Способ формирования изображений стереопар Советский патент 1983 года по МПК H04N9/54 

t.io Изобретение относится к оптикоэлектронным системам, в частности к измерительным оптико-электронным системам, и может быть использовано при наблюдении и измерении параметров объемных структур в биологии, медицине, физике (при наблюдении и регистрац 1и быстропротекающих процессов), в метеорологии и,т.п. Известен способ формирования изображений стереопар, основанный на формировании ТВ сигналов стереопар, сканировании углов линии визирования поля зрения и определении относительно азимута между источниками наблюдения по величине углов линии визирования С1 3 Однако способ не позволяет одновременно получать стереоизображения и определять пространственные координаты наблюдаемых объектов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ формирования изображений стереопар, основанный на сканировании анализируемого пространства подсвечивающим лучом в четном и нечетных каДрах в одну и ту же сторону и формировании изображения анализируемого пространства С2 J. Однако известный способ обладает невысокой разрешающей способностью по глубине анализируемого пространства, не позволяет оперативно изменять масштаб и соответственнр разрешающую способность получаемого стереоизображения, а также требует большого времени обзора анализируемого пространст ва за счет точечной формы апертуры подсвечивающего луча и большого объема аппаратуры,за счет необходимости использования двух приемных каналов. Цель изобретения - повышение качества изображения и разрешающей способности по глубине. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирования изображений -стереопар, основанному на сканировании анализируемого пространства подсвечивающим лучом в четных и нечетных кадрах в одну и ту же сто рону и формировании изображения анализируемого пространства, сканируют анализируемое пространство подсвечивающим лучом перпендикулярно к направлению приема отраженного сигнала, причем апертура луча по высоте равна размеру анализируемого пространства 22 по углу места, а ширина апертуры луча соответствует величине разрешения анализируемого пространства по дальности, смещают изображение анализируемого пространства в плоскости его изображения в четных кадрах в одну сторону от центра.изображения, а в нечетных - в противоположную сторону на величину, определяемую величиной разрешения анализируемого, пространства по дальности. Смещение изображения анализируемого пространства осуществляется, например, при помощи времяанализирующего электронно-оптического преобразователя .(ЭОПа) . Сканирование анализируемого пространства лучом апертурой,высота которой перекрывает высоту анализируемого пространства, позволяет сократить время обзора пространства до одного кадра, т.е. длительность кадра будет определяться . временем одного периода развертки луча по глубине анализируемого пространства, а смещение изображения анализируемого пространства позволяет для определения координаты по .глубине использовать один приемный канал и практически вдвое сократить объем приемной аппаратуры. Изменяя в процессе наблюдения величину и, таким образом, скорость развертки (смещения) изображения анализируемого пространства в плоскости е го изображения, можно оперативно, т.е. в процессе наблюдения, изменять масштаб изображения по глубине, что позволяет увели-чить разрешающую способность -по глубине и дает возможность более детально рассмотреть стереоскопическое изображение отдельных элементов объемной структуры анализируемого пространства и с большей точностью ,измерить объемные параметры наблюдаемой структуры. На фиг. 1 и 2 приведена схема осуществления способа; на фиг. 3 -. структурная электрическая схема устройства, реализующего предложенный способ. Анализируемое пространство (фиг.1) с глубиной Zj,, высотой УП и шириной Хр наблюдается приемником, находящимся в точке А, под углом V-. 8 точке В находится, источник излучения с апертурой высотой У в плоскости, ограничивающей анализируемое пространство со стороны источника излучения. С|канирование анализируемого прост31раиства производится по глубине Z в одну и ту же сторону в нечетных и Мбтных кадрах, причем в начальный момент сканирования подсвечивающий луч совмещен с плоскостью Р, ограни.чивающей Знализируемое пространство СО стороны приемника. Смещение изображения, получаемого приемником, осуществляется в нечетных кадрах в одну сторону от центра изображения - оси АУ (фиг..2), а в четных кадрах - в противоположную сторону. Координаты некоторой точки М (Х, У и 2.), находящейся в знали зируемом пространстве, в координатной системе X, У, Z с центром в точке А, определяется как Z Y Хр) к ТГ у - кУм к -f где Хр - расстояние между точками м и Mi, являющимися проек- циями точки М. на плоскость изображения в случае смеще ния изображения в его плос кости влево и вправо от оси АУ (фиг. 2); Vp - скорость сканирования луча по оси AZ; VP - скорость смещения изображе ния в его плоскости; f - фокусное расстояние объектива приемника; Z - известное базовое расстояние по оси AZ от точки А до плоскости Р, ограничивающей анализируемое прост ранство. Приведенные соотношения можно использовать для автоматического измер ,ния параметров наблюдаемой пространс венной структуры. Поскольку тонка м е плоскости изображения в двух смежных кадрах на блюдается в двух различных местах м1 и М (фиг1 2), то между изображениям точки М возникает параллактический сдвиг, сопровождаемый стереоскопичес ким эффектом при наблюдении. Паралла тический сдвиг можно использовать дл визуального Наблюдения трехмерной пространственной структуры сканируемо го пространства путем сепарации изоб ражений в смежных кадрах и наблюдени 324 каждого изображения левым или правым глазом, соответственно. Устройство, реализующее предложенный способ, содержит (фиг. 3) времяанализирующий ЭОП-1, телевизионную передающую камеру (ТПК) 2, блок 3 обработки .изображения, синхронизатор А, сканирующий источник 5 подсвета с заданной диаграммой направленности, .светоразделительную пластину 6, блок 7 визуального наблюдения. Устройство работает следующим образом. Синхронизатор t обеспечивает синхронность развертки ЭОПа 1 и сканирования лучом источника 5. Отраженный сигнал подсвечивающего луча воспринимается ЭОПрм 1, в котором производится смещение изображения синхронно с движением луча, вправо и влево, в результате чего формируются два сдвинутых друг относительно друга изображения, образующих стереопару. Полученное изображение может быть проанализировано автоматическим способом, например, с помощью ТПК 2, с выхода которой ТВ сигнал поступает в блок обработки изображения, где происходит вычисление параметров пространственных структур, наблюдаемых в анализируемом пространстве. Светоделительная пластина 6 позволяет одновременно наблюдать получаемое изображение объемной структуры через блок 7 визуального наблюдения. В последнем осуществляется сепарация изображений четных и нечетных кадров для правого и левого глаза наблюдателя, соответственно, что обеспечивает стереоскопическое изображение наблюдаемой объемной структуры. Применение предлагаемого способа формирования стереоскопического изображения позволит улучшить качество получаемого изображения за счет возможности изменения масштаба изображения по глубине и соответствующего увеличения разрешающей способности, которая прямо пропорциональна масштабу изображения. Это позволяет с большой детальностью рассмотреть отдельные участки наблюдаемой структуры и повысить точность измерения ее пространственных параметров, что в значительной степени расширяет диапазон излучаемых пространственных структур и открывает новые возможности для их излучения. Кроме того, предлагаемый

способ позволяет в значительной степени .уменьшить время анализа наблюдаемого пространства, что имеет су- . (Цвет венное значение при излучении быстро протекающих процессов, и поэтому позволяет н людать более быстрые процессы. ПреАласаемый способ

реализуется меньшим объемом аппаратуры, чем известные, так как требует для своей реализации всего один приемный канал, что в ряде случаев может упростить и удешевить процесс наблюдения и изучения соответствующих объектов.

Фмг.2

т

Hi