибрані пари кадрів обробляють за допомогою комп'ютерної програми обробки стереознімків з метою отримання поточних тривимірних координат об'єктів, позначених оператором на відеоматеріалах. 7. За результатами стереообробки параметрів тривимірної сцени обстежуваної ділянки місцевості виконують відповідну подальшу корекцію карти місцевості з урахуванням виявлених змін на місцевості. 8. При необхідності організовують повторний відеомоніторинг вказаної замовником ділянки місцевості по новому маршруту розвідки з рекомендованими наземним пунктом управління оновленою швидкістю і висотою польоту безпілотного літального апарата.

Приклад 2. 1. Розробляють план польоту безпілотного літального апарата, відповідно до завдань розвідки обстежуваної місцевості; перед початком роботи безпілотного літального апарата програмно задають послідовність пріоритетів для вибору об'єктів зйомки, згідно з технічним завданням замовника. 2. Проводять запуск безпілотного літального апарата з комплексом апаратари, яка відповідає часу доби для завдань обстеження вибраної ділянки місцевості з метою виявлення наземних цілей заданих категорій. 3. Виконують відеомоніторинг місцевості, згідно з розробленим технічним завданням для польоту розвідувального апарата. Відповідно до плану польоту проводять безпілотний літальний апарат уздовж вибраного маршруту зйомки на вибраній оптимальній висоті, адаптованій до поставлених задач. 4. Виконують вибір програмно в часі, близькому до реального, досліджуваних об'єктів відеомоніторингу, згідно із вибраними пріоритетами.

5. Реалізують відповідну обробку вибраних програмою поточної стереопари кадрів (від пари бортових відеокамер) з використанням комп'ютерної програми для цілей отримання тривимірних координат вибраних програмою об'єктів на відеоматеріалах. б. За результатами даних відеомоніторингу обстежуваної ділянки місцевості роблять відповідну корекцію карти місцевості з метою внесення в цю карту виявлених змін. 7. При необхідності організовують повторний відеомоніторинг актуальної (вказаного замовником) ділянки місцевості за новим маршрутом розвідки з рекомендованими наземним пунктом управління оновленими характеристиками: швидкістю і висотою польоту безпілотного літального апарата.

Виконання операцій, що становлять суть корисної моделі, дозволяє вирішити поставлену технічну задачу по забезпеченню відеомоніторингу місцевості з об'єктами на ній з одночасним обчисленням тривимірних координат об'єктів на місцевості.

Досягнутий технічний результат заявленого способу: розширені його функціональні можливості за рахунок забезпечення обчислення тривимірних координат виявлених на місцевості об'єктів в режимі часу, близькому до реальному.

Технічний результат досягається завдяки введенню нових ознак в перелік операцій заявленого способу. Таким чином, корисна модель задовольняє вимогам новизни, корисності і можливості технічної реалізації.

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб відеомоніторингу місцевості з об'єктами на ній, в якому виконують інфрачервону, мультиспектральну або відеозйомку заданої ділянки місцевості з борту дистанційно керованого безпілотного розвідувального літального апарата при використанні відеокамер, встановлених на його борту, спостережуване зображення передають з борту дистанційно керованого літального апарата в поточному часі на пункт спостереження, здійснюють пошук, виявлення і розпізнавання об'єктів відеомоніторингу в масштабі часу, близькому до реального, а по положенню зображення об'єкта зйомки, координатах і кутах орієнтації дистанційно керованого безпілотного літального апарата обчислюють координати об'єкта, який відрізняється тим, що Зо виконують багатоканальну реєстрацію в реальному часі динамічної сцени місцевості синхронно двома бортовими відеокамерами, розміщеними на борту безпілотного літального апарата і рознесеними один від одного в площині, перпендикулярній напряму руху безпілотного літального апарата, на фіксовану відстань, а отримане в такий спосіб від бортових відеокамер двопотокове відео в реальному часі на наземному пункті управління обробляють стереопрограмами з використанням кадрів зображення з двох камер з видачею користувачеві в реальному часі інформації про спостережувані об'єкти і їх тривимірні координати.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що виконують при необхідності повторне проходження розвідувального літального апарата над досліджуваною ділянкою місцевості за зміненим маршрутом розвідки з оновленими швидкістю і висотою польоту безпілотного літального апарата, рекомендованими наземним пунктом управління.

З. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що в наземному пункті управління здійснюють відповідну корекцію карти місцевості, проводять ідентифікацію змінених наземних природних і техногенних об'єктів даної місцевості і виконують відповідне корегування карти з нанесенням умовних позначень для змінених об'єктів місцевості за результатами даних відеомоніторингу обстежуваної ділянки місцевості.