СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКОВ СПЕКТРА Российский патент 2015 года по МПК H04N7/18 

Настоящее изобретение относится к области прикладного телевидения и может найти применение для видеонаблюдения и анализа объектов окружающего пространства. Оно предусматривает совместное формирование черно-белых, цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений путем регистрации и преобразования лучистого потока видимой, ближней и тепловой инфракрасной области спектра в сигналы телевизионных изображений. Может быть использовано в системах технического зрения, для решения задач распознавания и идентификации объектов многокомпонентных изображений.

Для наблюдения объектов земной поверхности с летательных аппаратов (ЛА) используют различные типы оптико-электронных и телевизионных (далее - ТВ) систем. Они осуществляют регистрацию лучистого (светового) потока внутри широкого спектрального интервала от λ₁ до λ_n. Принципы раздельного формирования видеосигналов с помощью отдельных черно-белых, цветных и спектрозональных ТВ камер, а также с использованием тепловизионных (ТПВ) камер для визуального анализа изображений объектов нашли должное отражение в отечественной и зарубежной литературе [1-6].

Для формирования черно-белых и цветных ТВ изображений используется регистрация светового потока в видимой области спектра. В передающем тракте ТВ системы осуществляется формирование сигналов изображения и их обработка, а в приемном тракте их отображение на экране видеоконтрольных устройств в виде черно-белых или цветных изображений [1, 2]. Спектрозональные ТВ изображения могут быть сформированы путем регистрации лучистого (светового) потока в ультрафиолетовой (УФ), видимой (ВИ) и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра [3]. Информативность таких изображений может быть значительно выше (в десятки раз) по сравнению с цветными RGB изображениями и особенно при различении объектов земной поверхности, имеющих одинаковые пространственные признаки (по форме, размеру и т.д.) [4].

ТВ наблюдение объектов в ночное время суток можно осуществлять путем регистрации лучистого потока в тепловой части ИК области спектра в спектральных участках 3-5 мкм и 8-12 мкм [5]. На сегодня существуют большой класс устройств тепловидения, в которых для регистрации излученного лучистого потока от объектов используют матричные фотоприемники, работающие в вещательном ТВ формате, что делает такие системы в ряде случаев незаменимыми для наблюдения объектов земной поверхности в ночное время суток даже в черно-белом виде. Формируемые сигналы могут представляться в аналоговом или цифровом виде.

Принцип построения систем вещательного телевидения с цифровой обработкой сигналов показан в работах [4, 7]. На основе трех аналоговых ТВ сигналов основных цветов U_R, U_G, U_B получаемых путем регистрации светового потока в видимой части спектра, осуществляют формирование одного яркостного $$U_Y^{\text{'}}$$ и двух цветоразностных сигналов $$U_{R-Y}^{\text{'}}$$ и $$U_{B-Y}^{\text{'}}$$ . Далее осуществляют их преобразование и в цифровую форму путем выполнения операций их аналого-цифрового преобразования, мультиплексирование цифрового сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов, а также отдельно сформированных цифровых синхросигналов, для их последующей передачи по каналу связи в последовательном коде. В приемной части ТВ системы - осуществляются обратные операции преобразования сигналов с формированием исходных аналоговых ТВ сигналов U_R, U_G, U_B и сигналов синхронизации. Далее, получаемые сигналы отображаются на экране ТВ приемника.

В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения по совокупности признаков и операций над сигналами принят способ формирования и отображения цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений [8] по заявке в Роспатент №2013124348 от 28.05.2013 г. Суть способа сводится к следующему. Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра включает регистрацию входного лучистого потока F′(λ) внутри широкого спектрального интервала от λ₁ до λ_n, образование из него трех отдельных лучистых потоков F₁(λ), F₂(λ) и F₃(λ), формирование в первом канале лучистого потока F₁(λ) видимой части спектра видеосигналов цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t), формирование во втором канале лучистого потока F₂(λ) видимой и ближней инфракрасной областей спектра видеосигналов спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t), формирование в третьем канале на основе лучистого потока F₃(λ) тепловой инфракрасной области спектра видеосигналов тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t).

Для формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений предусматривается регистрация лучистого потока внутри широкого спектрального интервала от λ₁ до λ_n, его расщепление на два идентичных потока. После расщепления входного лучистого потока на два идентичных потока, их пропускают через два оптических фильтра, первый из которых имеет спектральную характеристику, охватывающую спектральный участок в видимой области спектра от 0,38 до 0,76 мкм, и на выходе первого фильтра образуют лучистый поток F₁(λ), а спектральная характеристика второго оптического фильтра охватывает спектральный участок в видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра от 0,38 до 2,5 мкм и на выходе второго оптического фильтра образуют лучистый поток F₂(λ).

Далее первый лучистый поток F₁(λ) проецируют на первый многосигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные цветные фильтры вида RGB, соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимого участка спектра, затем световые потоки F_R(λ), F_G(λ) и F_B(λ) преобразуют в видеосигналы цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t).

Второй лучистый поток F₂(λ) проецируют на второй многосигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″, имеющий на поверхности фотоприемника мозаичные спектрозональные оптические фильтры со своей спектральной характеристикой, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ₁ Δλ₂ и Δλ₃ лучистого потока в видимой и ближней ИК области спектра, где после спектрозональных оптических фильтров лучистые потоки F(Δλ₁), F(Δλ₂) и F(Δλ₃) преобразуют в видеосигналы спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t).

По данному способу дополнительно организуется третий канал, внутри широкого спектрального интервала от λ₁ до λ_n, для чего входной лучистый поток F′(λ) пропускают через инфракрасный объектив, спектральная характеристика которого охватывает тепловой участок ИК области спектра, и образуют лучистый поток F₃(λ), который проецируют на третий двухсигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″ и преобразуют его в видеосигналы тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t), соответствующие зонам регистрации Δλ₄ 3-5 мкм и Δλ₅ 8-12 мкм теплового участка ИК₂ и ИК₃ областей спектра.

Полученные группы видеосигналов усиливают, преобразуют аналоговые сигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки видеосигналов, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t), спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t) и тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t) используют для их совместной обработки путем использования операций вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие и выполняют другие операции, далее исходные и вновь сформированные видеосигналы одновременно или последовательно отображают на экране видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений, а также используют сформированные видеосигналы для автоматического анализа видеоинформации.

Недостатком рассмотренного способа, во-первых, является уменьшение разрешаемой способности ТВ изображения за счет использования двухсигнальных и многосигнальных преобразователей ″лучистый (световой) поток-сигнал″. Если в исходной фотоприемной матрице максимально возможное число светочувствительных элементов разложения может быть равно величине Z², то для такой же многосигнальной фотоприемной матрицы ее значение равно величине Z²/m, где m - число формируемых сигналов изображения.

Во-вторых, при использовании многосигнальных преобразователей ″лучистый (световой) поток-сигнал″ изменение спектральной характеристики оптических фильтров для выбора других зон регистрации лучистого (светового) потока требует замены самой фотоприемной матрицы, что не обеспечивает оперативности формирования сигналов ТВ изображений для разных зон регистрации и выбранных спектральных участков.

Технический результат - повышение разрешаемой способности телевизионных изображений и обеспечение возможности оперативного изменения местоположения зон регистрации лучистого потока для наблюдения объектов в разных спектральных участках оптического спектра.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра, включающем регистрацию входного лучистого потока F′(λ) внутри широкого спектрального интервала от λ₁ до λ_n, образование из него трех отдельных лучистых потоков F₁(λ), F₂(λ) и F₃(λ), формирование в первом канале лучистого потока F₁(λ) видимой части спектра видеосигналов цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t), формирование во втором канале лучистого потока F₂(λ) видимой и ближней инфракрасной областей спектра видеосигналов спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t), формирование в третьем канале на основе лучистого потока F₃(λ) тепловой инфракрасной области спектра видеосигналов тепловидения U_Δλ4(λ) и U_Δλ5(t), согласно изобретению до формирования сигналов изображения в первом канале лучистый поток F₁(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, во втором канале лучистый поток F₂(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, а в третьем канале лучистый поток F₃(λ) расщепляют дополнительно на два идентичных потока, затем каждый отдельный поток пропускают через отдельный оптический фильтр, при этом спектральная характеристика оптического фильтра для первого канала соответствует зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимой части спектра, для второго канала спектральная характеристика оптического фильтра соответствует выбранным зонам регистрации Δλ₁, Δλ₂ и Δλ₃ лучистого потока в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, для третьего канала соответствует зонам регистрации Δλ₄ и Δλ₅ в тепловом инфракрасном участке спектра, затем осуществляют раздельное преобразование каждого лучистого потока в сигнал изображения, после чего полученные группы видеосигналов для первого, второго и третьего каналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную обработку видеосигналов и гамма-коррекцию видеосигналов, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t), спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t) и тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t) используют для совместной их обработки, при этом осуществляют операции вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие, затем исходные и вновь сформированные видеосигналы отображают на экранах видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений и автоматического анализа.

Способ может осуществляться таким образом, что для второго и третьего каналов формирования сигналов изображений используют спектральные характеристики оптических фильтров за счет их смены механическим путем.

Способ может осуществляться таким образом, что для второго и третьего каналов формирования сигналов изображений используют оптические фильтры с изменяющейся спектральной характеристикой электронным путем.

Способ может осуществляться таким образом, что ширина зон регистрации Δλ₁, Δλ₂, Δλ₃, Δλ₄ и Δλ₅ выбирают из условий дифференциального или интегрального методов регистрации лучистого потока для определения спектральной характеристики оптических фильтров.

В отличие от известного способа формирования и отображения цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений, включающего регистрацию лучистого потока F′(λ), внутри широкого спектрального интервала от λ₁ до λ_n, его расщепление на два лучистых потока F₁(λ) и F₂(λ), проекцию первого потока F₁(λ) на первый многосигнальный преобразователь ″лучистый (световой) поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные цветные фильтры вида RGB, соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимого (ВИ) участка спектра и преобразуют их в видеосигналы цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t), а лучистый поток F₂(λ) проецируют на второй многосигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″, имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные оптические фильтры со своей спектральной характеристикой, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ₁, Δλ₂ и Δλ₃ лучистого потока в ВИ и ближней ИК области спектра, преобразуют во времени в видеосигналы спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t), кроме того, организуют третий канал внутри широкого спектрального интервала от λ₁ до λ_n, для чего входной лучистый поток F′(λ) пропускают через инфракрасный объектив, спектральная характеристика которого охватывает тепловой участок ИК области спектра и образуют лучистый поток F₃(λ), который проецируют на третий двухсигнальный преобразователь ″лучистый поток-сигнал″ и преобразуют его в видеосигналы тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t), соответствующие зонам регистрации Δλ₄ 3-5 мкм и Δλ₅ 8-12 мкм теплового участка ИК₂ и ИК₃ областей спектра, для чего до формирования сигналов изображения в первом канале лучистый поток F₁(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, во втором канале лучистый поток F₂(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, а в третьем канале лучистый поток F₃(λ) расщепляют дополнительно на два идентичных потока, затем каждый отдельный поток пропускают через свой оптический фильтр, спектральная характеристика которых для первого канала соответствует зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимого участка спектра, для второго канала соответствует выбранным зонам регистрации Δλ₁ Δλ₂ и Δλ₃ лучистого потока в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, для третьего канала соответствует зонам регистрации Δλ₄ и Δλ₅ в тепловом инфракрасном участке спектра, затем осуществляют раздельное преобразование каждого лучистого потока в сигнал изображения, после чего полученные группы видеосигналов для первого, второго и третьего каналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки видеосигналов, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t), спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t) и тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t) используют для совместной их обработки, для чего осуществляют операции вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие и выполняют другие операции, связанные с повышением информативности наблюдаемых изображений, далее исходные и вновь сформированные видеосигналы параллельно или последовательно отображают на экране видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений, а также используют сформированные видеосигналы для автоматического анализа видеоинформации.

В данном способе ширина зон регистрации Δλ₁, Δλ₂, Δλ₃, Δλ₄ и Δλ₅ может выбираться из условий дифференциального или интегрального методов регистрации лучистого потока - относительно узкой или широкой, соответственно и будет определяться спектральной характеристикой выбираемых оптических фильтров.

Использование предлагаемого способа охватывает все возможные зоны регистрации лучистого потока в спектральном интервале длин волн λ₁ до λ_n и получаемая информация обладает большей разрешаемой способностью в ТВ изображениях. При этом формируются видеосигналы цветных ТВ изображений U_R(t), U_G(t) и U_B(t), спектрозональных ТВ изображений U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t) и тепловизионных изображений U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t).

Объединение двух или нескольких изображений, получаемых в разных участках и зонах оптического спектра (например, видимой и тепловой), позволяет сформировать результирующее изображение, обладающее большей разрешающей способностью для различения и селекции заданных объектов. В первую очередь, для этого могут быть использованы различные арифметические операции. Например, операция вычитания или суммирования между собой амплитудных значений видеосигналов всего ТВ изображения или определенных его частей, которые позволяют формировать новые изображения с большей информативностью по сравнению с отдельными изображениями.

Далее это могут быть операции инверсии видеосигналов и изменения коммутации сигналов на входы цветного ВКУ, использование методов разделения высокочастотной и низкочастотной составляющих видеосигналов, методов сегментации, выделения контуров, прямых линий, объектов заданной формы, динамичных объектов, сравнения текущих сигналов с эталонными и т.д.

Реализация предлагаемого способа формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений представлена на фиг.1.

Позиции:

1 - объектив;

2 - устройство расщепления лучистого (светового) потока на два идентичных потока;

3 - устройство расщепления лучистого (светового) потока на три идентичных потока;

4 - оптические фильтры (далее - ОФ);

5 - преобразователи ″лучистый (световой) поток-сигнал″ (ТВ датчики);

6 - синхрогенератор;

7 - блок цифровой обработки сигналов;

8 - блок коммутации цифровых сигналов;

9 - блок отображения видеоинформации;

10 - блок автоматической регистрации сигналов с вычислительным устройством;

11 - формирователь управляющих сигналов;

12 - блок управления.

Синхрогенератор 6 формирует необходимые строчные, кадровые импульсы и управляющие импульсы заданной длительности и частоты, которые используются для развертки изображения в ТВ датчиках, преобразователях лучистого потока в электрический сигнал изображения, для раздельной и совместной цифровой обработки сигналов в блоках 7 и 8, а также в блоках 9, 10, 11 и 12. В качестве ТВ датчиков 5₁ 5₂, …5₈ могут быть использованы ПЗС матрицы или КМОП фотоприемники или другие преобразователи лучистого потока в электрический сигнал изображения с высоким разрешением и работающими в ВИ, ближней ИК и тепловой ИК областях спектра.

В ТВ системе (фиг.1) общий входной лучистый поток F′(λ), пройдя объектив 1₁ и устройство расщепления лучистого (светового) потока 2_1, разбивается на два идентичных потока, первый из которых проходит через устройство расщепления лучистого (светового) потока 3₁ на три идентичных потока, охватывающих спектральный участок в видимой области спектра от 0,38 до 0,76 мкм и на выходе ОФ 4₁ образуется лучистый поток F₁(λ), на выходе ОФ 4₂ образуется лучистый поток F₂(λ) и на выходе ОФ 4₃ образуется лучистый поток F₃(λ), соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (B) областях ВИ участка спектра, после которых лучистый поток F₁(λ), F₂(λ) и F₃(λ) преобразуют в видеосигналы первичных цветов блок совместной обработки и коммутации цифровых сигналов с использованием преобразователей лучистого потока в электрический сигнал изображения 5₁, 5₂ и 5₃.

В то же время после устройства расщепления лучистого (светового) потока 2₁ второй лучистый поток проходит через устройство расщепления лучистого (светового) потока 3₂ и разбивается на три идентичных потока, охватывающих спектральный участок в видимой и ближней ИК области спектра от 0,38 до 2,5 мкм, и на выходе ОФ 4₄ образуется лучистый поток F₄(λ), на выходе ОФ 4₅ образуется лучистый поток F₅(λ) и на выходе ОФ 4₆ лучистый поток F₆(λ), соответствующие зонам регистрации лучистого потока, соответствующие выбранным зонам регистрации Δλ₁ Δλ₂ и Δλ₃ лучистого потока в ВИ и ближней ИК области спектра. После ОФ 4 лучистые потоки F(Δλ₁), F(Δλ₂) и F(Δλ₃) преобразуются с использованием преобразователей лучистого потока в электрический сигнал изображения 5₄, 5₅ и 5₆ в спектрозональные видеосигналы U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t).

В данной схеме (фиг.1) имеется третий канал для формирования сигналов изображения в тепловой ИК области спектра. Для этого входной лучистый поток F(λ) пропускают через инфракрасный объектив 1₂, спектральная характеристика которого охватывает спектральный участок в тепловой ИК области спектра. Устройство расщепления лучистого потока 2₂ разбивает входной поток F(λ) на два идентичных потока, первый из которых проходит через ОФ4₇, образуется лучистый поток F₇(λ), на выходе ОФ 4₈ образуется лучистый поток F₈(λ), соответствующие зонам регистрации Δλ₄ (3-5 мкм) и Δλ₅ (8-12 мкм) тепловой ИК области спектра.

После осуществления указанных операций над сигналами,, все сформированные видеосигналы преобразуют в цифровую форму в блоке раздельной цифровой обработки сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений 7. В этом блоке проходит предварительное усиление аналоговых 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 блока 7 видеосигналы поступают на блок совместной цифровой обработки и коммутации сигналов 8, с выхода которого видеосигналы поступают на входы блоков 9 и 10.

С блока 12 поступают управляющие сигналы на входы блоков 7, 8, 9 и 10. Они задают алгоритм раздельной и совместной обработки цифровых видеосигналов для группы сигналов телевизионного, спектрозонального и тепловизионного каналов, а также различные варианты подачи исходных и вновь сформированных видеосигналов на входы блока отображения видеоинформации, который может включать один или несколько цветных видеоконтрольных устройств (ВКУ). Кроме того, также осуществляется подача видеосигналов на вход блока автоматической регистрации сигналов с вычислительным устройством 10. Формируемые сигналы с выхода блока 10 поступают на формирователь управляющих сигналов 11, с выхода которого сигналы могут подаваться на исполнительное устройство. Наличие блока 10 позволяет решать задачи, связанные с автоматическим обнаружением и распознаванием объектов в поле зрения ТВ системы, наделенных определенными спектрально-энергетическими и пространственными признаками, осуществлять вычисление их параметров и т.д.

Отличительной особенностью данного способа по сравнению с аналогом [8] является то, что оптические фильтры 4 и их спектральные характеристики во втором и третьем каналах могут при необходимости изменяться механическим или электронным путем. Такая операция позволит повысить достоверность селекции и различения объектов по спектрально-энергетическим признакам и улучшить информативность наблюдения объектов за счет использования других зон (участков) оптического спектра.

В блоке совместной обработки и коммутации цифровых сигналов 8 могут использоваться различные операции над видеосигналами. Рассмотрим некоторые из них. Так, например, на основе видеосигналов первичных цветов U_R(t), U_G(t) и U_B(t), в соответствии с известным выражением может быть сформирован яркостный сигнал изображения, характеризующий сигнал черно-белого телевидения:

На входы RGB цветного ВКУ спектрозональные видеосигналы U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t) могут подаваться в различной последовательности и полярности. При этом для каждого варианта принятой комбинации зональных видеосигналов получается 8 вариантов их подачи с инверсией видеосигналов. В общей сумме получается, что спектрозональное изображение трех зон регистрации может быть отображено в N=6·8=48 вариантах цветных спектрозональных изображений, каждое из которых отображает объекты в своем сочетании цветов по полю изображения.

При отображении спектрозональных ТВ изображений для визуального анализа всегда можно подобрать такие сочетания цветов для объектов некоторого их множества, которые позволят осуществить достоверное разделение и селекцию объектов заданного класса на фоне других объектов. С другой стороны, имеющийся выбор варианта коммутации зональных видеосигналов и их инверсии позволяет расширить варианты отображения видеоинформации в условных цветах для селекции и анализа определенных классов объектов.

На основе ТВ изображений наблюдаемых объектов в блоке 10 могут быть определены различные параметры объектов - размер, дальность, скорость движения, координаты, углы рыскания и тангажа и т.д. [4].

Источники информации

1. Учебник для вузов / В.Е. Джакония, А.А. Гоголь, Я.В. Друзин и др.: Под ред. В.Е. Джаконии. - М.: Радио и связь, 2000. - 640 с.: ил.

2. Никитин В.В., Цыцулин А.К. Телевидение в системах физической защиты: Учебное пособие. - СПб., Изд-во СПбГТЭУ ″ЛЭТИ″, 2001. - 135 с.

3. Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Спектральная селекция оптических изображений. Ташкент: Фан, 1987. - 108 с.

4. Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С., Сагдуллаев Т.Ю. Видеоинформационные технологии систем связи. М.: Изд-во ″Спутник+″, 2011. - 296 с.

5. Алеев P.M. Несканирующие тепловизионные приборы / Р.М. Алеев, В.П. Иванов, В.А. Овсянников. - Казань: Изд-во Каз. Ун-та, 2004. - 228 с.

6. Патент РФ №2374783, МПК H04N 7/18 // авт. Вилкова Н.Н., Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С., опубл. 27.11.2009 г.

7. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 224 с.: ил.

8. Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений / Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С. Заявка №2013124348 от 28.05.2013 г.

Изобретение относится к области прикладного телевидения. Техническим результатом является повышение разрешающей способности телевизионных изображений и обеспечение возможности оперативного изменения зон регистрации лучистого потока для наблюдения объектов в разных спектральных участках оптического спектра. Результат достигается посредством формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра, включающего регистрацию входного лучистого потока F′(λ) внутри широкого спектрального интервала от λ₁ до λ_n, образование из него трех отдельных лучистых потоков F₁(λ), F₂(λ) и F₃(λ), формирование в первом канале лучистого потока F₁(λ) видимой части спектра видеосигналов цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t), формирование во втором канале лучистого потока F₂(λ) видимой и ближней инфракрасной областей спектра видеосигналов спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t), формирование в третьем канале на основе лучистого потока F₃(λ) тепловой инфракрасной области спектра видеосигналов тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t), при этом, до формирования сигналов изображения в первом канале лучистый поток F₁(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, во втором канале лучистый поток F₂(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, а в третьем канале лучистый поток F₃(λ) расщепляют дополнительно на два идентичных потока, затем каждый отдельный поток пропускают через отдельный оптический фильтр, при этом спектральная характеристика оптического фильтра для первого канала соответствует зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (B) области видимой части спектра, для второго канала спектральная характеристика оптического фильтра соответствует выбранным зонам регистрации Δλ₁ Δλ₂ и Δλ₃ лучистого потока в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, для третьего канала соответствует зонам регистрации Δλ₄ и Δλ₅ в тепловом инфракрасном участке спектра, затем осуществляют раздельное преобразование каждого лучистого потока в сигнал изображения, после чего полученные группы видеосигналов для первого, второго и третьего каналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную обработку видеосигналов и гамма-коррекцию видеосигналов, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t) спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t) и тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t) используют для совместной их обработки, при этом осуществляют операции вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие, затем исходные и вновь сформированные видеосигналы отображают на экранах видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений и автоматического анализа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ формирования сигналов ТВ изображений различных участков спектра, включающий регистрацию входного лучистого потока F(λ) внутри широкого спектрального интервала от λ₁ до λ_n, образование из него трех отдельных лучистых потоков F₁(λ), F₂(λ) и F₃(λ), формирование в первом канале на основе лучистого потока F₁(λ) видимой части спектра видеосигналов цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t), формирование во втором канале на основе лучистого потока F₂(λ) видимой и ближней инфракрасной областей спектра видеосигналов спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t), формирование в третьем канале на основе лучистого потока F₃(λ) тепловой инфракрасной области спектра видеосигналов тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t), отличающийся тем, что до формирования сигналов изображения в первом канале лучистый поток F₁(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, во втором канале лучистый поток F₂(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, а в третьем канале лучистый поток F₃(λ) расщепляют дополнительно на два идентичных потока, затем каждый отдельный поток пропускают через свой оптический фильтр, спектральная характеристика которых для первого канала соответствует зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимого участка спектра, для второго канала соответствует выбранным зонам регистрации Δλ₁, Δλ₂ и Δλ₃ лучистого потока в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, для третьего канала соответствует зонам регистрации Δλ₄ и Δλ₅ в тепловом инфракрасном участке спектра, затем осуществляют раздельное преобразование каждого лучистого потока в сигнал изображения, после чего полученные группы видеосигналов для первого, второго и третьего каналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки видеосигналов, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t), спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t) и тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t) используют для совместной их обработки, для чего осуществляют операции вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие и выполняют другие операции, связанные с повышением информативности наблюдаемых изображений, далее исходные и вновь сформированные видеосигналы параллельно или последовательно отображают на экране видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений, а также используют сформированные видеосигналы для автоматического анализа видеоинформации.

2. Способ формирования сигналов ТВ изображений различных участков спектра по п.1, отличающийся тем, что для второго и третьего каналов формирования сигналов изображений могут изменяться спектральные характеристики используемых оптических фильтров за счет их смены механическим путем.

3. Способ формирования сигналов ТВ изображений различных участков спектра по п.1, отличающийся тем, что для второго и третьего каналов формирования сигналов изображений могут использоваться постоянные оптические фильтры с изменяющейся спектральной характеристикой электронным путем.

4. Способ формирования сигналов ТВ изображений различных участков спектра по п.1, отличающийся тем, что ширина зон регистрации Δλ₁, Δλ₂, Δλ₃, Δλ₄ и Δλ₅ может выбираться из условий дифференциального или интегрального методов регистрации лучистого потока - относительно узкой или широкой соответственно и будет определяться спектральной характеристикой выбираемых оптических фильтров.