Способ обработки и отображения сигналов разноспектральных изображений

Изобретение относится к области спектрозонального телевидения, использующего регистрацию отраженного и излученного потока в нескольких спектральных участках (зонах), включающих ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области оптического спектра. Оно может быть использовано для решения задач селекции, различения и распознавания объектов по амплитудным, спектральным и пространственным признакам и найти применения в системах технического зрения, видеонаблюдения и слежения за объектами. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и достижение повышения контрастности изображений для селекции и различения объектов при совместной обработки сигналов разноспектральных изображений с использованием двух спектральных участков (зон) регистрации лучистого потока. Результат достигается тем, что способ формирования и отображения цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений, включает регистрацию входного лучистого потока F(λ) внутри широкого спектрального участка, образование из него двух отдельных лучистых потоков F₁(λ) и F₂(λ), отражающих участки (зоны) регистрации лучистого потока Δλ₁ и Δλ₂, преобразование лучистых потоков F₁(λ) и F₂(λ) и формирование на их основе в первом канале сигналов изображений U_Δλ1(t), а во втором канале сигналов изображений U_Δλ2(t), раздельную обработку полученных сигналов разноспектральных изображений U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t), включающих усиление, преобразование аналоговых сигналов в цифровые, цифровой апертурной и гамма-коррекции, при выполнении совместной обработки сигналов разноспектральных изображений U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t), включающей операции суммирования и вычитания двух исходных сигналов, добавляют операции их деления и умножения и в целом формируют m-сигналов разноспектральных изображений, которые подают на входы многоканального коммутатора, далее из всех сигналов выбирают любые три сигнала и подают на входы RGB цветного видеоконтрольного устройства для отображения и визуального анализа разноспектральных изображений в условных цветах, а также используют эти сигналы разноспектральных изображений для автоматического анализа изображений. 3 ил., 6 табл.

 

Настоящее изобретение относится к области спектрозонального телевидения, которое использует регистрацию отраженного или излученного потока в нескольких спектральных участках (зонах), включающих ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра электромагнитных волн (Определим здесь такую область спектра электромагнитных волн как широкий спектральный интервал длин волн).

Заявляемый способ может быть использован для решения задач селекции, различения и распознавания объектов по распределению амплитудных и спектральных характеристик объектов и найти применение в системах технического зрения, дистанционного видеонаблюдения и слежения за объектами.

Для наблюдения объектов окружающего пространства и земной поверхности с летательных аппаратов (ЛА) используют различные типы оптико-электронных, телевизионных (ТВ) и тепловизионных (ТПВ) систем, которые осуществляют регистрацию лучистого (светового) потока в выбранном спектральном участке.

Для формирования черно-белых и цветных ТВ изображений используется регистрация светового потока в видимой области спектра. В передающем тракте ТВ системы осуществляется формирование сигналов изображения и их обработка, а в приемном тракте их отображение на экране видеоконтрольных устройств (ВКУ) в виде черно-белых или цветных изображений.

Принцип спектральной селекции объектов базируется на одновременной или последовательной регистрации отраженного или излученного лучистого потока в нескольких зонах длин волн - Δλ_i - внутри широкого спектрального интервала длин волн. Здесь i=1, …, m, где m - количество зон длин волн, зависящее от решаемой задачи наблюдения и распознавания объектов. В этой связи, спектрозональные (разноспектральные) ТВ изображения могут быть сформированы путем регистрации и преобразовании лучистого (светового) потока в ультрафиолетовой (УФ), видимой (ВИ) и инфракрасной (ИК) областях спектра. Информативность таких изображений может быть значительно выше (в десятки раз) по сравнению с цветными RGB изображениями, особенно при различении объектов земной поверхности, имеющих одинаковые пространственные признаки (по форме, размеру и т.д.).

Способы и устройства раздельного формирования видеосигналов с помощью отдельных черно-белых, цветных, спектрозональных ТВ камер в различных спектральных участках (зонах) для визуального анализа изображений объектов нашли отражение в большом числе источников отечественной литературы [1], [2], [3] и др.

Прозрачность среды между ЛА и объектами земной поверхности может ухудшаться из-за неблагоприятных погодных условий: дожде, тумане или задымленной атмосфере, что приводит к наблюдению слабоконтрастных объектов или к их «полной потере» при распознавании на изображении. Это требует наряду с использованием ВИ и ближней ИК областей спектра, осуществлять наблюдения объектов и в тепловой ИК области спектра.

На сегодня существует большой класс отдельных устройств тепловидения, в которых для регистрации излученного лучистого потока от объектов используют матричные фотоприемники (МФП), работающие в вещательном ТВ формате, что делает такие системы в ряде случаев незаменимыми для наблюдения объектов в ночное время суток даже в черно-белом виде, которое осуществляется путем регистрации и преобразования лучистого потока в тепловой части ИК области спектра в спектральных участках 3-5 мкм и 8-12 мкм в сигналы изображений [4].

Известен способ [5], в котором осуществляется использование интегрального метода регистрации по входному лучистому потоку и его преобразование в сигналы изображения с переходом к дифференциальному методу на уровне обработки самих зональных сигналов ТВ изображений. В данном случае используются зоны регистрации лучистого потока с переменной шириной в широком спектральном участке длин волн и формируются зональные сигналы ТВ изображений путем вычитания сигналов между собой. Использование регистрации лучистого потока с переменной шириной зон длин волн позволяет на уровне обработки электрических сигналов сформировать зональные сигналы с узкой зоной регистрации лучистого потока при высоком отношении сигнал/шум вычитаемых сигналов.

Недостатком рассмотренного способа является невозможность осуществления одновременного раздельного формирования видеосигналов цветных, спектрозональных и ТПВ изображений и совмещения преимущества методов регистрации лучистого потока в различных спектральных участках длин волн.

В последнее время большое распространение получили системы, имеющие в своем составе ТВ и ТПВ камеры. ТВ камеры, предназначены для получения изображений наблюдаемой сцены в ВИ области спектра (0,38-0,76 мкм), а ТПВ камеры предназначены для получения на экране монитора изображений в ИК области спектра (3-5 мкм) или (8-12 мкм). Полезная информация, необходимая для принятия решения оператором, может быть распределена между изображениями разных участков спектра. В этом случае оператор вынужден анализировать несколько изображений и сопоставлять их между собой, что приводит к задержкам в принятии решения.

По этой причине целесообразно выводить на отображающее устройство объединенное изображение, синтезированное из исходных ТВ и ТПВ изображений. Такой режим позволяет повысить информативность системы, объединив в одном результирующем изображении детали наблюдаемой сцены в ВИ и ИК областях спектра.

В настоящее время не существует единого алгоритма комплексирования ТВ и ТПВ изображений. В существенной степени это связано с тем, что оценка качества предъявляемых изображений является субъективной и зависит от психофизиологических особенностей оператора, решаемой задачи и условий наблюдения. Но, тем не менее, алгоритм обработки разноспектральных изображений, с целью их объединения, может базироваться на критерии достижения максимальной информативности, предусматривающий получение большего количества различной информации по спектрально-энергетическим признакам.

В этой связи, с точки зрения совместной обработки сигналов разноспектральных изображений, известны способы и устройства, объединяющие два или несколько изображений, получаемых в разных участках и зонах оптического спектра (например, видимой и тепловой). Они позволяют сформировать результирующее изображение, обладающее большей различительной способностью для селекции заданных объектов. В первую очередь, для этого могут быть использованы способы обработки сигналов, включающих различные арифметические операции [5].

В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения по совокупности признаков и операций над сигналами принят способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений (Патент РФ №2546982, - опубл. 10.04.2015) [7].

Суть способа сводится к следующему.

Для формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений предусматривается регистрация лучистого потока внутри широкого спектрального интервала длин волн, его расщепление на два идентичных потока. После расщепления входного лучистого потока на два идентичных потока, их пропускают через два оптических фильтра, первый из которых имеет спектральную характеристику, охватывающую спектральный участок в видимой области спектра от 0,38 до 0,76 мкм и на выходе первого фильтра образуют лучистый поток F₁(λ), а спектральная характеристика второго оптического фильтра охватывает спектральный участок в видимой и ближней ИК областях спектра от 0,38 до 2,5 мкм и на выходе второго оптического фильтра образуют лучистый поток F₂(λ).

Далее, первый лучистый поток F₁(λ) проецируют на первый многосигнальный преобразователь «лучистый поток-сигнал», имеющий на поверхности своего фотоприемника мозаичные цветные фильтры вида RGB, соответствующие зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (В) области видимого участка спектра, затем световые потоки F_R(λ), F_G(λ) и F_B(λ) преобразуют в видеосигналы цветного телевидения U_R(t), U_G(t) и U_B(t).

Второй лучистый поток F₂(λ) проецируют на второй многосигнальный преобразователь «лучистый поток-сигнал», имеющий на поверхности фотоприемника мозаичные спектрозональные оптические фильтры со своей спектральной характеристикой, соответствующие выбранным зонам регистрации длин волн Δλ₁, Δλ₂ и Δλ₃ лучистого потока в видимой и ближней ИК области спектра, где после спектрозональных оптических фильтров лучистые потоки F(Δλ₁), F(Δλ₂) и F(Δλ₃) преобразуют в видеосигналы спектрозонального телевидения U_Δλ1(t), U_Δλ2(t) и U_Δλ3(t).

По данному способу дополнительно организуется третий канал, внутри широкого спектрального интервала длин волн, для чего входной лучистый поток F(λ) пропускают через инфракрасный объектив, спектральная характеристика которого охватывает тепловой участок ИК области спектра, и образуют лучистый поток F₃(λ), который проецируют на третий двухсигнальный преобразователь «лучистый поток-сигнал» и преобразуют его в видеосигналы тепловидения U_Δλ4(t) и U_Δλ5(t), соответствующие зонам регистрации длин волн Δλ₄ (3-5 мкм) и Δλ₅ (8-12 мкм) тепловых участков областей спектра соответственно.

Полученные группы сигналов изображений усиливают, преобразуют аналоговые сигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную и гамма-коррекцию и другие виды обработки сигналов изображений, направленные на улучшение качества изображений, затем цифровые сигналы изображений цветного телевидения и спектрозонального телевидения и тепловидения и используют для их совместной обработки путем использования операций вычитания или суммирования видеосигналов между собой и др.

Недостатком рассмотренного способа, во-первых, является то, что при выполнении операций совместной обработки сигналов изображений цветного и спектрозонального телевидения и тепловидения формируют результирующие (объединенные) сигналы изображений на основе использования всего двух операций - суммирования и вычитания видеосигналов между собой, что накладывает определенные ограничения на обеспечение возможности достижения максимального различения объектов для любых сочетаний их спектральных характеристик.

Технический результат заявляемого изобретения - расширение функциональных возможностей и достижение повышения контрастности изображений для селекции и различения объектов при совместной обработке сигналов разноспектральных изображений с использованием двух спектральных участков (зон) регистрации лучистого потока.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа формирования и отображения цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений, включающего регистрацию входного лучистого потока F(λ) внутри широкого спектрального интервала длин волн, образование из него двух отдельных лучистых потоков F₁(λ) и F₂(λ), отражающих участки (зоны) регистрации лучистого потока для соответствующих интервалов длин волн Δλ₁ и Δλ₂, преобразование лучистых потоков F₁(λ) и F₂(λ) и формирование на их основе в первом канале сигналов изображений U_Δλ1(t), а во втором канале сигналов изображений U_Δλ2(t), раздельную обработку полученных сигналов разноспектральных изображений U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t), включающих усиление, преобразование аналоговых сигналов в цифровые, цифровой апертурной и гамма-коррекции и другие виды обработки сигналов, направленные на улучшение качества изображений, для чего при выполнении совместной обработки сигналов разноспектральных изображений U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t), включающей операции суммирования и вычитания двух исходных сигналов, в предлагаемом способе добавляют операции их деления и умножения и в целом формируют следующие сигналы разноспектральных изображений

после чего для вновь образованных сигналов U₁(t), U₂(t), U₃(t) и U₄(t) применяют операцию деления двух сигналов между собой и формируют дополнительные сигналы изображений вида

затем два исходных сигнала разноспектральных изображений U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t), а также m-сформированных сигналов (например, n=1,…, 10, см. выражения (1) и (2), нижний индекс U_m(t) в правой части) разноспектральных изображений подают на входы многоканального коммутатора, далее из всех сигналов выбирают любые три сигнала и подают на входы RGB цветного видеоконтрольного устройства для отображения и визуального анализа разноспектральных изображений в условных цветах, а также используют (m+2) - сигналов разноспектральных изображений для автоматического анализа изображений.

Привлечение операций обработки сигналов, включающих деление и умножение сигналов между собой, позволяет расширить потенциальные возможности селекции объектов с малой контрастностью, за счет увеличения числа формируемых сигналов (1) и дополнительно формируемых сигналов, согласно выражению (2). При этом формирование дополнительных сигналов может быть также осуществлено в виде

Если раздельная обработка сигналов разноспектральных изображений предусматривает улучшение качества отдельного разноспектрального изображения, таких как повышение резкости, контрастности изображения и других характеристик и параметров, то предлагаемая совместная обработка сигналов разноспектральных изображений позволяет осуществить:

- формирование результирующих изображений из двух исходных сигналов разноспектральных изображений, в которых сохранены лучшие различительные признаки по контрастности и отношению сигнал/шум в отдельных изображениях;

- идентификацию объектов по амплитудным признакам, путем анализа их распределения в m-сформированных сигналах изображений вместо исходных двух.

Добавление операций обработки сигналов, включающих деление и умножение сигналов, позволяет обеспечить расширение функциональных возможностей и достижение повышения контрастности изображений для селекции и различения объектов при совместной обработке сигналов разноспектральных изображений с использованием двух спектральных участков (зон) регистрации лучистого потока.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для обработки и отображения сигналов разноспектральных изображений.

На фиг. 2 показаны спектрально-энергетические характеристики произвольного класса объектов.

На фиг. 3 показан вид разноспектральных черно-белых изображений наблюдаемых объектов для этих двух зон регистрации.

Позиции на фиг. 1:

1 - спектрозональная (двухспектральная) ТВ камера, осуществляющая формирование сигналов изображений, полученных путем регистрации лучистого потока в двух разных участках (зонах) оптического спектра;

2₁ и 2₂ - блоки раздельной обработки сигналов ТВ изображений;

3₁, 3₂, 3₃ и 3₄ - блоки суммирования, вычитания, деления и умножения двухспектральных сигналов ТВ изображений;

4₁, 4₂, …, 4₆ - блоки деления сигналов ТВ изображений, полученных с выхода блоков 3₁, 3₂, 3₃ и 3₄;

5 - многоканальный коммутатор сигналов ТВ изображений;

6 - цветное видеоконтрольное устройство (ВКУ);

7 - блок автоматического анализа сигналов ТВ изображений;

8 - панель управления;

9 - оператор.

Принцип работы устройства, реализующего предлагаемый способ обработки и отображения сигналов разноспектральных изображений, заключается в следующем. Пусть в поле зрения спектрозональной (двухспектральной) ТВ камеры 1 находятся объекты некоторых классов, для примера, со спектрально-энергетическими характеристиками как показано на фиг. 2.

Регистрация лучистого потока (на фиг. 2 его значения нормированы делением на максимальное значение ρ(λ)=F(λ)/max(F(λ) и отложены по оси ординат) осуществляется в широком спектральном интервале длин волн в двух зонах (участках) регистрации длин волн Δλ₁ и Δλ₂ (Длина волны условно показана вдоль оси абсцисс, границы зон регистрации на фиг. 2 обозначены вертикальными штриховыми линиями). Далее, принимается, что приведенные спектрально-энергетические характеристики объектов (кривые на фиг. 2) характерны для некоторого множества классов объектов

где А, …, D - конкретный класс объектов.

После регистрации лучистого потока в зонах (участках) регистрации Δλ₁, и Δλ₂, его преобразования с использованием матричных фотоприемников, образуются сигналы разноспектральных ТВ изображений в виде

U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t).

Условные визуальные изображения множества N классов объектов для этих зон (участков) регистрации, показаны на фиг. 3. На фиг. 3 более темным цветом кружка условно изображен класс объектов с меньшим значением регистрируемого лучистого потока в соответствующей зоне регистрации Δλ₁, или Δλ₂. Для первой зоны регистрации Δλ₁ амплитуда сигнала изображения минимальна для объекта класса А и максимальна для объекта класса D. Для зоны регистрации Δλ₂ ситуация будет обратной. Для объектов класса В и С амплитуда сигнала изображения будет примерно одинаковой для зон регистрации Δλ₁ и Δλ₂.

Следует отметить, что используемые два сигнала разноспектральных изображений на выходе двухспектральной ТВ камеры 1, для их совместной обработки, могут быть получены на основе регистрации лучистых потоков F₁(λ) и F₂(λ) от отдельных зон регистрации Δλ₁ и Δλ₂. При этом, зоны регистрации Δλ₁ и Δλ₂ могут находиться внутри одного спектрального участка, включающего УФ, ВИ или ИК области спектра или находиться в двух разных спектральных участках, например, могут быть варианты, при котором зона регистрации Δλ₁ находиться в ВИ области спектра, а зона регистрации Δλ₂ находится в ближней ИК области спектра, в другом случае зона регистрации Δλ₂ может находиться в средней ИК области спектра и т.д.

В качестве примера совместной обработки и отображения сигналов разноспектральных ТВ изображений рассмотрим вариант, когда используется часть операций (фиг. 1), например, включающих суммирование двух сигналов (блок 3₁), их вычитание (блок 3₂) и деление (блок 3₃), а затем над сигналами, после выполнения операции суммирования (блок 3₁) и их вычитания (блок 3₂), проводят операцию деления их между собой (блок 4₁). Следует отметить, что могут быть выбраны и остальные варианты обработки сигналов между собой, согласно структурной схеме устройства, представленного на фиг. 1. Значение результирующего сигнала U₁(t) после выполнения операции суммирования двух исходных сигналов (блок 3₁) составит величину

а значение результирующего сигнала U₂(t) после выполнения операции вычитания двух исходных сигналов (блок 3₂) составит величину

Значение результирующего сигнала U₃(t) после выполнения операции деления двух исходных сигналов (блок 3₃) составит величину

Значение результирующего сигнала U₅(t) (см. выражение (2)), после выполнения операции суммирования (блок 3₁), вычитания (блок 3₂) и деления двух сигналов (блок 4₁) составит величину

Здесь в выражения (4)-(7) по сравнению с выражениями (1) и (2) для обобщения добавлены нормирующие коэффициенты перед каждым сигналом. Значения нормирующих коэффициентов могут распределяться в области 0<α_i, β_i, ν_i, ξ_i≤1, где в рассматриваемом случае i=1, 2. Примем, что их значения равны α_i, β_i, ν_i, ξ_i=1 (выражения (4)-(7) примут вид как и аналогичные в выражениях (1) и (2)) и амплитуда сигналов после преобразования лучистого потока объектов и выполнения операций суммирования, вычитания и деления сигналов будет иметь значения, как показано в табл. 1, исходя из распределения их спектрально-энергетических характеристик в выбранных спектральных участках (фиг. 2).

Амплитудное значение сигналов в Таблице 1 указано исходя из того, что для наглядности сначала проведено нормирование значений исходных сигналов U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t) аналогично нормированию лучистого потока (см. выше), а затем осреднено в соответствующих зонах (участках) регистрации длин волн Δλ₁ и Δλ₂. Значения U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t) в Таблице 1 взяты приближенно с фиг. 2 - этого достаточно для качественного описания предлагаемого технического решения.

Важной характеристикой зрительного восприятия объектов в оптических изображениях выступает контрастная чувствительность глаза - способность различать одни объекты на фоне других, за счет их неодинаковой яркости, которая определяется отражательными или излучательными свойствами наблюдаемых объектов в заданном спектральном участке [3]. Обычно интересующий объект (объект селекции) наблюдается на фоне другого объекта. Различие между объектом наблюдения и фоном будет фиксироваться зрительным анализатором человека, если контраст 8 (отношение яркостей объекта наблюдения и фона) превышает некоторую пороговую величину, примем, что превышение должно быть в интервале 0,01≤ε≤0,02, в зависимости от зрительного анализатора конкретного человека.

Селекция и различение одного объекта на фоне другого возможно в том случае, если контраст между ними будет выше минимально допустимого контраста. Таким образом, при наблюдении объектов в изображениях важное место занимает минимальное значение приращения яркости, которое может быть обнаружено зрительным анализатором человека. Рассмотрим величину контрастности при нахождении объекта одного класса на фоне другого класса, например, объекта класса D на фоне объектов класса А, В и С и т.д. на основании амплитуд значений сигналов из Таблицы 1. Вычисление контрастности будем проводить для сигналов, полученных в зонах регистрации Δλ₁ и Δλ₂, а также для результирующих сигналов U₁(t), U₂(t), U₃(t) и U₅(t).

В разделе 2 пункта 2.21 ГОСТ Р 52870-2007 [8] приведена формула расчета для определения контраста С:

где L_экр - яркость элемента изображения работающего экрана;

L_ф - яркость излучения фона.

В нашем случае аналогом яркости очевидно являются амплитудные значения упомянутых выше сигналов Ц причем при вычислении контрастности (обозначим эту величину k) объекта одного класса на фоне объекта другого класса формула примет вид:

В (9) используется модуль разности амплитудных значений сигналов в числителе из-за того, что в рассматриваемом примере совместной обработки и отображения сигналов значение разности их амплитуд, полученных в зонах регистрации Δλ₁ и Δλ₂, а также для результирующих сигналов U₁(t), U₂(t), U₃(t) и U₅(t) при нахождении объекта одного класса на фоне другого класса, может быть разного знака, как следствие их спектрально-энергетических характеристик в выбранных спектральных участках (фиг. 2) и значений (Таблица 1). По той же причине в знаменателе выбирается максимальное значение амплитуды сигнала из амплитуд значений сигналов обоих классов объектов для которых вычисляется контрастность.

В свою очередь амплитудные значения сигналов U_i(t) и U_j(t) выбираются из Таблицы 1. В частности для вычисления контрастности объектов класса D на фоне объектов класса А для зоны регистрации длин волн Δλ₁ (обозначим величину контрастности в этом случае k_Δλ1) следует взять значение U_i(t) из столбца U_Δλ1(t) и стоки D, а значение U_j(t) из того же столбца, но строки А. Таким образом, в этом случае

Занесем это значение в соответствующий столбец Таблицы 2 в строку D/A.

Для вычисления контрастности объектов класса D на фоне объектов класса В для результирующего сигнала U₁(t) (обозначим величину контрастности в этом случае k₁) следует взять значение U_i(t) из столбца U₁(t) и стоки D, а значение U_j(t) из того же столбца, но строки В. В этом случае

Занесем это значение в столбец U₁(t) Таблицы 2 в строку D/B.

Аналогично заполним всю Таблицу 2. В итоге в Таблице 2 приведены значения величины контрастности, когда объект класса D будет находиться на фоне объектов других классов. При этом выигрышными (максимальный контраст объекта класса D на фоне объектов прочих классов) являются операции обработки сигналов, когда осуществляется формирование результирующего сигнала вида U₂(t), U₃(t).

Используя выражение (9) заполним Таблицу 3.

В Таблице 3 показаны значения величины контрастности, когда объект класса В будет находиться на фоне объектов других классов. При этом выигрышными являются операции обработки сигналов, когда вначале осуществляется суммирование и вычитание исходных сигналов, а затем их деление между собой, то есть формирование результирующего сигнала вида U₅(t).

В Таблице 4 показаны значения величины контрастности, когда объект класса А будет находиться на фоне объектов других классов. При этом выигрышным будет формирование результирующего сигнала вида U₃(t).

В Таблице 5 показаны значения величины контрастности, когда объект класса С будет находиться на фоне объектов других классов. Здесь выигрышным является формирование результирующего сигнала вида U₅(t).

В Таблице 6 представлены итоговые данные необходимого вида совместной обработки сигналов при нахождении объекта одного класса на фоне других. Знак плюс в Таблице 6 означает предпочтительный вариант сигналов для получения результирующего изображения с максимальным контрастом объекта и фона.

Согласно предлагаемому способу, рассмотренный вариант совместной обработки сигналов двухспектральных ТВ изображений показывает, что использование операций вычитания и деления сигналов, а также деления сигналов между собой, после их суммирования и вычитания, в целом позволяет обеспечить формирование результирующих изображений, в которых достигается повышение контрастности между различными классами объектов по сравнению с контрастностью, определяемой исходными сигналами разноспектральных изображений U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t). Это позволяет в конечном итоге обеспечить повышение достоверности селекции и различения объектов при анализе изображений.

Анализ Таблицы 6 показывает, что для повышения контрастности и соответственно различимости объекта одного класса А, В, С или D на фоне других классов объектов, например, объекта А на фоне объектов В, С, D в зависимости от распределения их спектральных характеристик в выбранных зонах регистрации, существует определенный вариант совместной обработки сигналов разноспектральных изображений, обеспечивающий увеличение контрастности до максимально возможных их значений. Так, для рассмотренного случая, повышение контрастности изображений при выполнении операции вычитания сигналов характерно для одного случая селекции объектов, деления сигналов, а также деления сигналов после их суммирования и вычитания характерно для двух других случаев селекции заданного объекта на фоне других.

Источники информации

1. Телевидение. Учебник для вузов /В.Е. Джакония, А.А. Гоголь, Я.В. Друзин и др.: Под ред. В.Е. Джаконии. – М.: Радио и связь, 2000. - 640 с.: ил.

2. Сагдуллаев Ю.С., Ковин С.Д., Сагдуллаев Т.Ю., Смирнов А.И. Информационно-измерительные системы телевидения М.: "Спутник+", 2013. - 199 с.

3. Сагдуллаев Ю.С., Ковин С.Д. Восприятие и анализ разноспектральных изображений. М.: "Спутник+", 2016. - 251 с.

4. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Двух- и многодиапазонные оптико-электронные системы с матричными приемниками излучения. - М.: Университетская книга; Логос, 2007. - 192 с.

5. Патент РФ №2604898. Способ формирования спектрозональных видеосигналов/ Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С. - опубл. 20.12.2016 г. Бюл. №35.

6. Сагдуллаев Ю.С., Ковин С.Д. Способы объединения разноспектральных изображений. Журнал Техника средств связи. Серия техника телевидения. Научно-технический сборник. М: 2016, С. 29-41.

7. Патент РФ №2546982. Способ формирования и отображения сигналов цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений/ Ковин С.Д., Сагдуллаев Ю.С. - опубл. 10.04.2015 г. Бюл. №10.

8. ГОСТ Р 52870-2007. Средства отображения информации коллективного пользования. Требования к визуальному отображению информации и способы измерения. Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2007 г. №530-ст.

Способ обработки и отображения сигналов разноспектральных изображений, включающий регистрацию входного лучистого потока F(λ) в нескольких спектральных участках - зонах, включающих ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра электромагнитных волн, образование из него двух отдельных лучистых потоков F₁(λ) и F₂(λ), отражающих участки регистрации лучистого потока Δλ₁ и Δλ₂, преобразование лучистых потоков F₁(λ) и F₂(λ) и формирование на их основе в первом канале сигналов изображений U_Δλ1(t), а во втором канале сигналов изображений U_Δλ2(t), раздельную обработку полученных сигналов разноспектральных изображений U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t), включающих усиление, преобразование аналоговых сигналов в цифровые, цифровой апертурной и гамма-коррекции, отличающийся тем, что при выполнении совместной обработки сигналов разноспектральных изображений U_Δλ1(t) и U_Δλ2(t), включающей операции суммирования и вычитания двух исходных сигналов, добавляют операции их деления и умножения, и в целом формируют следующие сигналы разноспектральных изображений