Способ выделения объектов на фоне звезд

 

Использование: в оптической локации. Сущность: способ выделения объектов на фоне звезд заключается в формировании четырех изображений объектов на звездном фоне в двух различных точках пространства, одновременной регистрации и преобразовании зарегистрированных изображений в двухградационные, формировании пяти разностных выражений путем попарных сравнений первого и третьего, второго и четвертого двухградационных изображений и выделении непересекающихся частей первого и второго разностных выражений, первого и второго, третьего и четвертого двухградационных выражений, выделяют объекты как фрагменты первого зарегистрированного изображения. 2 ил.

Изобретение относится к оптической локации и может быть использовано в оптических локационных системах, преимущественно пассивных.

Известен способ исключения фоновых засветок от звезд, заключающихся в приеме излучения объектов и звездного фона оптической системой, формировании изображения объектов и фона, исключении фоновых засветок путем экранирования участков изображения, соответствующих звездному фону, непрозрачной маской и регистрации изображения объектов.

Недостатком этого способа являются низкие точность и помехозащищенность, обусловленные неточностями неизвестных фоновых засветок.

Известен также способ выделения объектов, заключающийся в приеме излучения объектов и фона оптической системой, формировании и регистрации двух изображений объекта и фона, преобразовании зарегистрированных изображений в двухградационные, совмещении преобразованных изображений и выборе областей второго преобразованного изображения, находящегося внутри соответствующих областей первого преобразованного изображения, причем регистрацию первого сфоpмиpованного изображения осуществляют в фокальной плоскости оптической системы, а второго в плоскости, смещенной относительно фокальной плоскости, а регистрацию сфоpмиpованных изобретений осуществляют одновременно.

Недостатком этого способа являются низкая точность и помехозащищенность, обусловленные большой вероятностью пропуска объекта при выделении объектов, находящихся на большой дальности.

Наиболее близким является способ выделения движущихся точечных объектов на фоне звезд, заключающийся в формировании и регистрации в двух различных точках А и В пространства в момент времени t₁ первого и второго изображения объектов и фона соответственно, фоpмиpовании и регистрации в момент времени t₂ третьего и четвертого изображений объектов и фона в точках А и В соответственно, преобразовании зарегистрированных изображений в двухградационные, формировании первого и второго разностных изображений путем выделения совпадающей области первого и третьего, второго и четвертого двухградационных изображений соответственно, формировании третьего разностного изображения путем выделения непересекающейся части первого и второго разностных изображений и выделении сигналов от объектов как ненулевой области третьего разностного изображения.

К недостаткам данного способа относится низкая помехозащищенность, обусловленная большой вероятностью пропуска объекта.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности процесса выделения объектов на фоне звезд, заключающееся в уменьшении вероятности пропуска объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе выделения объектов на фоне звезд, заключающемся в формировании первого, второго, третьего и четвертого изображений объектов на звездном фоне в двух различных точках пространства, регистрации и преобразовании зарегистрированных изображений в двухградационные, формировании первого и второго разностных изображений путем попарного сравнения первого и третьего, второго и четвертого двухградационных изображений соответственно, формировании третьего разностного изображения путем выделения непересекающейся части первого и второго разностных изображений, после преобразования зарегистрированных изображений в двухградационные формируют четвертое разностное изображение путем выделения непересекающейся части первого и второго двухградационных изображений, формируют пятое разностное изображение путем выделения непересекающейся части третьего и четвертого разностного изображений, выделяют объекты, как фрагменты первого зарегистрированного изображения, соответствующие области ненулевых значений пятого разностного изображения, не совпадающей с первым и вторым разностными изображениями, причем регистрацию первого, второго, третьего и четвертого изображений осуществляют одновременно, а при формировании первого и второго разностных изображений выделяют соответственно непересекающиеся области первого и третьего, второго и четвертого двухградационных изображений.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ, где 1 первая оптическая система. Зарегистрированные изображения поступают в блок анализа 9, в котором они преобразуются в двухградационные изображения согласно следующим зависимостям: ϕ_i(x,y) (1) fi(x,y)=Si¹(x,y)+Zi¹(x,y)+ni¹(x,y) (2) ϕ_i(x,y)=Si(x,y)+Zi(x,y)+ni(x,y) (3) fi(x,y)=i-ное зарегистрированное изображение объектов и фона; Si'(x,y) изображение объектов на i-том зарегистрированном изображении; Zi'(x, y) изображение звездного фона на i-том зарегистрированном изображении; ni(x,y) изображение помех на i-том зарегистрированном изображении;
i=1.4
Si(x,y), Zi(x,y),ni(x,y) получены путем выполнения преобразования (1) из величин Si¹(x,y), Zi¹(x,y), ni¹(x,y);
2 вторая оптическая система; 3,4 светоделители; 5-8 первый четвертый блоки регистрации изображений; 9 блок анализа изображений; 10 блок выделения изображений объектов.

На фиг. 2 а-к представлен процесс анализа преобразованных изображений, где
11 изображение объекта; 12 изображение помехи; 13 изображение звездного фона.

Излучение объектов и фона принимают первой и второй оптическими системами 1 и 2, представляющими собой, например, телескопы. Оптические системы 1 и 2 совместно со светоделителями 3 и 4 формируют четыре изображения объектов и фона, которые регистрируются четырьмя блоками регистрации изображения соответственно.

Блоки регистрации изображений могут быть выполнены, напpимеp, на базе передающих телевизионных камер или пространственно временных модуляторов света путем преобразования (1) из величин Si'(x,y), Zi'(x,y), ni'(x,y)
Первое R₁(x, y) и второе R₂(x,y) разностные выражения формируются путем выделения непересекающейся области первого и третьего, второго и четвертого преобразования соответственно, т.е.

(x (S₁(x,y) ∪ Z₁(x,y) ∪ n₁(x, y))
(x (S₂(x,y) ∪ Z₂(x,y) ∪ n₂(x, y)) (4)
Так как изображения (1-4) объектов и фона регистрируются одновременно, то для любых движущихся произвольным образом объектов выполняются тождества
S₁(x,y)=S₃(x,y)
S₂(x,y)=S₄(x,y)
Учитывая это и тождественность звездного фона на всех зарегистрированных изображениях, имеем выражение (4) в виде
R₁(x,y) n₁(x,y) n₃(x, y)
R₂(x,y) n₂(x,y) n₄(x, y)
На фиг. 2 разностные выражения представлены на фиг. 2, д.е. Формируют третье разностное изображение путем выделения непересекающейся части первого и второго разностных изображений, т.е.

R₃(x,y) R₁(x,y) R₂(x, y)
(фиг. 2 ж)
Четвертое разностное изображение (см. фиг. 2 з)
R₄(x,y) ϕ₁(x,y) ϕ₂(x, y)
С учетом тождественности звездного фона
R₄(x,y) (S₁(x,y)∪ n(x,y)) S₂(x,y)∪ n₂(x,y)
Пятое разностное выражение
R₅(x,y) R₄(x,y) R₃(x, y)
Считая, что помехи ni(x, y) i=1-4 некоррелированы, а также, что n_i(x, y)n_j(x,y) пустое множество)
i≠j то
n(x,y))
Ф(x, y) S₁(x,y)∪ S₂(x,y) несет информацию только о выделяемых объектах. Таким образом, выделяя в блоке выделения изображений объекта 10, выполненном, например, в виде электрически управляемой диафрагмы для компаратора, область первого зарегистрированного изображения, соответствующую Φ (x,y) (фиг. 2 к), получаем изображение объектов S'(x,y).

В процессе анализа не теряется координатная информация в выделяемых объектах, поэтому может быть получена информация об угловых координатах выделяемых объектов путем анализа положения области Φ (х,у) и информация о дальности до выделяемых объектов путем определения величины параллактического смещения Δ х (анализируя область Φ (х,у)) пятого разностного изображения в направлении разнесения точек приема излучения объектов и звездного фона в пространстве.

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НА ФОНЕ ЗВЕЗД, заключающийся в формировании первого, второго, третьего и четвертого изображений объектов на звездном фоне в двух различных точках пространства, регитсрации и преобразовании зарегистрированных изображений в двухградационные, формировании первого и второго разностных изображений путем попарного сравнения первого и третьего, второго и четвертого двухградационных изображений соответственно, формировании третьего разностного изображения путем выделения непересекающейся части первого и второго разностных изображений, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, после преобразования зарегистрированных изображений в двухградационные формируют четвертое разностное изображение путем выделения непересекающейся части первого и второго двухградационных изображений, формируют пятое разностное изображение путем выделения непересекающейся части третьего и четвертого разностного изображений, выделяют объекты как фрагменты первого зарегистрированного изображения, соответствующие области ненулевых значений пятого разностного изображения, не совпадающей с первым и вторым разностными изображениями, причем регистрацию первого, второго, третьего и четвертого изображений осуществляют одновременно, а при формировании первого и второго разностных изображений выделяют соответственно непересекающиеся области первого и третьего, второго и четвертого двухградационных изображений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2