Система машинного зрения с электромагнитным отклонением луча Российский патент 2020 года по МПК H04N19/00 G01S17/88 G01S17/89 G02B23/12 

Изобретение относится к системам машинного зрения и предназначено для получения и анализа изображений на различных дальностях.

Известен способ ночного и/или дневного наблюдения удаленного объекта, являющийся ближайшим аналогом, в котором формируют серию импульсов лазерного излучения, причем первый импульс лазерного излучения направляют на удаленный объект, принимают отраженное от удаленного объекта излучение с помощью лавинного фотодиода и определяют время Т распространения излучения от передающего канала до удаленного объекта, после чего формируют последующие импульсы лазерного излучения, направляют их на удаленный объект и с помощью приемного объектива и оптически сопряженной с ним ФПЗС-матрицы, имеющей длительность кадра Т_к, принимают отраженное от наблюдаемого удаленного объекта излучение и получают его изображение (US 5013917, опубл. 7 мая 1991 г.).

К недостаткам данного устройства следует отнести низкую эффективность обнаружения и невозможность распознавания наблюдаемых оптических и оптико-электронных объектов и приборов. Это обусловлено малой информативностью процесса обнаружения наблюдаемых объектов в данном устройстве, в котором обнаружение осуществляется в единственном узком спектральном диапазоне длин волн по одному признаку - величине интенсивности отраженного импульсного лазерного излучения.

Наиболее близким по технической сущности является способ ночного и/или дневного наблюдения включающий формирование серии из m импульсов лазерного излучения. Первый импульс длительностью ≤100 не направляют на объект и по отраженному излучению определяют время Т распространения излучения до объекта. Формируют (m-1) импульсов длительностью и с помощью приемного объектива и ФПЗС-матрицы получают изображение объекта. При этом смещают начало каждого из (m-1) лазерных импульсов от начала кадра ФПЗС-матрицы на время Т_упр.ли, а начало каждого периода накопления ФПЗС-матрицы смещают от начала кадра на время Т_упр.н.. Устройство содержит в передающем канале импульсный лазер, блок питания и управления лазером и оптическую систему, в первом приемном канале - первый приемный объектив, ФПЗС-матрицу и монитор, во втором - второй приемный объектив и фотодиод, а также блок управления для управления длительностью импульсов, смещением начала импульсов и начала периода накопления ФПЗС-матрицы. Обеспечивается повышение качества изображения как в дневное, так и в ночное время, а также повышение помехозащищенности за счет применения синхронной фазовой манипуляции лазерными импульсами подсвета. (Патент RU №2269804 С1, МПК G02B 23/12, опубл. 10.02.2006).

Недостатком предложенного способа является слабое качество получаемого видеоизображения. Наличие помех при локации в дневное время.

Целью изобретения является повышение качества изображения на малых и больших дальностях, а также обеспечение возможности видеонаблюдения.

Для решения поставленной задачи предлагается использовать несколько прожекторов, которые обеспечивают растр лазерного изображения. В каждом прожекторе имеется электромагнитное устройство для поворота лазера в пределах прожектора по горизонтали и вертикали при этом строится растр в прямоугольной области вписываемой в прожектор. Через собирающую линзу этот поток лазерного излучения направляется на объект противника. При этом учитывается дальность до объекта. При небольшой дальности до 2000 м используется максимальный растр (при максимальном угле поворота лазера). С большей дальностью растр уменьшается, но увеличивается мощность излучения Отраженный сигнал принимается объективом передается ФПЗС матрице, а затем через оптический преобразователь в компьютер.

Устройство содержит прожекторы, объектив, ПЗС матрицу, компьютер в котором два прожектора установлены по вертикали и два по горизонтали, в прожекторах задом на перед установлены лазеры на подвижном основании приводимым в движении двигателем, спереди лазера закреплено подвижное в двух плоскостях зеркало на шаровом кронштейне, приводимом во вращение двигателем.

На схеме фиг. 1 представлена схема системы машинного зрения с электромагнитным отклонением луча, на фиг. 2 вид спереди. Она содержит прожекторы, лазеры 6, объектив 1, ПЗС матрицу 2 в котором, прожекторы закреплены в корпусе два по вертикали и два по горизонтали, в каждом прожекторе установлен вращаемый электромагнитами 8 через шаровые устройства 7,9 лазер казенная часть которого через шаровой механизм 10 закреплена к корпусу, а луч направлен на собирающую линзу 5, через нее полученный растр лазерного излучения на наблюдаемый объект, отражаясь лучи попадают в объектив 1, ПЗС матрицу 2 и через нее на оптический преобразователь 3, связанный с компьютером 4.

Работает устройство следующим образом. Лазер 6 выставляются таким образом, чтобы световой поток с прожекторов равномерно распределялся по площади сечения прожектора. По программе компьютера задается порядок поворота лазера 6 в шарнирах, 7, 9 по вертикали и горизонтали включением электромагнитов 8, при этом лазер 6 поворачивается в шаровом шарнире 10, жестко связанного с корпусом прожектора. Подвижный луч лазера описывает на линзе 5 растр лазерного излучения, который направляется на наблюдаемый объект. Отраженные лучи принимаются объективом 1 образуя картинку на ПЗС матрице 2, затем информация передается в оптический преобразователь 3 и компьютер 4, где отражается на мониторе.

Применение устройства позволит получать качественную картинку объекта на ближних (до 2000 м) и дальних дистанциях, а также обеспечить видеосопровождение объекта.

Изобретение относится к системам машинного зрения и предназначено для получения и анализа изображений на различных дальностях. Технический результат заключается в повышении качества изображения на малых и больших дальностях, а также обеспечении возможности видеонаблюдения. Такой результат достигается тем, что система машинного зрения с электромагнитным отклонением луча содержит прожекторы, лазеры, объектив, ПЗС матрицу, причем прожекторы закреплены в корпусе - два по вертикали и два по горизонтали, в каждом прожекторе установлен вращаемый электромагнитами через шаровые устройств лазер, казенная часть которого через шаровой механизм закреплена к корпусу, а луч направлен на собирающую линзу, через нее полученный растр лазерного излучения на наблюдаемый объект, отражаясь, лучи попадают в объектив, ПЗС матрицу и через нее на оптический преобразователь, связанный с компьютером. 2 ил.

Система машинного зрения с электромагнитным отклонением луча содержит прожекторы, лазеры, объектив, ПЗС матрицу, отличающаяся тем, что прожекторы закреплены в корпусе - два по вертикали и два по горизонтали, в каждом прожекторе установлен вращаемый электромагнитами через шаровые устройств лазер, казенная часть которого через шаровой механизм закреплена к корпусу, а луч направлен на собирающую линзу, через нее полученный растр лазерного излучения на наблюдаемый объект, отражаясь, лучи попадают в объектив, ПЗС матрицу и через нее на оптический преобразователь, связанный с компьютером.