Изобретение относится к области спектрозонального телевидения с совместным использованием средств лазерной техники. Оно предусматривает формирование сигналов телевизионных и тепловизионных изображений объектов, путем регистрации и преобразования лучистого потока в видимой и тепловой инфракрасной областях спектра, а также формирование сигналов изображений лазерной индикации объектов слежения, путем регистрации и преобразования лучистого потока, отраженного от объекта в ближней инфракрасной области спектра. Может быть использовано в качестве бортовых обзорно-поисковых и обзорно-прицельных систем различных летательных аппаратов, а также применяться в системах наведения, технического зрения для наблюдения и слежения за объектами как в дневное, так и ночное время суток.
Для видеонаблюдения объектов земной поверхности с летательных аппаратов (ЛА) используют различные оптико-электронные системы (ОЭС), каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки, определяемые используемыми способами и устройствами регистрации и преобразования отраженного или излученного лучистого потока от объектов в сигналы изображений и методами их последующей обработки. Количество отраженной или излученной от земной поверхности лучистой энергии, в первую очередь, зависит от количества энергии, поступившей от Солнца, являющегося естественным базовым источником излучения.
Спектрозональное телевидение базируется на возможности регистрации отраженного и излученного лучистого потока в нескольких спектральных участках или зонах, которые включают ультрафиолетовую (УФ), видимую (ВИ) или инфракрасную (ИК) области спектра. Поэтому для полноценного решения задач наблюдения объектов, их обнаружения, селекции и распознавания необходимо осуществлять регистрацию лучистого потока объектов подстилающей поверхности Земли в различных областях оптического спектра, куда могут входить:
- ВИ область спектра, с длиной волны от 0,38 мкм до 0,76 мкм;
- ближняя ИК1 область спектра, с длиной волны от 0,76 мкм до 2,5 мкм;
- средняя ИК2 область спектра, с длиной волны от 3,0 мкм до 5,0 мкм;
- дальняя ИК3 область спектра, с длиной волны от 8,0 мкм до 14,0 мкм.
Таким образом, для видеонаблюдения объектов с использованием ОЭС, работающими в ТВ формате, предпочтительней использовать приведенные области спектра для регистрации лучистого потока.
Диапазон 3,0-5,0 мкм характерен для регистрации излученного лучистого потока, например, при пожарах, поскольку это соответствует температуре горящих объектов. Диапазон 8,0-14,0 мкм характерен для регистрации излученного лучистого потока нагретых (охлажденных) естественных объектов поверхности Земли или искусственных объектов, имеющих иную температуру по сравнению с фоновыми объектами. Поэтому эти два диапазона - тепловые ИК области спектра.
Естественно, что для наблюдения состояния и контроля тех или иных объектов земной поверхности и их перемещения используют различные виды телевизионных (ТВ) и тепловизионных (ТПВ) систем и устройств. Принципы формирования видеосигналов с помощью отдельных черно-белых, цветных или спектрозональных ТВ камер, а также с использованием ТПВ камер для визуального анализа изображений объектов и их сопровождения нашли отражение в литературе [1].
В общем случае, спектрозональные ТВ изображения могут быть сформированы путем регистрации лучистого (светового) потока в УФ, ВИ и ИК областях спектра. 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.).
На сегодня существует большой класс устройств тепловидения, в котором для регистрации излученного лучистого потока от объектов используют матричные фотоприемники (МФП), 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.
Использование разных спектральных участков (зон) регистрации, включающих ВИ и ИК области спектра в визирных системах наблюдения, позволяет обеспечить их круглосуточность применения. В этой связи, способы и схемы построения входного звена спектрозональных камер, осуществляющих регистрацию лучистого потока в разных спектральных участках, включающих ВИ и ИК области спектра, могут быть разными.
Различают одноканальные, двухканальные и многоканальные схемы входного оптико-электронного звена ОЭС для регистрации и последующего преобразования лучистого потока с формированием сигналов спектрозональных ТВ изображений [2, 3].
Известны также патентные источники, отражающие способы устройства расщепления входного лучистого потока с использованием зеркально-линзовых объективов [4, 5].
Так, например, в патенте [4] рассмотрен двухканальный зеркально-линзовый объектив, который расщепляет входной лучистый поток на два потока. В своем составе он содержит зеркально-линзовый канал для ВИ области спектра с ЭОП и линзовый канал для ИК области спектра. За счет использования дихроического зеркала обеспечивается улучшение габаритно-массовых характеристик и повышение эффективного относительного отверстия зеркально-линзового канала, приводящего к улучшению качества формируемого изображения.
Согласно описанию, патент [5] отражает двухканальную оптико-электронную систему, которая может быть использована для головок самонаведения, оптико-электронных систем обнаружения, распознавания и автосопровождения, в частности, в составе бортовой аппаратуры различных ЛА.
Система содержит первый канал и второй, соосный первому и установленный перед ним. Отличительной особенностью данного патента является то, что на выпуклую поверхность вторичного зеркала нанесено спектроделительное покрытие, отражающее спектральное излучение в спектральном участке ИК области спектра Δλ1=8-12,5 мкм и пропускающее отраженный световой поток в ВИ области спектра Δλ2=0,4-0,7 мкм. Достигаемый результат - повышение качества изображения, упрощение конструкции и уменьшение габаритно-массовых характеристик.
Известна также двухканальная оптико-электронная система [6], в которой каждый из каналов содержит объектив и установленный на его оптической оси МФП, при этом объектив первого оптико-электронного канала выполнен зеркально-линзовым с центральным экранированием, а второй оптико-электронный канал установлен перед первым, имея с ним общую оптическую ось, отличающаяся тем, что диаметр каждого из компонентов второго оптико-электронного канала не превышают диаметра зоны центрального экранирования объектива первого оптико-электронного канала.
Отличительная особенность данного патента заключается в том, что:
- оба оптико-электронных канала могут быть ТВ;
- оба оптико-электронных канала могут быть ТПВ;
- первый оптико-электронный канал может быть ТВ, а второй может быть ТПВ.
Известен также патент [7] в котором отражена система слежения, которая содержит корпус, внутри которого установлены ТВ и ТПВ каналы с МФП и объективами, модуль электронной обработки изображений и координатор в виде лазерного индикатора-координатора с объективом.
Модуль электронной обработки изображений выполнен с возможностью распознавания как стационарных объектов путем сравнения их контурных и текстурных признаков, так и малоразмерных объектов путем анализа вектора признаков объекта, полученных в ВИ и ИК диапазонах, а также с возможностью сопровождения объекта.
Недостатком данной системы по патенту [7] является то, что для ее надежной работы необходимо при предполетной подготовке данных закладывать эталонное изображение (ЭИ) объекта слежения как в ВИ области спектра (0,38-76 мкм), так и в тепловой ИК области спектра (8-12 мкм), для решения задачи селекции и распознавания объектов, что не всегда возможно, из-за отсутствия актуальных ЭИ по объекту слежения. Кроме того, данный процесс предполетной подготовки в своей основе требует организационных и временных затрат, что снижает оперативность применения системы для решения поставленных задач наведения.
В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения по совокупности основных признаков и операций над сигналами, принята двухспектральная система видеонаблюдения [8], где использование двух разных спектральных участков для регистрации лучистого потока в ВИ и ИК области спектра позволит обеспечить круглосуточность ее применения. Вместе с тем, использование в данной системе только двух спектральных участков, включающих ВИ и тепловую ИК области спектра не всегда позволяет обеспечить решение вопросов, связанных с наблюдением объектов в условиях мешающих факторов, таких как некоторые виды дымки, пыли и тумана.
Для разрешения этих вопросов необходимо использовать ближнюю ИК область спектра (0,76-2,5 мкм) для ведения видеонаблюдения в вечернее и ночное время суток, к которым относятся: высокий уровень естественной ночной освещенности на длине волны λ=1,6 мкм, высокий уровень контраста цели, повышенная прозрачность атмосферы и ряд других факторов.
Надо отметить, что в диапазоне длин волн 1,4-1,7 мкм существенно повышается прозрачность атмосферы и, более чем на порядок (по сравнению с ВИ областью спектра), снижается яркость атмосферной дымки. Поэтому лучистый поток в этом диапазоне длин волн проходит лучше через некоторые виды дымки, пыли и тумана, что позволяет обеспечить большую вероятность обнаружения, селекции и идентификации наблюдаемых объектов.
Учитывая свойства указанного спектрального участка можно повысить эффективность селекции и слежения за малоконтрастными объектами многокомпонентных изображений в наблюдаемом пространстве за счет осуществления регистрации лучистого потока не только в ВИ и тепловой ИК областях спектра, но и в ближней ИК области спектра. В некоторых случаях для слежения за объектом достаточно осуществить предварительное целеуказание его местонахождения в наблюдаемом пространстве, что можно выполнить внешним источником лазерного излучения на определенной длине волны (например, на длине волны 1,06 мкм) в ближней ИК области спектра.
Технический результат - расширение функциональных возможностей системы видеонаблюдения с увеличением достоверности и эффективности наблюдения и сопровождения объектов за счет селекции сигнала местоположения объекта с использованием ближней ИК области спектра на основе приема отраженного сигнала лазерного излучения от объекта слежения.
Для достижения технического результата предлагается трехспектральная система видеонаблюдения, содержащая в общей конструкции зеркально-линзовый объектив с первым и вторым матричным фотоприемниками, которые имеют одинаковую оптическую линию визирования и образуют первый и второй оптико-электронный канал регистрации и преобразовании лучистого потока в сигналы изображений ВИ и ИК областей спектра, где выход первого и второго матричного фотоприемников соединены со входами видеопроцессора, общий выход которого соединен со входом видеоконтрольного устройства, отображающего синтезированное изображение на основе изображений ВИ и ИК областей спектра, имеющая перед первым и вторым матричным фотоприемниками оптические фильтры, пропускающие лучистый поток выбираемой длины волны с шириной Δλ1 и Δλ3 и их расположением в ВИ и тепловой ИК областях спектра, а также для каждого матричного фотоприемника, установленного на автономном неподвижном креплении конструкция зеркально-линзового объектива имеет блоки механической регулировки положения как первого, так и второго матричного фотоприемников для изменения их положения относительно друг друга в трех основных направлениях - вдоль осей координат X, У, Z, а также вокруг этих трех осей на некоторый угол, кроме того между выходами блока обработки сигналов матричных фотоприемников и входом видеопроцессора имеется блок пространственного совмещения отдельных элементов изображения ВИ и ИК областей электронным путем, кроме того между видеопроцессором и видеоконтрольным устройством имеется коммутатор видеосигналов, в которую дополнительно введен третий оптико-электронный приемный канал для регистрации лучистого потока внешнего лазерного излучения в Δλ2 зоне ближней ИК области спектра с доминирующей длиной волны λ0 и его преобразовании в сигнал для целеуказания местоположения объекта на ТВ или ТПВ изображении наблюдаемого пространства, для чего между первым выходом зеркально-линзового объектива и первым оптическим фильтром для ВИ области спектра введены светорасщепляющий фильтр, отражательное зеркало, далее оптический фильтр и фотоприемники лазерного излучения ближней ИК области спектра, установленные на автономном неподвижном креплении конструкции зеркально-линзового объектива, которые имеют блок механической регулировки для изменения его положения относительно общей оптической оси, выход фотоприемников лазерного излучения соединен со входом блока цифровой обработки сигналов, выход последнего соединен со входом видеопроцессора, а выходы видеопроцессора соединены через коммутатор сигналов со входом отображающего устройства, а также дополнительно введено вычислительное устройство, имеющее соединение с коммутатором сигналов для формирования сигналов об угловом отклонении объекта слежения по углу рыскания и тангажа относительно общей оптической оси системы видеонаблюдения.
На фиг.1 представлена структурная схема трехспектральной системы видеонаблюдения. Она содержит в общей конструкции зеркально-линзовый объектив 1, куда входят:
- сферический обтекатель 2;
- сферические зеркала 3, состоящие из двух разнесенных зеркал 31 и 32;
- объектив для ВИ и ближней ИК1 области спектра 41;
- объектив для тепловой ИК области спектра 42;
- светорасщепляющее устройство (дихроичное зеркало) для расщепления входного лучистого потока на два потока 51;
- отражающее зеркало 52;
- оптический фильтр для ВИ области спектра 61;
- оптический узкополосный фильтр для ближней ИК1 области спектра 62;
- оптический фильтр для тепловой ИК области спектра 63;
- первый преобразователь «свет-сигнал» для ВИ области спектра (МФП) 71;
- второй преобразователь «лучистый поток-сигнал» (набор из четырех фотодиодов) для приема лазерного излучения в ближней ИК1 области спектра 72;
- третий преобразователь «свет-сигнал» для тепловой ИК области спектра (МФП) 73;
- блоки механической регулировки 81, 82 и 83 положения первого, второго, и третьего преобразователя «лучистый поток-сигнал» в шести степенях свободы и имеющих общую оптическую ось в зеркально-линзовом объективе 1.
Кроме того система (фиг.1), содержит три блока цифровой обработки сигналов 91, 92 и 93, синхрогенератор 10, блок пространственного совмещения сигналов разноспектральных изображений электронным путем 11, видеопроцессор 12, блок коммутации сигналов 13, блок отображения видеоинформации 14, вычислительное устройство с формированием сигналов об угловом отклонении объекта слежения по углу рыскания и тангажа относительно общей оси оптической системы 15, блок управления 16, блоки оптических фильтров 171, 172 и 173.
Синхрогенератор 10 формирует необходимые строчные, кадровые и управляющие импульсы заданной длительности и частоты, которые используются для развертки (считывания) сигналов изображений в преобразователях 71, 72 и 73, для цифровой обработки сигналов в блоках 91 92, 93 и других блоков системы 11, 12 и 15. В качестве датчиков сигналов ТВ и ТПВ изображений 71 и 73 могут быть использованы ПЗС матрицы, КМОП фотоприемники, неохлаждаемые или охлаждаемые матричные фотоприемники или другие преобразователи лучистого потока в сигналы изображений, в качестве третьего датчика сигналов-фотодиоды лазерного излучения 72
В трехспектральной системе видеонаблюдения (фиг.1), общий входной лучистый поток F(λ), отраженный или излученный от объектов с длиной волны от λ1 до λn, куда входят ВИ, ближняя и тепловая ИК области спектра, пройдя сферический обтекатель 2 зеркально-линзового объектива 1, проходит обработку по трем оптико-электронным каналам.
Это по первому каналу регистрации светового потока и формирования сигнала ТВ изображения U1(t) для ВИ области спектра, по второму каналу регистрации лучистого потока и формирования сигнала лазерного излучения U2(t) для ближней ИК области спектра и по третьему каналу регистрации лучистого потока и формирования сигнала ТПВ изображения U3(t) для тепловой ИК области спектра.
В первом оптико-электронном канале входной лучистый поток, F(λ) через объектив 41 проходит первый оптический фильтр (ОФ1) 51 и проецируется на рабочую поверхность первого МФП 61. Спектральная характеристика (СХ) Ф1(λ) первого ОФ1 в общем случае охватывает весь спектральный участок ВИ области спектра Δλви от 0,38 до 0,76 мкм. Надо отметить, что может использоваться и меньшая ширина зоны регистрации и при этом возможно ее другое местоположение в ВИ области спектра, когда Δλ1<Δλви. В результате преобразования светового потока на выходе МФП 71 формируется первый сигнал ТВ изображения U1(t) для ВИ области спектра.
Во втором оптико-электронном канале, входной лучистый поток F(λ) отраженного лазерного излучения от объекта слежения, после светорасщепляющего устройства 51 и отражающего зеркала 52 пройдя второй оптический фильтр (ОФ2) 62, проецируется на рабочую поверхность датчиков сигналов- фотодиодов 72 (число используемых фотодиодов может быть равным величине n=3,4,…,Р) на выходе которых формируется электрический сигнал лазерного излучения.
СХ Ф2(λ) второго узкополосного интерференционного ОФ2 обычно охватывает спектральный участок ближней ИК области спектра с шириной Δλик1 не более 100 нм с центральной длиной волны лазерного источника излучения, например, равной λ0=1,06 мкм. Для другого случая, значение центральной длины волны λ0 и ширина зоны регистрации Δλик1 могут быть иными, с учетом всего спектрального участка с длиной волны от 0,76 мкм до 2,5 мкм.
В результате преобразования лучистого потока, на выходе датчика сигналов 72 формируется второй сигнал U2(t) за счет регистрации на соответствующей длине волны отраженного лазерного излучения от объекта интереса в ближней ИК области спектра.
В третьем оптико-электронном канале входной лучистый поток F(λ) отражаясь от сферических зеркал 3, расположенных определенным образом, проходит объектив 42 и третий оптический фильтр (ОФ3) 63, после чего он проецируется на рабочую поверхность третьего МФП 73. СХ Ф3(λ) третьего ОФ3 в первом случае охватывает спектральный участок тепловой ИК области спектра с шириной Δλик2 от 3,0 до 5,0 мкм или для другого случая, например, с шириной Δλик3 от 8,0 до 14,0 мкм.
Следует заметить, что может использоваться и меньшая ширина зоны регистрации и при этом ее возможное другое местоположение в ИК областях спектра, когда Δλ2<Δλик2 или Δλ2<Δλик3. В результате преобразования лучистого потока на выходе МФП 73 формируется третий сигнал изображения U3(t) для тепловой ИК2 или ИК3 областей спектра.
После осуществления указанных операций, сформированные видеосигналы U1(t), U2(t) и U3(t) преобразуются в цифровую форму в блоках обработки сигналов 91, 92 и 93. В этих блоках проходит предварительное усиление 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 блоков 91, 92 и 93 сигналы поступают на входы видеопроцессора 12 для цифровой обработки сигналов по принятому алгоритму их раздельной и совместной обработки, формирования сигнала синтезированного изображения, осуществление операций захвата объектов слежения и их автосопровождение, а также другие операции при совместной обработке формируемых ТВ, ТПВ и лазерных сигналов.
Видеопроцессор 12 может реализовывать различные алгоритмы раздельной и совместной обработки сигналов разноспектральных изображений. При раздельной обработке сигналов может учитываться тот факт, что по количеству получаемой общей различительной информации в изображениях могут быть две характерные ситуации, в которых для дневного времени суток выделяется приоритет для формирования ТВ изображений ВИ области спектра, а для ночного времени суток - приоритет для ТПВ изображений ИК областей спектра, с учетом сигнала от приемного канала, осуществляющего регистрацию и формирование сигнала внешнего лазерного источника излучения, который характеризует местоположение объекта слежения в наблюдаемом пространстве в ТВ, ТПВ или синтезированном изображении, которые более удобны с точки зрения восприятия/анализа человеком/автоматом, а также для решения дальнейших задач обработки изображений, таких как сегментация и селекция объектов, их захват, измерение параметров и т.д.
С выходов видеопроцессора образованные сигналы поступают на входы блока коммутации видеосигналов 13 и далее поступают на входы блока отображения видеоинформации 14 и на вход вычислительного устройства 15 с формированием сигналов об угловом отклонении объекта слежения по углу рыскания и тангажа относительно общей оси оптической системы.
Наиболее важным вопросом, при необходимости синтеза двух разноспектральных изображений, является формирование объединенного (результирующего) изображения. Полезная информация, необходимая для принятия решения наблюдателем (оператором), может быть распределена между изображениями двух спектральных участков. В этом случае оператор вынужден анализировать изображения ВИ и ИК областей спектра и сопоставлять их между собой, что может приводить к задержкам в принятии решения.
По этой причине целесообразно выводить на экран отображающего устройства также и объединенное изображение, синтезированное из двух исходных разноспектральных изображений, полученных в ВИ и ИК областях спектра.
С блока 16 управляющие сигналы поступают на входы блоков 7, 8,10-14, которые задают алгоритм обработки видеосигналов, а также различные варианты подачи сформированных видеосигналов на входы блока отображения видеоинформации, а также на вход блока 15. Сигнал с выхода блока 15 может поступать на исполнительное устройство. Наличие блока 15 позволяет решать специальные задачи, связанные с формированием управляющих сигналов для слежением за объектом.
Совмещение изображений в системе (фиг.1) вначале проводится механическим путем, за счет использование блоков 81, 82 и 83 путем изменения положения каждого датчика сигналов относительно друг друга по трем осям X,У,Z, осуществлении возможного поворота каждого МФП по осям X и У, а также возможного их поворота вокруг общей оптической оси Z.
Окончательное совмещение разноспектральных изображений проводиться электронным путем, за счет использования блока 11, где осуществляется сдвиг растра одного изображения относительно другого в горизонтальном и вертикальном направлениях и поэлементное совмещение изображений.
Блоки оптических фильтров 171, 172 и 173 используются при необходимости изменения спектральных характеристик ОФ механическим или электрическим путем в каждом оптико-электронном канале системы видеонаблюдения.
На фиг.2 показана общая компоновка конструкции зеркально-линзового объектива и ход лучей при регистрации лучистого потока в ВИ, ближней ИК и тепловой ИК областях спектра. Обозначения входного звена, элементов и узлов зеркально-линзового объектива, такие же, как показано на фиг.1.
Компоновка зеркально-линзового объектива предусматривает использование общего сферического обтекателя 2 и соосно расположенных линзового объектива 41, расщепляющего устройства (дихроичного зеркала) 51 с ОФ 61 и МФП 71 для оптико-электронного канала ВИ области спектра и оптико-электронного канала ближней ИК области спектра включающего элементы 52, 62 и 73 а также зеркально-линзового объектива 3, 42 с ОФ 63 и МФП 73 для оптико-электронного канала тепловой ИК области спектра.
Такая схема зеркально-линзового объектива позволяет обеспечить совмещение оптических осей для каналов ВИ, ближней и тепловой ИК областей спектра, а также получить хорошие оптические характеристики при достаточно компактной конструкции. Конструктивно оптико-электронный канал ВИ и ближней ИК областей спектра расположен с внешней стороны сферического зеркала (контрзеркала) 31.
Наличие отдельных объективов 51 и 52 в каждом оптико-электронном канале позволяет подбирать характеристики МФП и объективов таким образом, чтобы обеспечить равенство мгновенных полей зрения в каналах ВИ и ИК областей спектра.
Юстировка изображений с точностью до элемента изображения (пикселя), формируемых в каналах ВИ и тепловой ИК областей спектра, обеспечивается за счет соосности конструкции, а также предварительной юстировки положения датчиков сигнала 71, 72 и 73 двухспектральной системы видеонаблюдения с приемным каналом регистрации внешнего лазерного излучения с использованием блоков 81, 82 и 83, путем изменения положения каждого датчика сигнала относительно друг друга в трех основных направлениях - вдоль осей координат X,У,Z, а также вокруг этих трех осей. Кроме того в системе предусмотрено дополнительное электронное совмещение растров с точностью до пикселя для двух разноспектральных изображений в блоке электронного совмещения 11 (фиг.1).
Наличие коммутатора 12 позволять выбирать необходимые сигналы изображений, полученные путем регистрации лучистого потока в ВИ и ИК областях спектра, а также в процессе формирования синтезированного разноспектрального изображения для решения поставленных задач визуального или автоматического анализа видеоинформации, формируемой с использованием двухспектральной системы видеонаблюдения с приемным каналом регистрации внешнего лазерного излучения и его преобразовании в сигнал для целеуказания местоположения объекта на ТВ или ТПВ изображении наблюдаемого пространства..
Принцип работы трехспектральной системы видеонаблюдения заключается в следующем. При дистанционном зондировании объектов подстилающей поверхности Земли с борта ЛА могут быть такие ситуации, когда в поле зрения ТВ или ТПВ камеры могут находиться N объектов многокомпонентных изображений, из которых необходимо выбрать только один объект интереса для последующего его анализа и распознавания, захвата, слежения, автосопровождения и т.д. И эту операцию целеуказания может осуществить только оператор, находящийся на Земле.
При этом возможны два варианта целеуказания объекта интереса с использованием внешней лазерной локации. В первом случае, выбор требуемого объекта интереса осуществляет оператор, который находится на поверхности Земли. Он имеет переносимый лазерный излучатель и посылает на этот объект интереса от себя кратковременную импульсную лазерную подсветку, которую автономно регистрирует система видеонаблюдения с приемным каналом регистрации внешнего лазерного излучения, находящаяся на борту ЛА.
Во втором случае, эту же операцию, по указанию местоположения объекта интереса, оператор может осуществить уже дистанционно, с наземного пункта управления с использованием беспилотного летательного аппарата (БПЛА), имеющего в своем составе на борту ТВ/ТПВ средства наблюдения и лазерный источник излучения. При этом длительность импульса лазерного источника излучения может составлять от 10 нс до 20 нс, с частотой следования импульсов не менее 10 Гц.
Импульсная лазерная подсветка может быть долговременной при плохой различимости объекта интереса в ТВ или ТПВ изображениях за счет слабой контрастности наблюдаемых объектов и при других мешающих факторах.
Таким образом, за счет формирования дополнительной информации об объекте в ближней ИК области спектра, путем регистрации внешнего отраженного лазерного излучения приемным каналом в системе видеонаблюдения, находящейся на борту ЛА, можно расширить функциональные возможности системы и увеличить достоверность и эффективность наблюдения и сопровождения объекта интереса.
Источники
1. Сагдуллаев Ю.С., Ковин С.Д. Восприятие и анализ разноспектральных изображений. М.: «Спутник+», 2016 г. - 251 с.
2. Патент РФ №2546982.Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений/ Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С. - опубл. 10.04.2015 г. Бюл.№1
3. Патент РФ на изобретение №2543985. Способ формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра / Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С. - опубл. 10.03.2015 г. Бюл.№7
4. Патент РФ на изобретение №2256205. Двухканальный зеркально-линзовый объектив (варианты)/Журавлев П.В., Косолапов Г.И., Хацевич Т.Н. - опубл. 10.07.2005 г. Бюл. №19
5. Патент РФ на изобретение №2606699. Двухканальная оптико-электронная система/Сокольский М.Н., Ефремов В.А., Лапо Л.М. - опубл. 10.01.2017 г. Бюл. №1
6. Патент РФ на полезную модель №44836. Двухканальная оптико-электронная система/Тарасов В.В., Здобников А.Е., Сухорученко А.Н. - опубл. 27.03.2005 г. Бюл.№9
7. Патент РФ на изобретение №2756170. Оптико-электронная многоканальная головка самонаведения/ Бондаренко В.А., Колосов Г.Г., Королев А.К. и др. - опубл. 28.09.2021 г. Бюл. №28
8. Заявка в Роспатент №2021124993 от 24.08.2021 г. Двухспектральная система видеонаблюдения /Шапиро Б.Л., Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С, Селявский Т.В. Положительное решение о выдаче патента от 28.11.2022 г.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ЧЕТЫРЕХСПЕКТРАЛЬНАЯ СИСТЕМА ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ | 2023 |
|
RU2820168C1 |
| ДВУХСПЕКТРАЛЬНАЯ СИСТЕМА ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ | 2021 |
|
RU2786356C1 |
| Способ формирования сигналов разноспектральных изображений | 2021 |
|
RU2767607C1 |
| СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ | 2018 |
|
RU2697062C1 |
| Способ обработки и отображения сигналов разноспектральных изображений | 2021 |
|
RU2767606C1 |
| СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ И ОТОБРАЖЕНИЯ СИГНАЛОВ ЦВЕТНЫХ, СПЕКТРОЗОНАЛЬНЫХ И ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ | 2013 |
|
RU2546982C2 |
| СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ РАЗНОСПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ | 2017 |
|
RU2674411C1 |
| СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКОВ СПЕКТРА | 2013 |
|
RU2543985C1 |
| СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ РАЗНОСПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ | 2019 |
|
RU2713716C1 |
| СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ, ПЕРЕДАЧИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ СИГНАЛОВ РАЗНОСПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ | 2018 |
|
RU2708454C1 |
Изобретение относится к области спектрозонального телевидения с совместным использованием средств лазерной техники. В трехспектральной системе видеонаблюдения, содержащей зеркально-линзовый объектив и имеющей первый и второй матричные фотоприемники с оптическими фильтрами, пропускающими лучистый поток определенной длины волны с шириной Δλ1 и Δλ3 и их местоположением в видимой и тепловой областях спектра, имеющими для каждого фотоприемника, установленного на автономном неподвижном креплении в конструкцию зеркально-линзового объектива, блоки механической регулировки положения первого и третьего матричного фотоприемников относительно друг друга в шести степенях свободы, дополнительно введен третий оптико-электронный приемный канал для регистрации отраженного лучистого потока внешнего лазерного излучения в Δλ2 зоне ближней ИК-области спектра с доминирующей длиной волны λ0 и его преобразовании в сигнал для индикации местоположения объекта интереса в телевизионном или тепловизионных изображении наблюдаемого пространства. Технический результат - расширение функциональных возможностей системы видеонаблюдения с увеличением достоверности и эффективности наблюдения и сопровождения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
1. Трехспектральная система видеонаблюдения, содержащая в общей конструкции зеркально-линзовый объектив с первым и вторым матричным фотоприемниками, которые имеют одинаковую оптическую линию визирования и образуют первый и второй оптико-электронный каналы регистрации и преобразования лучистого потока в сигналы изображений видимой (ВИ) и инфракрасной (ИК) областей спектра, где выходы первого и второго матричного фотоприемников, через блок цифровой обработки сигналов соединены со входами видеопроцессора, выходы которого через коммутатор сигналов соединены со входом видеоконтрольного устройства, имеющая перед первым и вторым матричным фотоприемниками оптические фильтры, пропускающие лучистый поток выбираемой длины волны с шириной Δλ1 и Δλ3 и их расположением в ВИ и тепловой ИК областях спектра и где каждый матричный фотоприемник, установленный на автономном неподвижном креплении конструкции зеркально-линзового объектива имеет блок механической регулировки для изменения их положения относительно друг друга в трех основных направлениях - вдоль осей координат X,У,Z, а также вокруг этих трех осей на некоторый угол, кроме того между выходами блока обработки сигналов матричных фотоприемников и входом видеопроцессора имеется блок пространственного совмещения отдельных элементов изображения ВИ и ИК областей спектра электронным путем, отличающийся тем, что дополнительно введен третий оптико-электронный приемный канал для регистрации лучистого потока внешнего лазерного излучения в Δλ2 зоне ближней ИК области спектра с доминирующей длиной волны λ0 и его преобразовании в сигнал местоположения объекта на телевизионном (ТВ) или тепловизионном (ТПВ) изображении наблюдаемого пространства, включающий в своем составе между первым выходом зеркально-линзового объектива и первым оптическим фильтром для ВИ области спектра введенный светорасшепляющий фильтр, отражательное зеркало, далее оптический фильтр и фотоприемники лазерного излучения ближней ИК области спектра, установленные на автономном неподвижном креплении конструкции зеркально-линзового объектива, которые имеют блок механической регулировки для изменения их положения относительно общей оптической оси, выход фотоприемников лазерного излучения соединен со входом блока цифровой обработки сигналов, выход последнего соединен со входом видеопроцессора, а выходы видеопроцессора соединены через коммутатор сигналов со входом отображающего устройства, а также дополнительно введено вычислительное устройство, имеющее соединение с коммутатором сигналов для формирования сигналов об угловом отклонении объекта слежения по углу рыскания и тангажа относительно общей оптической оси системы видеонаблюдения.
2. Трехспектральная система видеонаблюдения по п. 1, отличающаяся тем, что ширина участка (зоны) регистрации лучистого потока Δλ2, с доминирующей длиной волны λ0 для оптико-электронного канала формирования сигнала селекции местоположения объекта слежения, определяется узкополосным интерференционным оптическим фильтром на основе априорно известной спектральной характеристики внешнего лазерного источника излучения лучистого потока.
3. Трехспектральная система видеонаблюдения по п. 2, отличающаяся тем, что длительность импульсов внешнего лазерного источника излучения составляет от 10 нс до 20 нс с частотой следования не менее 10 Гц.
| Скорый фильтр для воды | 1935 |
|
SU44836A1 |
| 0 |
|
SU113593A1 | |
| CN 205785610 U, 07.12.2016. | |||
