СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО РАЗРЕШЕНИЯ НА МЕСТНОСТИ НА ПИКСЕЛЬ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2020 года по МПК G01M11/02 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при проведении летных (натурных) испытаний авиационных оптико-электронных систем и их квалиметрии на основе анализа и обработки изображений наземных штриховых мир видимого диапазона.

Наиболее близким аналогом, известным из уровня техники, является способ автоматизированной оценки разрешающей способности авиационных оптико-электронных систем дистанционного зондирования в видимом и инфракрасном диапазонах волн и универсальная пассивная мира для его реализации (патент на изобретение RU 2293960), который включает установку на земле штриховой пассивной миры вдоль и поперек направления полета, выполнение аэросъемки местности с размещенной на ней мирой с помощью оптико-электронной системы при заданных значениях высоты и курса полета летательного аппарата, автоматизированный анализ изображения миры и оценку разрешающей способности системы, проводимых после предварительной обработки, выделения и отбора фрагментов с изображением штриховой миры. Этот способ базируется на математическом моделировании процедуры принятия решения оператором-дешифровщиком в задаче разрешения соответствующей группы штрихов миры, причем в качестве оценок значений разрешающей способности системы принимают максимальную пространственную частоту группы штриховой миры на местности, различимую в изображении миры. К недостатку названного способа относится, то что оценки, полученные в виде различных значений пространственных частот штрихов, не учитывают техническую характеристику оптико-электронной системы, заключающуюся в определении величины расстояния, равному одному пикселю, укладывающихся между белыми штрихами миры - это снижает потенциально достижимую точность определения линейного разрешения оптико-электронных систем летательных аппаратов.

Технической задачей заявляемого изобретения является развитие способов определения линейного разрешения на местности оптико-электронными системами пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов.

Способ определения линейного разрешения на местности оптико-электронной системы летательного аппарата в соответствии с которым на земле вдоль и поперек траектории полета летательного аппарата, оборудованного оптико-электронной системой, раскладывают и с помощью колышков максимально растягивают по горизонтали полотна мир, представляющие собой темные прямоугольные полотна из нерастяжимой прорезиненной ткани с нанесенными абсолютно белыми штрихами, затем при априорно заданных значениях высоты и курса полета летательного аппарата выполняют аэросъемку участков местности с размещенными штриховыми мирами, обрабатывают аэрофотоснимки и вычисляют оценку линейного разрешения на местности оптико-электронной системы летательного аппарата как среднее арифметическое значений оценок, полученных всеми операторами-дешифровщиками по всем изображениям мир, каждая из которых является минимальной шириной штриха в распознанных группах штрихов, в которых все штрихи наблюдаются раздельно по всей их длине, причем мира состоит из набора 19 квадратных штриховых групп, в каждой группе имеется 3 параллельных штриха одинаковой длины и ширины, соотношение длины и ширины каждого штриха составляет 5:1, с шириной штрихов в наборах мир 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 м, группы штрихов последовательно расположены на полотне миры в порядке возрастания ширины штрихов с выравниванием по краю полотна, а полотно оборудовано меткой радиочастотной идентификации.

Для удобства изготовления миры штрихи на миру могут быть нанесены путем наклеивания.

Для удобства изготовления миры штрихи на миру могут быть нанесены путем пришивания.

Для рационального размещения штрихов на полотне размер полотна миры, как правило, выбирают так, чтобы расстояние от крайних групп штрихов до края полотна составляло не менее максимальной длины штриха.

Для удобства эксплуатации миры ее полотно может быть выполнено в форме круга.

Для удобства эксплуатации миры ее полотно может быть изготовлено из пластика.

Для удобства эксплуатации миры ее полотно может быть изготовлено из металла.

Для удобства эксплуатации миры ее полотно по периметру может быть оборудовано петлями для закрепления полотна колышками.

Технический результат, достигаемый совокупностью признаков заявленного изобретения, состоит в повышении точности определения линейного разрешения на местности оптико-электронных систем пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов.

Мира (фр. mire, от фр. mirer - рассматривать на свет, прицеливаться, метить) - испытательный тест-объект с нанесенным на нем стандартным рисунком в виде полос или секторов.

Согласно ГОСТ 13088-67 «Идеально белая поверхность -поверхность, рассеивающая излучения любых волн видимого спектра одинаково по всем направлениям и без поглощения».

Сущность изобретения заключается в следующей последовательности операций.

1. Установку на земле штриховой миры вдоль и поперек направления полета летательного аппарата (пилотируемого либо беспилотного).

2. Выполнение аэросъемки местности с размещенной на ней штриховой миры видимого диапазона с помощью оптико-электронной системы при заданных значениях высоты и курса полета летательного аппарата. Испытания (полеты) проводятся при отсутствии облачности при выполнении полетов.

3. При выполнении полетов необходимо обеспечивать такое боковое удаление, расположенных на земной поверхности штриховой миры видимого диапазона от линии пути летательного аппарата, чтобы изображения штриховой миры видимого диапазона попадали в центр кадра.

4. Продольные и поперечные оси полос штриховой миры видимого диапазона должны находиться в пределах ± 10° от линий перпендикулярных и параллельных направлению полета, соответственно, при отсутствии объектов, затеняющих поверхность участка, на котором находится мира.

5. Изображение штриховой миры видимого диапазона должно находиться в центре кадра.

6. Для вычисления оценки линейного разрешения оптико-электронной системы необходимо получить не менее 20 изображений штриховой миры видимого диапазона.

7. Анализ полученных изображений должен выполняться не менее, чем тремя операторами-дешифровщиками.

8. Проведение анализа полученных изображений штриховой миры видимого диапазона на автоматизированном рабочем месте средств визуализации изображений. Анализ изображения проводят путем последовательного считывания изображения каждого штриха миры с различными значениями пространственных частот по всей его длине.

9. По результатам выполнения аэросъемки проводят отбор изображений со штриховой миры видимого диапазона, расположенными в центре кадра, полученных при угловых колебаниях летательного аппарата, не превышающих допустимые значения (принимаются в зачет изображения, в которых расположение штриховой миры от центра кадра составляет не более 20% от величины ширины захвата оптико-электронных систем).

10. Проведение дешифрирования отобранных изображений штриховой миры видимого диапазона.

11. Определение распознанной группы штрихов, в которой все штрихи наблюдаются раздельно по всей их длине и наименьшую по ширине группу штрихов, в которой все штрихи различаются раздельно по всей их длине (имеется визуальное восприятие разницы в уровне серого тона на экране между каждой светлой полосой и соседними с ней темными полосами по всей их длине).

12. Увеличение изображения распознанной группы штрихов штриховой миры до предельного значения, когда отображается структура наименьшего элемента разрешения - пикселя.

13. Проведение подсчета числа пикселей, укладывающихся между соседними белыми штрихами миры.

14. Определение на изображении величины расстояния, равного одному пикселю, укладывающихся между соседними белыми штрихами миры распознанной группы штрихов по формуле:

где L_n - линейное разрешение, м/пиксель; - ширина штриха миры, распознанного дешифровщиком, м; n - количество пикселей; содержащихся в распознанном дешифровщиком штрихе миры.

15. За окончательную величину линейного разрешения на пиксель принимается среднее арифметическое значение, полученное всеми дешифровщиками по всем дешифрированным изображениям:

где m - общее количество результатов дешифрирования.

Наличие в полотне метки радиочастотной идентификации (RFID-метки) упрощает поиск местоположения миры при планировании траектории полета летательного аппарата (над мирой) и при сборе установленных мир по завершении полетов.

Отличием заявляемого способа является то, что при его реализации изображения получают в цифровом виде одного ракурса и масштаба с использованием набора штриховых мир, при получении миры в центре поля изображения, определяют линейное разрешение на пиксель, заключающееся в определении минимальной величины расстояния между соседними белыми штрихами миры распознанной группы штрихов, соответствующее одному пикселю.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при проведении летных (натурных) испытаний авиационных оптико-электронных систем и их квалиметрии на основе анализа и обработки изображений наземных штриховых мир видимого диапазона. Способ определения линейного разрешения на местности оптико-электронной системы летательного аппарата, в соответствии с которым на земле вдоль и поперек траектории полета летательного аппарата, оборудованного оптико-электронной системой, раскладывают и с помощью колышков максимально растягивают по горизонтали полотна мир, представляющие собой темные прямоугольные полотна из нерастяжимой прорезиненной ткани с нанесенными абсолютно белыми штрихами. Затем при априорно заданных значениях высоты и курса полета летательного аппарата выполняют аэросъемку участков местности с размещенными штриховыми мирами, обрабатывают аэрофотоснимки и вычисляют оценку линейного разрешения на местности оптико-электронной системы летательного аппарата как среднее арифметическое значений оценок, полученных всеми операторами-дешифровщиками по всем изображениям мир, каждая из которых является минимальной шириной штриха в распознанных группах штрихов, в которых все штрихи наблюдаются раздельно по всей их длине. Причем мира состоит из набора 19 квадратных штриховых групп, в каждой группе имеется 3 параллельных штриха одинаковой длины и ширины, соотношение длины и ширины каждого штриха составляет 5:1, с шириной штрихов в наборах мир 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 м, группы штрихов последовательно расположены на полотне миры в порядке возрастания ширины штрихов с выравниванием по краю полотна, а полотно оборудовано меткой радиочастотной идентификации. Технический результат – повышение точности определения линейного разрешения на местности оптико-электронных систем пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов. 7 з.п. ф-лы.

1. Способ определения линейного разрешения на местности оптико-электронной системы летательного аппарата, характеризующийся тем, что на земле вдоль и поперек траектории полета летательного аппарата, оборудованного оптико-электронной системой, раскладывают и с помощью колышков максимально растягивают по горизонтали полотна мир, представляющие собой темные прямоугольные полотна из нерастяжимой прорезиненной ткани с нанесенными абсолютно белыми штрихами,

затем при априорно заданных значениях высоты и курса полета летательного аппарата выполняют аэросъемку участков местности с размещенными штриховыми мирами,

обрабатывают аэрофотоснимки и вычисляют оценку линейного разрешения на местности оптико-электронной системы летательного аппарата как среднее арифметическое значений оценок, полученных всеми операторами-дешифровщиками по всем изображениям мир, каждая из которых является минимальной шириной штриха в распознанных группах штрихов, в которых все штрихи наблюдаются раздельно по всей их длине,

причем мира состоит из набора 19 квадратных штриховых групп, в каждой группе имеется 3 параллельных штриха одинаковой длины и ширины, соотношение длины и ширины каждого штриха составляет 5:1, с шириной штрихов в наборах мир 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 м, группы штрихов последовательно расположены на полотне миры в порядке возрастания ширины штрихов с выравниванием по краю полотна, а полотно оборудовано меткой радиочастотной идентификации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что штрихи на миру нанесены путем наклеивания.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что штрихи на миру нанесены путем пришивания.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размер полотна миры выбирают так, чтобы расстояние от крайних групп штрихов до края полотна составляло не менее максимальной длины штриха.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полотно миры выполнено в форме круга.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полотно миры изготовлено из пластика.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полотно миры изготовлено из металла.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полотно миры по периметру оборудовано петлями для закрепления полотна колышками.