Способ выделения объектов

 

Изобретение относится к локализации, преимущественно, к пассивным способам выделения объектов на удаленном фоне, в частности, для обнаружения посторонних предметов в охраняемой зоне. Целью изобретения является повышение вероятности выделения объектов, удаленных на конечную дальность при априорно неизвестном удаленном фоне. Поставленная цель в способе выделения объектов, заключающемся в приеме излучения объектов и фона, формировании изображения объектов и фона, регистрации изображения объектов и фона, регистрации изображения объектов и фона в плоскости формирования изображения, соответствующей априорной дальности до объекта, достигается тем, что после приема излучения дополнительно формирует изображение объектов и фона, одновременно регистрируют его в плоскости, смещенной относительно плоскости формирования первого изображения, преобразуют первое и второе зарегистрированные изображения в первое и второе двуградационные изображения, пространственно совмещают преобразованные изображения и выделяют области второго изображения, находящиеся внутри соответствующих областей первого изображения, маркируя их, зарегистрировав контуры выделенных областей второго изображения, выделяют фрагмент из совмещенных преобразованных изображений, относящийся к маркированной области изображения, измеряют разность размеров выбранного фрагмента и соответствует области первого преобразованного изображения, определяют по ней величину дефокусировки маркированного изображения и формируют сфокусированное изображение, по которому выделяют объект. 3 ил.

Изобретение относится к локации, преимущественно к пассивным способам выделения объектов на удаленном фоне, в частности, для обнаружения посторонних предметов и охраняемой зоне.

Известен способ обнаружения объектов, заканчивающийся в приеме излучения от фона, фокусировке оптической системы на первое расстояние, формировании первого сигнала и первой характеристики, соответствующих фону, формировании второго сигнала и второй характеристики при появлении объекта, их сравнении и выработке результирующего сигнала.

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость формирования первого сигнала и первой характеристики при отсутствии объекта и невозможность получения всех координат этого объекта из-за интегрального характера принимаемого сигнала.

Известен способ выделения объектов, заключающийся в приеме излучения объектов и фона, формирования изображения объектов и фона, регистрации изображения объектов и фона в плоскости формирования изображения, соответствующей априорной дальности до объекта, и выделения объектов.

Недостатком этого способа является малая вероятность выделения объектов, удаленных на конечную дальность при априорно неизвестном удаленном фоне.

Целью изобретения является повышение вероятности выделения объектов, удаленных на конечную дальность при априорно неизвестном удаленном фоне.

Поставленная цель достигается тем, что в способе выделения объектов, заключающемся в приеме излучения объектов и фона, формировании изображения объектов и фона, регистрации изображения объектов и фона в плоскости формирования изображения, соответствующей априорной дальности до объекта, и выделения объектов, после приема излучения дополнительно формируют изображение объектов и фона, одновременно регистрируют его в плоскости, смещенной относительно плоскости формирования первого изображения, преобразуют первое и второе зарегистрированные изображения в первое и второе зарегистрированные изображения в первое и второе двуградационные изображения, пространственно совмещают преобразованные изображения и выделяют области второго изображения, находящиеся внутри соответствующих областей первого изображения, маркируют их, зарегистрировав контуры выделенных областей второго изображения, выделяют фрагмент из совмещенных преобразованных изображений, относящихся к маркированной области изображения, измеряют разность размеров выбранного фрагмента и соответствующей области первого преобразованного изображения, определяют по ней величину дефокусировки маркированного изображения и формируют сфокусированное изображение, по которому выделяют объект.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ выделения объектов; на фиг. 2 изображен пример первого зарегистрированного изображения; на фиг. 3 показан ход лучей от бесконечно удаленного фона /штриховые линии/ и от выделяемого объекта /сплошные линии/.

Устройство, реализующее способ выделения объектов, содержит оптическую систему 1, светоделитель 2, блоки 3 регистрации изображений, блоки 4 преобразования зарегистрированных изображений, блок 5 совмещения изображений, блок 6 выбора областей и их маркировки и блок 7 выделения изображений объектов.

Излучение от объектов 8 и фона принимают оптической системой 1, представляющей собой, например, приемный телескоп 1, которая совместно со светоделителем 2 формирует первые изображения 9, 10 соответственно фона и объекта и вторые изображения 11, 12 соответственно фона и объекта, сформированные изображения регистрируют в блоках 3 регистрации изображений, реализованных, например, на базе пространственно-временных модуляторов света. Первое сформированное изображение регистрируют в фокальной плоскости 13 оптической системы.

Так как объект 8 расположен на конечном расстоянии от оптической системы 1, то его изображение 14 будет располагаться на расстоянии f'+z'от оптической системы 1, где: z'= (f')²(a + f') Размер изображения 10 объекта для первого зарегистрированного изображения /см. фиг. 2а/.

где: D_a размер апертуры оптической системы.

Размер изображения 9 точечного элемента фона для первого зарегистрированного изображения d_tu определяется кружком рассеяния оптической системы.

Второе сформированное изображение /см. фиг. 2б/, регистрируют в плоскости регистрации 15, смещенной относительно фокальной плоскости 13 на расстояние d.

Из фиг. 3 аналогично формуле /2/ можно получить размер изображения 12 объекта на втором зарегистрированном изображении и для элемента точечного фона II: В блоках 4 преобразования изображений, которые также могут быть реализованы на базе пространственно-временных модуляторов света, преобразуют первое и второе зарегистрированные изображения в первое и второе двуградационные изображения соответственно.

Первое и второе двуградационные изображения подают на блок 5 совпадения изображений, реализованный, например, на базе блока оптического вычитания изображений.

Вид совмещенного изображения 16 показан на фиг. 2в. Очевидно, что на совмещенном двуградационном изображении 16 могут наблюдаться два вида областей: области, для которых размер изображения на первом зарегистрированном изображении меньше, чем на втором зарегистрированном изображении, области, для которых размер изображения на первом зарегистрированном изображении больше, чем на втором зарегистрированном изображении.

Из сравнения формул 2.4 очевидно, что первый вид областей соответствует изображению бесконечно удаленного фона, а второй вид областей соответствует изображению объектов.

Совмещенное изображение подают на блок 6 выбора областей и их маркировки. Этот блок осуществляет маркировку областей совмещенного изображения, соответствующих изображениям объектов, например, путем нумерации или выделения внешнего контура этих областей. Блок 6 выбора областей и их маркировки может быть реализован, например, на базе фотоприемника и электрически управляемой диафрагмы. В этом случае на выходе фотоприемника регистрируют сигналы о расположении и форме фотоприемника, которые после соответствующей обработки поступают на управляющий вход электрически управляемой диафрагмы, формируя области прозрачности, соответствующие выбранным областям. В блоке 7 выделения изображений объектов выделяют из второго зарегистрированного изображения маркированные области, соответствующие изображениям 17 выделяемых объектов, селектируя тем самым, изображения объектов от изображения фона.

Следует отметить, что полученные изображения выделяемых объектов позволяют получить координатную информацию о выделяемых объектах. Так, информация об угловых координатах и можно получить как координаты центра соответствующей маркированной области, пересчитанные в угловой мере.

Информацию о дальности до объекта наблюдений D a можно получить, анализируя разность размеров изображений соответствующего объекта на первом и втором зарегистрированных изображениях. Из формул /2/ и /3/ имеем

Подставляя в /1/ и разрешая относительно a имеем /без учета знаков/.

Или, обозначая разность размеров изображений объекта на первом и втором зарегистрированных изображениях D⁽_o¹⁾-D⁽_o²⁾= имеем /5/ в виде

Следует отметить, что изображения выделенных объектов после блока 7 выделения объектов будут сфокусированы только для тех объектов, для которых Z' d. В остальных случаях выделение изображения будут расфокусированными.

Поэтому выбирают интересующее изображение объекта и соответствующую маркированную область, анализируют разность размеров между выбранной маркированной областью /изображением объекта на втором зарегистрированном изображении/ и соответствующей областью /изображением объекта/ на первом зарегистрированном изображении /аналогично в /5/ На основании анализа определяют величину дефокусировки интересующего изображения объекта как

Затем формируют неискаженное изображение объекта в блоке 7 выделения изображений объектов путем оптической фильтрации расфокусированного изображения интересующего объекта. Причем фильтр записывается на пространственно-временной модулятор света, где он конструируется по результатам анализа величины расфокусировки d из /6/.

Таким образом, данный способ селекции объектов позволяет не только выделить изображения объектов на априорно неизвестном фоне, не требуя при этом точной ориентации оптической системы, но и позволяет однозначно определить все координаты выделяемых объектов, включая дальность. Кроме того, этот способ позволяет получить неискаженные изображения выделяемых объектов, используя операцию оптической фильтрации изображений.

Формула изобретения

Способ выделения объектов, заключающийся в приеме излучения объектов и фона, формировании изображения объектов и фона, регистрации изображения объектов и фона в плоскости формирования изображения, соответствующей априорной дальности до объекта, выделения объектов, отличающийся тем, что, с целью повышения вероятности выделения объектов, удаленных на конечную дальность при априорно неизвестном удаленном фоне, после приема излучения дополнительно формируют изображение объектов и фона, одновременно регистрируют его в плоскости, смещенной относительно плоскости формирования первого изображения, преобразуют первое и второе зарегистрированные изображения в первое и второе двухградационные изображения, пространственно совмещают преобразованные изображения и выделяют области второго изображения, находящиеся внутри соответствующих областей первого изображения, маркируют их, зарегистрировав контуры выделенных областей второго изображения, выделяют фрагмент из совмещенных преобразованных изображений, относящийся к маркированной области изображения, измеряют разность размеров выбранного фрагмента и соответствующей области первого преобразованного изображения, определяют по ней величину дефокусировки маркированного изображения и формируют сфокусированное изображение, по которому выделяют объект.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3