УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ УДАЛЕННЫХ ОБЪЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2007 года по МПК G02B27/22 G03B35/04 

Предлагаемое техническое решение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано для регистрации объемных удаленных объектов и для определения дистанции до них.

Известно устройство по патенту РФ №2014756 для регистрации объемного трехмерного пространства предметов, наблюдаемых на видеоприемном блоке с помощью очков с поляроидными фильтрами для левого и правого глаз.

Устройство содержит фотоприемный блок, состоящий из объектива и передающей телевизионной камеры, датчик положения камеры, датчик положения наблюдателя, блоки управления, программирования и обработки информации.

Недостатками этого устройства являются ограниченное (размерами одного кадрового окна камеры) поле зрения, невысокое качество изображения (в связи с малым конечным разрешением приемника изображения, определяемым ограниченным количеством чувствительных элементов, размещенных в кадровом окне) и невозможностью получения изображений достаточно удаленных от устройства объектов.

Техническим результатом предложенного решения является увеличение поля зрения за счет реализации панорамного вращения визирной оси, увеличение разрешения и дальности работы устройства. Это достигается тем, что устройство для регистрации удаленных объемных объектов, содержащее фотоприемный блок, состоящий из объектива и передающей телевизионной камеры, блоки управления, программирования, обработки информации и видеоприемный блок, отличается тем, что оно снабжено вторым фотоприемным блоком, установленным совместно с первым фотоприемным блоком на регулируемой механической базе, связанной с исполнительным механизмом, который подключен к одному из выходов блока управления, на оптических осях фотоприемных блоков установлены зеркально-призменные блоки с приводами, подключенными к соответствующим выходам блока управления, вход-выходы которого соединены с вход-выходами блока программирования, выход которого через блок обработки информации соединен с входом видеоприемного блока, а в фотоприемных блоках, подключенных к соответствующим входам блока программирования, установлены передающие телевизионные камеры на базе линейных приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Представленная иллюстрация поясняет суть предложения.

На чертеже представлен вариант устройства, выполненного на базе двух фотоприемных блоков.

Устройство для регистрации удаленных объемных объектов содержит фотоприемные блоки 20 и 40, состоящие из проекционных объективов 21 и 41 и передающих телевизионных камер 22 и 42 на базе линейных ПЗС.

Устройство снабжено также блоком 60 управления, блоком 61 программирования, блоком 62 обработки информации и видеоприемным блоком 63.

Фотоприемные блоки 20 и 40 установлены на регулируемой механической базе 50, связанной с исполнительным механизмом 51, который подключен к одному из выходов блока 60 управления. Выходы фотоприемных блоков 20 и 40 подключены к соответствующим входам блока 61 программирования. На оптических осях O₁ и О₂ фотоприемных блоков 20 и 40 установлены с жесткой привязкой к базе 50 зеркально-призменные блоки 10 и 30, состоящие из отражающих зеркал 11 и 31 и оптических призм 12 и 32 (призм Дове). Зеркально-призменные блоки 10 и 30 снабжены приводами 52 и 53, подключенными к выходам блока 60 управления. Приводы 52 и 53 имеют возможность осуществлять круговое вращение зеркально-призменных блоков 10 и 30 соответственно вокруг оптических осей O₁ и О₂.

Вход-выходы блока 60 управления соединены с вход-выходами блока 61 программирования, выход которого через блок 62 обработки информации соединен с входом видеоприемного блока 63.

Работа устройства производится следующим образом.

По сигналу, пропорциональному приближенно известному расстоянию L до регистрируемого удаленного объекта О, поступающему с вход-выхода программного блока 61 на блок 60 управления, исполнительный механизм 51 устанавливает перемещением канала «ВВ» необходимую стереобазу «В» между осями O₁ и О₂, достаточную для получения стереоэффекта. Зеркально-призменные блоки 10, 30, развернутые относительно друг друга по углу на угловой размер кадра, в результате вращения каждого из них вокруг оптических осей O₁ и О₂ последовательно сканируют пространство объектов, осуществляя панорамирование, и проецируют с помощью объективов 21, 41 изображение удаленного объекта О в фокальную плоскость на передающие телевизионные камеры 22, 42 на базе линейных ПЗС фотоприемных блоков 20 и 40 со сдвигом во времени канала «ВВ» относительно канала «АА», равного времени кадра.

Каждый из зеркально-призменных блоков 10, 30 вращается с фиксированным угловым шагом, равным по величине половине угловой величины чувствительного элемента передающих телевизионных камер 22, 42 на базе линейных ПЗС, обеспечивая двукратное повышение разрешения, определяемого непосредственно самой передающей телевизионной камерой на базе линейных ПЗС.

Полученные телевизионные кадры поочередно поступают на вход программного блока 61 и записываются на его оперативно-запоминающем устройстве. С выхода программного блока 61 информация о регистрируемом объемном объекте поступает на блок 62 предварительной обработки изображения, где осуществляется контрастирование, подчеркивание высоких частот, улучшающих качество изображения, а затем поступает на видеоприемный блок 63. Наложение двух кадров телевизионных изображений выполняется с постоянным фиксированным смещением одного кадра относительно другого, равным одной строке по высоте кадра или одному столбцу.

Предлагаемое устройство прошло опытную проверку и показало возможность реализации наблюдения объемных объектов на расстоянии до 200-250 м с двукратным повышением разрешения по сравнению с разрешением стандартных телевизионных камер.

Устройство для регистрации удаленных объемных объектов содержит фотоприемный блок, состоящий из объектива и передающей телевизионной камеры. Кроме того, блоки управления, программирования, обработки информации и видеоприемный блок. Также устройство снабжено вторым фотоприемным блоком, установленным совместно с первым фотоприемным блоком на регулируемой механической базе, связанной с исполнительным механизмом, который подключен к одному из выходов блока управления. На оптических осях фотоприемных блоков установлены зеркально-призменные блоки с приводами, подключенными к соответствующим выходам блока управления, вход-выходы которого соединены с вход-выходами блока программирования, выход которого через блок обработки информации соединен с входом видеоприемного блока. В фотоприемных блоках, подключенных к соответствующим входам блока программирования, установлены передающие телевизионные камеры на базе линейных ПЗС. Зеркально-призменные блоки вращаются с фиксированным угловым шагом, равным по величине половине угловой величины чувствительного элемента передающей телевизионной камеры на базе линейных ПЗС. Наложение двух кадров телевизионных изображений выполняется с постоянным фиксированным смещением одного кадра относительно другого, равным одной строке по высоте кадра или одному столбцу. Технический результат - увеличение поля зрения за счет реализации панорамного вращения визирной оси, увеличение разрешения и дальности работы устройства. 2 з.п. ф-лы, 1ил.

1. Устройство для регистрации удаленных объемных объектов, содержащее фотоприемный блок, состоящий из объектива и передающей телевизионной камеры, блоки управления, программирования, обработки информации и видеоприемный блок, отличающееся тем, что оно снабжено вторым фотоприемным блоком, установленным совместно с первым фотоприемным блоком на регулируемой механической базе, связанной с исполнительным механизмом, который подключен к одному из выходов блока управления, на оптических осях фотоприемных блоков установлены зеркально-призменные блоки с приводами, подключенными к соответствующим выходам блока управления, вход-выходы которого соединены с вход-выходами блока программирования, выход которого через блок обработки информации соединен с входом видеоприемного блока, а в фотоприемных блоках, подключенных к соответствующим входам блока программирования, установлены передающие телевизионные камеры на базе линейных ПЗС.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зеркально-призменные блоки вращаются с фиксированным угловым шагом, равным по величине половине угловой величины чувствительного элемента передающей телевизионной камеры на базе линейных ПЗС.3. Устройство по каждому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что наложение двух кадров телевизионных изображений выполняется с постоянным фиксированным смещением одного кадра относительно другого, равным одной строке по высоте кадра или одному столбцу.