Способ определения линейного разрешения на местности оптико-электронных (аэрофотографических) систем с учётом контраста штриховой миры Российский патент 2023 года по МПК G01M11/02 

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

Наиболее близким аналогом, известным из уровня техники, является способ определения линейного разрешения на местности оптико-электронной системы летательного аппарата (патент на изобретение RU 2732784), 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.

Недостатком этого технического решения является низкая точность определения линейного разрешения на местности оптико-электронных систем вследствие отсутствия учета характеристики задаваемого контраста тест-объектов (штриховых мир) при расчете линейного разрешения на местности оптико-электронной системы летательного аппарата.

Технической задачей заявляемого изобретения является развитие арсенала способов квалиметрии оптико-электронных и аэрофотографических систем летательных аппаратов при проведении их испытаний.

Решение технической задачи обеспечивается за счет того, что на земле вдоль и поперек траектории полета летательного аппарата, оборудованного оптико-электронной или аэрофотографической 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 выполняют расчет 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, а значение линейного разрешения на местности оптико-электронной системы рассчитывают для заданного контраста штриховой миры, для чего выполняют расчет линейного разрешения на местности - L_p - по мире априорно заданного контраста K_ТТЗ по формуле: , где L_max - значение, полученное при проведении летного эксперимента, K_ТТ3 - априорно заданный контраст миры, К_р - реальный контраст миры.

Технический результат, достигаемый совокупностью признаков заявляемого изобретения, заключается в повышении точности оценки линейного разрешения на местности оптико-электронных систем пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов на основе пересчета контраста штриховой миры.

Реализация заявляемого способа заключается в выполнении следующей последовательности действий.

1. Установку на земле штриховой миры вдоль и поперек направления полета летательного аппарата (пилотируемого либо беспилотного). Определение реального контраста штриховой миры путем измерения на местности яркостей белых и темных штрихов. Измерение яркостей проводится одновременно с выполнением аэросъемки в моменты пролета ЛА над штриховой мирой. Контраст определяется по формуле где L_c и L_m - результаты измерений яркостей светлых и темных штрихов миры, кд/м².

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 на местности 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, определение на изображении величины расстояния, укладывающихся между соседними белыми штрихами миры распознанной группы штрихов.

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

где m - общее количество результатов дешифрирования.

14. Выполнение расчета линейного разрешения на местности (L_p) по мире абсолютного контраста:

где L_max - значение, полученное при проведении летного эксперимента, м, K_ТТЗ - априорно заданный контраст миры.

Для общего случая (для произвольного контраста миры):

где К_р - реальный контраст миры.

15. Расчет необходимой величины линейного разрешения на местности (L_np) по величине применяемой миры абсолютного контраста:

где L_ТТ3 - априорно заданное ЛРМ.

Для общего случая формула может быть представлена:

Пример

Необходимо выполнить оценку ЛРМ для заданного контраста K_ТТЗ=0,8 при условии, что в распоряжении имеется мира контраста К_р=1,0 (мира абсолютного контраста).

В результате реализации заявленного способа:

при проведении ЛЭ получено значение ЛРМ по реальной мире контраста K_p=1,0:L_max=0,5 м.

в результате расчета получено значение ЛРМ м для заданного контраста K_ТТЗ=0,8:L_р=0,559.

Для проверки достоверности полученных результатов выполнен ЛЭ и получено действительное значение ЛРМ по реальной мире контраста К_р=0,8: L=0,61 м.

Сходимость значения ЛРМ 0,5 м по имеющейся в распоряжении реальной мире контраста 1,0 с действительным значением ЛРМ L=0,61 м по реальной мире контраста К_р=0,8 составила 81,97%.

Сходимость расчетной значения ЛРМ 0,559 м с действительным значением ЛРМ L=0,61 м по реальной мире контраста К_р=0,8 составила 91,64%.

Точность оценивания ЛРМ повысилась на 9,67%.

Отличием заявленного способа является то, что для повышения точности оценки линейного разрешения на местности учитывается реальный контраст штриховой миры, который измеряется на местности одновременно с выполнением аэросъемки при пролете летательного аппарата над штриховой мирой.

Изобретение относится к области технической физики, конкретно к способам определения линейного разрешения оптико-электронных систем летательных аппаратов. Сущность предлагаемого решения заключается в следующем. При выполнении аэрофотосъемки проводят измерения на местности яркости белых и темных штрихов предварительно закреплённой миры и рассчитывают реальный контраст штриховой миры. Затем, после обработки не менее чем тремя операторами-дешифровщиками по меньшей мере 20 изображений штриховой миры, определяют значение линейного разрешения на местности оптико-электронной системы для априорно заданного контраста штриховой миры с учётом максимального значения линейного разрешения, полученного при проведении летных испытаний. Отличительной особенностью заявленного способа является учёт реального контраста штриховой миры. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности оценки линейного разрешения на местности оптико-электронных систем летательных аппаратов.

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 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 пиксель оптико-электронной системы летательного аппарата как среднее арифметическое значений оценок, полученных всеми операторами-дешифровщиками по всем дешифрированным изображениям штриховых мир, каждая из которых соответствует минимальной ширине штриха в распознанных группах штрихов,

отличающийся тем, что одновременно с выполнением аэросъемки при пролете летательного аппарата над штриховой мирой измеряют на местности яркости белых и темных штрихов и рассчитывают реальный контраст штриховой миры по формуле где L_c и L_m - результаты измерений яркостей светлых и темных штрихов миры, кд/м²,

рассчитывают значение линейного разрешения на местности оптико-электронной системы для заданного контраста штриховой миры, для чего выполняют расчет линейного разрешения на местности L_p по штриховой мире априорно заданного контраста К_ТТЗ по формуле:

где L_max - значение линейного разрешения на местности, полученное при проведении летного эксперимента, K_{ТТЗ -} априорно заданный контраст штриховой миры, К_р - реальный контраст штриховой миры.