Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты



Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты

Владельцы патента RU 2694023:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" (RU)

Изобретение относится к пассивным системам радиовидения миллиметрового диапазона длин волн, предназначенным для наблюдения за малоразмерными движущимися объектами. Технический результат изобретения заключается в возможности повысить вероятность обнаружения всех движущихся объектов и точность определения их пространственных координат. Для радиометрической системы, состоящей из двух взаимно удаленных радиометров со сканирующими по пространству антеннами, орты направлений на объекты образуются линией визирования антенн и запоминаются в угловых координатах азимута и угла места элементов матриц радиоизображений. При движении объектов орты получают неучтенное приращение, что приводит к ошибкам сопряжения и определения пространственных координат объектов. Способ позволяет находить сопряженные пары ортов векторов направлений на объекты в системе двух радиометров в условиях движущихся объектов и случайных помех за счет определения скорости изменения координат ортов с учетом моментов времени их образования.

 

Изобретение относится к пассивным системам радиовидения миллиметрового диапазонов длин волн [1], предназначенным для наблюдения за малоразмерными движущимися объектами. При обнаружении объектов [1], определении дальностей до них и оценивании пространственных координат в пассивной системе двух и более наблюдателей первоочередной задачей является поиск сопряженных пар ортов векторов направлений на соответствующие объекты, если число этих объектов больше одного.

В оптических систем видимого и инфракрасного диапазонов длин волн орты направлений на объекты формируются прохождением лучей через фокусы оптических линз, которые отображаются в матрицах изображений практически мгновенно. Поэтому время получения изображений мало по сравнению с временем перемещения объектов в поле видимости.

Для радиометрической системы, состоящей из двух радиометров с синхронно сканирующими по пространству антеннами, орты направлений на объекты образуются линией визирования антенн и запоминаются в угловых координатах азимута и угла места элементов матриц радиоизображений (РИ). При известной скорости построчного сканирования вычисляются и запоминаются моменты времени формирования ортов. Для сопряженных ортов направлений на один и тот же объект моменты времени их образования в общем случае отличаются. Это объясняется как движением объектов, так и различной ориентацией систем координат радиометров.

Наряду с изображениями объектов в матрицах РИ присутствуют изображения ложных образований, обусловленных помехами, и соответственно имеются ложные орты случайных направлений. В связи с этим требуется разработка способа поиска сопряженных векторов направлений на объекты и определения их пространственных координат, учитывающего движение объектов и наличие случайных помех.

В качестве прототипа рассмотрим способ нахождения сопряженных пар векторов [2, с. 182-186] в системе двух наблюдателей, основанный на свойстве компланарных векторов. Применительно к радиометрической системе способ заключается в следующем.

1. Для двух радиометров, взаимно удаленных на базовое расстояние d0, формируются орты i-x и j-x направлений на объекты a(i), и b(j), где ma и mb - число ортов в первом и втором радиометрах.

2. Рассматриваются i-e, j-е варианты соединения ортов в пары. Для каждого i-го, j-го варианта вычисляется показатель J(i, j) необходимого условия сопряжения:

представляющий модуль смешанного произведения трех векторов: вектора a(i); вектора b'=Pb(j), где Р - матрица поворота осей координат при переходе в систему координат первого радиометра; τ - орт базового вектора d=d0τ, указывающего направление от первого радиометра ко второму.

3. Показатель (1) сравнивается с малым положительным числом ε. Если J(i, j)>ε, то данный вариант соединения ортов отвергается. Если J(i, j)≤ε, то i-й, j-й вариант считается правдоподобным, так как, если векторы а(i) и b(j) являются сопряженными (направлены на один и тот же объект), то указанные три вектора лежат в одной плоскости, и их смешанное произведение близко к нулю (с точностью до ошибок сопряжения).

4. Из всех пар соединения ортов выбираются неповторяющихся пар с наименьшими значениями показателей (1).

5. Для каждой выбранной пары сопряженных ортов а(i) и b(j) вычисляются оценки дальностей до соответствующего объекта ra(i) и rb(j), а также векторы оценок пространственных координат объекта Ma(i)=ra(i)a(i) и Mb(j)=rb(j)b(j) в системах координат двух радиометров.

Данный способ обладает следующими недостатками.

1. Способ не учитывает движение объекта на промежутке времени между двумя моментами ta(i) и tb(j), ta(i)≠tb(j), образования ортов а(i) и b(j), из-за чего нарушается условие компланарности векторов..

2. Близость показателя (1) к нулю не всегда означает сопряжение векторов а(i) и b(j), то есть принадлежность одному объекту, так как в одной плоскости могут лежать векторы, не принадлежащие одному объекту. Поэтому требуется дополнительная проверка на достаточность сопряжения.

Заявляемое техническое решение направлено на устранение этих недостатков.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается применением способа нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты, который заключается в формировании i-x, j-x пар ортов a(i) и b(j) векторов направлений на объекты в системах координат двух взаимно удаленных на базовое расстояние d0 сканирующих радиометров, вычислении в системе координат первого радиометра смешанного произведения векторов a(i), b(j) и орта τ базового вектора и сохранении тех i-x, j-x неповторяющихся пар ортов, для которых модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, отличающийся тем, что в последовательности периодов сканирования, начиная со второго, для каждой пары векторов a(i), b(j) вычисляется приращение Δa(i) для орта а(i) умножением длины промежутка времени между двумя моментами времени образования пары ортов a(i) и b(j) на вектор скорости изменения координат орта a(i), определяемый за один период сканирования радиометра, после чего для измененного орта a(i), орта b(i) и орта τ вычисляют их смешанное произведение и, если модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, то находят в системах координат радиометров оценки дальностей до объекта ra(i), rb(j), векторы пространственных координат объекта Ma(i)=ra(i)a(i), Mb(j)=rb(j)b(j) и вычисляют показатель сопряжения по формуле: и, если показатель I(i, j) не превышает заданного порога, то вектор Ma(i) и показатель I(i, j) запоминают в отдельных массивах в последовательности периодов сканирования, после чего по истечении заданного числа периодов из указанных массивов извлекают неповторяющиеся группы запомненных векторов пространственных координат объектов с наименьшими суммарными значениями показателей.

Алгоритмически способ сводится к следующим операциям.

1. В первом периоде сканирования (n=1, n - номер периода) радиометров формируются орты i-х и j-x направлений an(i), и bn(j), где ma и mb - число ортов в радиометрах.

1.1. Рассматриваются i-e, j-e варианты соединения ортов в пары. Для каждого i-го, j-го варианта вычисляется показатель J(i, j) необходимого условия сопряжения по формуле (1), который сравнивается с порогом зависящим от модуля разности моментов времени образования ортов Δt=ta(i)-tb(j). Если J(i,j)>α, то данный вариант соединения ортов отвергается.

1.2. Если J(i,j)≤α, то i-я, j-я пара считается перспективной. Ей присваивается g-й номер группы перспективных векторов, к которой будут присоединяться другие векторы в последующих периодах сканирования (нумерация g - в порядке выполнения неравенства, Gn - число групп в n-м периоде). Запоминаются: момент времени T(g)=ta(i) образования орта a(i); начальное значение показателя правдоподобия I(g)=0 g-й группы; орт A(g)=ak(i) или номер орта ia(g)=i.

2. Во втором и последующих периодах (n=2, 3,…,N) сканирования радиометров также формируются орты i-x и j-x направлений an(i), и bn(j),

2.1. Рассматриваются i-e, j-e варианты соединения ортов в пары. Каждая i-я, j-я пара ортов an(i) и bn(j) ставятся в соответствие сформированным в предыдущем (n-1)-м периоде g-м группам Для орта an(i) вычисляется вектор скорости изменения координат орта за один период сканирования:

νn(i)=(1/Δt)⋅[an(i)-A(g)], Δt=ta(i)-Tb(g).

Вычисляется приращение орта Δan(i)=[tb(j)-ta(i)]⋅νn(i) и орт an(i) меняется прибавлением к нему приращения Δan(i).

2.2. Для измененного орта an(i) и орта bn(j) вычисляется показатель J(i, j) необходимого условия сопряжения по формуле (1), который сравнивается с малым положительным числом ε. Если J(i, j)>ε, то данный вариант соединения ортов отвергается.

2.3. Если J(i, j)≤ε, то для an(i) и bn(j) вычисляются оценки дальностей и по формуле, полученной на основе минимизации показателя (2) по ra(i) и rb(j). Вычисляются оценки векторов координат предполагаемых объектов: и

2.4. Вычисляется показатель достаточного условия сопряжения I(i, j) по формуле (2), который сравнивается с порогом β. Если I(i, j)>β, то i-я, j-я пара векторов далее не рассматривается.

2.5. Если I(ρ)≤β, то орт an(i) прикрепляется к g-й группе, давая ей продолжение под новым ρ-м номером (нумерация ρ - в порядке выполнения неравенства, Ln - число групп, сформированных в n-м периоде). Для ρ-й группы запоминаются: момент времени образования орта T(ρ)=ta(i), сам орт А(ρ)=an(i) или номер орта ia(ρ)=i; вектор оценок пространственных координат Причем векторы, присоединенные к g-й группе в предыдущих периодах 2, 3,…, n-1, переписываются в массив M(s, ρ), Вычисляется суммарный показатель правдоподобия ρ-й группы: I(ρ)=I(g)+I(i, j).

2.6. Если g-я группа не получает подтверждения в n-м периоде, то фиксируется пропуск наблюдения и проверяется подтверждение в следующем (n+1)-м периоде. При этом используется определенная логика сброса неподтвержденных групп. Орты an(i) и bn(j), не вошедшие в состав подтвержденных групп, рассматриваются как начальные данные для вновь появляющихся объектов. Для них выполняются операции п. 1 и осуществляется анализ на подтверждение в последующих периодах сканирования.

2.7. По окончании операций в n-м периоде, где меняются обозначения: номер группы ρ меняется на g, число групп Ln - на Gn.

3. После выполнения операций п. 2 в последнем N-м периоде среди LN ρ-х групп выделяются групп, которые характеризуются наименьшими значениями показателей I(ρi), и не имеют общих векторов в массиве М(n, ρ), Вначале выделяется номер ρ1 группы с наименьшим показателем I(ρ1), этот номер исключается из дальнейшего рассмотрения в массивах I(ρ) и М(n, ρ). Затем выделяется номер ρ2 и т.д. Допускается возможность выделения групп с минимальным количеством π общих векторов (например, π=1 или 2).

4. Для выделенных групп у оценки векторов пространственных координат объектов M(n, ρi), передаются на алгоритм определения траекторных параметров движения обнаруженных объектов и их сопровождения ( - оценка числа m).

Предложенный способ позволяет находить сопряженные пары ортов векторов направлений на объекты в системе двух радиометров в условиях движущихся объектов и случайных помех. Это дает возможность повысить вероятность обнаружения всех движущихся объектов и точность определения их пространственных координат по сравнению с методами, не учитывающими движение объектов. Способ может найти применение в существующих радиотехнических и оптических системах пассивного видения при наблюдении за несколькими объектами.

Литература

1. Пассивная радиолокация: методы обнаружения объектов / Под ред. Р.П. Быстрова и А.В. Соколова. М.: Радиотехника, 2008. 320 с.

2. Цифровая обработка изображений в информационных системах: учеб. пособие / И.С. Грузман, B.C. Киричук и др. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. 352 с.

Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты, заключающийся в формировании i-x, j-x пар ортов a(i) и b(j) векторов направлений на объекты в системах координат двух взаимно удаленных на базовое расстояние d0 сканирующих радиометров, вычислении в системе координат первого радиометра смешанного произведения векторов a(i), b(j) и орта τ базового вектора d=d0τ и сохранении тех i-x, j-x неповторяющихся пар ортов, для которых модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, отличающийся тем, что в последовательности периодов сканирования начиная со второго для каждой пары векторов a(i), b(j) вычисляется приращение Δa(i) для орта a(i) умножением длины промежутка времени между двумя моментами времени образования пары ортов a(i) и b(j) на вектор скорости изменения координат орта a(i), определяемый за один период сканирования радиометра, после чего для измененного орта a(i), орта b(i) и орта τ вычисляют их смешанное произведение и, если модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, то находят в системах координат радиометров оценки дальностей до объекта ra(i), rb(j), векторы пространственных координат объекта Ma(i)=ra(i)a(i), Mb(j)=rb(j)b(j) и вычисляют показатель сопряжения по формуле:I(i, j)=||Ma(i)-PMb(j)-d||2, где Р - матрица поворота осей координат, и, если показатель I(i, j) не превышает заданного порога, то вектор Ma(i) и показатель I(i, j) запоминают в отдельных массивах в последовательности периодов сканирования, после чего по истечении заданного числа периодов из указанных массивов извлекают неповторяющиеся группы запомненных векторов пространственных координат объектов с наименьшими суммарными значениями показателей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке изображений. Технический результат заключается в обеспечении идентификации частей фрагментированного материала в пределах изображения.

Заявленное изобретение относится к устройствам генерации и управления отображением панорамных изображений. Техническим результатом изобретения является уменьшение количества ненужной информации, содержащейся в панорамном изображении.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат – обеспечение эффективного выбора подходящего устройства интерфейса пациента для пациента за счет 3D моделируемой визуализации устройства интерфейса пациента в соответствии с лицом пациента.

Изобретение относится к средствам цифрового улучшения характеристик последовательности изображений. Техническим результатом является улучшение качества визуального отображения.

Изобретение относится к средствам идентификации и инспекции вагонов. Технический результат заключается в расширении арсенала средств для идентификации вагонов.

Изобретение относится к области обработки изображений. Технический результат – повышение эффективности распознавания пространственного объекта.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам формирования цифровых панорамных стоматологических изображений. Способ формирования цифрового стоматологического панорамного изображения включает использование нескольких отдельных перекрывающихся кадров, снятых вдоль зубного ряда посредством рентгеновского устройства формирования стоматологического панорамного изображения, причем упомянутое устройство содержит источник рентгеновского излучения для формирования рентгеновского луча, имеющий фокус, и детектор изображения, имеющий колонки пикселей, а съемку упомянутых кадров осуществляют посредством перемещения источника рентгеновского излучения и детектора изображения вокруг головы пациента, и вычисление панорамного изображения путем суммирования информации из кадров, причем панорамное изображение формируют путем суммирования информации из кадров с учетом информации о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора изображения в моменты съемки кадров, формирование виртуальной панорамной кривой с учетом информации о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора изображения, которая показывает желаемый томографический слой, который будет показан посредством панорамного изображения, определение месторасположения желаемой точки или точек (Р) с учетом информации о месторасположении и ориентации рентгеновского луча и детектора изображения в моменты съемки кадров, и определение месторасположения желаемой точки или точек (Р) на кривой для колонки (С) формируемого панорамного изображения, формирование колонки (С) панорамного изображения путем суммирования тех колонок отдельных кадров, для которых точка (Р) проецируется как наблюдаемая из фокуса источника излучения, и эта проекция (Р->Р') определяет направление проекции точки (Р) в отношении конкретного отдельного кадра, определение желаемого направления наблюдения (D) по меньшей мере для одной желаемой точки (Р) и вычисление для колонки на отдельном кадре весового коэффициента, который основан на угле между направлением наблюдения (D) и направлением, определяемым посредством линии, проходящей из фокуса источника излучения к упомянутой точке (Р), и использование весового коэффициента при суммировании информации из кадров, чтобы придать меньше веса колонке кадра с большим углом между направлением вектора, показывающим желаемое направление наблюдения (D), и упомянутым направлением, определяемым посредством линии, проходящей из фокуса источника излучения к точке (Р).

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к визуальному руководству пользователю по регулировке местоположения и ориентации формирующего изображения зонда.

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений. Технический результат – повышение скорости и точности распознавания графических образов при одновременном уменьшении количества ложных распознаваний.

Изобретение относится к области видеосъемки. Технический результат – создание видеокамеры с увеличенной функциональностью за счет отсутствия необходимости использования внешних вычислительных систем и сетевой инфраструктуры для обработки и анализа видеоизображения.

Изобретение относится к обработке изображений. Технический результат заключается в обеспечении идентификации частей фрагментированного материала в пределах изображения.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – улучшение обратно совместимого декодирования.

Изобретение относится к системам отображения. Технический результат заключается в обеспечении системы отображения, которая может управлять видеоинформацией, отображаемой на закрепляемом на голове устройстве отображения, согласно положению и движению пользователя, носящего устройство.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – повышение точности 3D реконструкции статичного объекта.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – адаптивная регулировка цвета панели инструментов согласно результирующему контенту.

Изобретение относится к бортовому элементу оптико-электронного оборудования. Технический результат – улучшение видимости, где пилот самолета Р1 видит, что видит пилот самолета Р2, и наоборот.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – улучшенная визуализация представляющей интерес ткани в данных контрастированного изображения.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – обеспечение двух режимов работы телевизионного устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат − обеспечение оптимальности тоновой аппроксимации монохромного мультитонового изображения.

Изобретение относится к области формирования изображений, а именно к системе синтеза промежуточных видов светового поля на основе уменьшенного количества видов светового поля.

Изобретение относится к средствам охлаждения и может быть использовано в электронно-вычислительных устройствах с высоким тепловыделением, в частности, для охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов.

Изобретение относится к пассивным системам радиовидения миллиметрового диапазона длин волн, предназначенным для наблюдения за малоразмерными движущимися объектами. Технический результат изобретения заключается в возможности повысить вероятность обнаружения всех движущихся объектов и точность определения их пространственных координат. Для радиометрической системы, состоящей из двух взаимно удаленных радиометров со сканирующими по пространству антеннами, орты направлений на объекты образуются линией визирования антенн и запоминаются в угловых координатах азимута и угла места элементов матриц радиоизображений. При движении объектов орты получают неучтенное приращение, что приводит к ошибкам сопряжения и определения пространственных координат объектов. Способ позволяет находить сопряженные пары ортов векторов направлений на объекты в системе двух радиометров в условиях движущихся объектов и случайных помех за счет определения скорости изменения координат ортов с учетом моментов времени их образования.

Наверх