RU2219564C2 - Target detection process and device for its implementation - Google Patents
Target detection process and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2219564C2 RU2219564C2 RU2001128324A RU2001128324A RU2219564C2 RU 2219564 C2 RU2219564 C2 RU 2219564C2 RU 2001128324 A RU2001128324 A RU 2001128324A RU 2001128324 A RU2001128324 A RU 2001128324A RU 2219564 C2 RU2219564 C2 RU 2219564C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- target
- image
- signals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к автоматике и технической кибернетике и может быть использовано при разработке систем автоматического анализа и классификации изображений. The present invention relates to automation and technical cybernetics and can be used in the development of systems for automatic analysis and classification of images.
Существует метод обнаружения цели, основанный на методе предварительной компенсации фона и заключающийся в формировании гистограммы яркостей, обработке одномерного сигнала узкополосным фильтром низких частот, последующем вычитании его из исходного видеосигнала, усреднении результата, однопороговой сегментации, причем для выбора порога использованы гистограммы яркостей /1/. There is a target detection method based on the preliminary background compensation method, which consists in generating a luminance histogram, processing a one-dimensional signal with a narrow-band low-pass filter, then subtracting it from the original video signal, averaging the result, single-threshold segmentation, and luminance histograms / 1 / were used to select a threshold.
Данный метод обладает невысокой вероятностью обнаружения на пестрой разнохарактерной поверхности, окружающей вероятные цели и наиболее часто встречающейся в естественных структурах. This method has a low probability of detection on a motley diverse surface surrounding the likely targets and most often found in natural structures.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обнаружения цели, применяемый в способе наведения ракет /2/, в котором создаются кадры изображения в ИК-диапазоне, изображение преобразуется в совокупность сигналов, представляющую собой прямоугольную матрицу сигналов, при этом цель принимается за протяженную площадку, тепловая сигнатура которой определяется распределением точечных источников ИК энергии, которое существенно отличается от распределения энергии на площади, образующей фон для цели. Closest to the proposed technical essence is the target detection method used in the missile guidance method / 2 /, which creates image frames in the IR range, the image is converted into a set of signals, which is a rectangular matrix of signals, and the target is taken as an extended area whose thermal signature is determined by the distribution of point sources of infrared energy, which differs significantly from the distribution of energy over the area forming the background for the target.
Недостатком данного способа является высокая вероятность ложной тревоги из-за неопределенности критерия обнаружения при выборе объекта в качестве цели. The disadvantage of this method is the high probability of false alarm due to the uncertainty of the detection criterion when choosing an object as a target.
Данный способ может быть реализован, например, устройством для выделения признаков для распознавания объектов, содержащим фотоэлектрический преобразователь, первый и второй формирователи позиционных сигналов, первый, второй и третий коммутаторы, схему дискретизации видеосигналов, временное устройство, память, логическую схему "И", счетчик, причем выход второго формирователя позиционных сигналов соединен со вторым входом второго коммутатора, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя позиционных сигналов, третий вход - с первым выходом временного устройства и входом первого коммутатора, а выход соединен со вторым входом третьего коммутатора, первый вход которого соединен с выходом фотоэлектрического преобразователя матричного типа, выход третьего коммутатора соединен со входом схемы дискретизации видеосигналов, первый вход памяти соединен с выходом первого коммутатора, второй вход - с выходом схемы дискретизации видеосигналов, третий вход - со вторым выходом временного устройства, четвертый вход - с третьим выходом временного устройства и первым входом счетчика, а выход памяти соединен с первым входом логической схемы "И", выход которой соединен со вторым входом счетчика, четвертый выход временного устройства соединен со вторым входом логической схемы "И", выход счетчика является выходом устройства /3/. This method can be implemented, for example, by a device for extracting features for object recognition, containing a photoelectric converter, first and second positioner, first, second and third switches, video sampling circuit, temporary device, memory, AND circuit, counter moreover, the output of the second positioner of the signal signals is connected to the second input of the second switch, the first input of which is connected to the output of the first driver of the positional signals, the third input od - with the first output of the temporary device and the input of the first switch, and the output is connected to the second input of the third switch, the first input of which is connected to the output of the matrix photoelectric converter, the output of the third switch is connected to the input of the video sampling circuit, the first memory input is connected to the output of the first switch , the second input with the output of the video sampling circuit, the third input with the second output of the temporary device, the fourth input with the third output of the temporary device and the first the counter input, and the memory output is connected to the first input of the AND circuit, the output of which is connected to the second input of the counter, the fourth output of the temporary device is connected to the second input of the AND circuit, the counter output is the output of the device / 3 /.
Недостатком такого устройства является ограниченность реализуемых функций для принятия с высокой вероятностью решения об обнаружении цели. The disadvantage of this device is the limited functions that are implemented to make decisions about target detection with high probability.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение вероятности правильного обнаружения цели за счет принятия в качестве цели объекта с наибольшей тепловой неоднородностью поверхности, характерной, в частности, для объектов транспортной техники в состоянии движения и вскоре после его прекращения в отличие от более равномерных тепловых полей, встречающихся в естественных структурах фоновых объектов, имеющих размеры цели. The objective of the invention is to increase the likelihood of correct target detection by taking as the target the object with the greatest thermal heterogeneity of the surface, characteristic, in particular, of objects of transport equipment in a state of movement and shortly after its termination, in contrast to more uniform thermal fields found in natural structures of background objects that have the dimensions of the target.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом изобретении в способе обнаружения цели, включающем операции создания кадра изображения в ИК-диапазоне, преобразования изображения в совокупность сигналов, представляющую собой прямоугольную матрицу сигналов, дискретизации сигналов, выделения изображения цели как изображения протяженной площадки, тепловая сигнатура которой определяется распределением точечных источников ИК-энергии, которое существенно отличается от распределения энергии на площади, образующей фон для цели, в нем при выделении изображения цели производят сканирование изображения поля зрения окном сканирования с размерами, согласованными с размерами изображения цели, для каждого выделенного объекта по дискретным элементам матрицы сигналов, принадлежащим изображению объекта, определяют количество N сигналов с разными амплитудами, в качестве цели принимают объект с максимальной величиной N;
в устройство для выделения признаков при распознавании объектов, содержащее фотоэлектрический преобразователь матричного типа, первый и второй формирователи позиционных сигналов, первый, второй и третий коммутаторы, схему дискретизации видеосигналов, временное устройство, память, логическую схему "И", счетчик, причем выход второго формирователя позиционных сигналов соединен со вторым входом второго коммутатора, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя позиционных сигналов, третий вход - с первым выходом временного устройства и входом первого коммутатора, переключаемого на выходе в состояния "1" и "0", а выход второго коммутатора соединен со вторым входом третьего коммутатора, первый вход которого соединен с выходом фотоэлектрического преобразователя матричного типа, выход третьего коммутатора соединен со входом схемы дискретизации видеосигналов, первый вход памяти соединен с выходом первого коммутатора, третий вход - со вторым выходом временного устройства, а выход памяти соединен с первым входом логической схемы "И", выход которой соединен со вторым входом счетчика, первый вход которого соединен с третьим выходом временного устройства, четвертый выход временного устройства соединен со вторым входом логической схемы "И", дополнительно введены третий формирователь позиционных сигналов, четвертый коммутатор, сканер, первое и второе устройства хранения, устройство сравнения, причем выход третьего формирователя позиционных сигналов соединен со вторым входом четвертого коммутатора, первый вход которого соединен с выходом схемы дискретизации видеосигналов, третий вход - с четвертым выходом временного устройства и вторым входом логической схемы "И", а выход - со вторым входом памяти, выход сканера подключен ко входу фотоэлектрического преобразователя матричного типа и второму входу второго устройства хранения, третий вход первого устройства хранения и второй вход устройства сравнения соединены с выходом счетчика, а второй вход первого устройства хранения - с выходом устройства сравнения и первым входом второго устройства хранения, выход первого устройства хранения соединен с первым входом устройства сравнения, выходом устройства является выход второго устройства хранения.This object is achieved in that in the present invention, in a method for detecting a target, including the operation of creating an image frame in the infrared range, converting the image into a set of signals, which is a rectangular matrix of signals, sampling signals, highlighting the target image as an image of an extended area, the thermal signature of which determined by the distribution of point sources of infrared energy, which differs significantly from the distribution of energy in the area forming the background for the target, in When the target image is selected, the image of the field of view is scanned by the scanning window with the sizes consistent with the size of the target image. For each selected object, the number of N signals with different amplitudes is determined from the discrete elements of the signal matrix belonging to the image of the object, and the object with the maximum value of N;
to a device for distinguishing features in recognition of objects, comprising a matrix-type photoelectric converter, first and second positioner, first, second and third switches, a video sampling circuit, a temporary device, memory, an "I" logic circuit, a counter, and the output of the second former position signals is connected to the second input of the second switch, the first input of which is connected to the output of the first positioner, the third input is temporarily with the first output about the device and the input of the first switch, which is switched at the output to the states "1" and "0", and the output of the second switch is connected to the second input of the third switch, the first input of which is connected to the output of the matrix-type photoelectric converter, the output of the third switch is connected to the input of the sampling circuit video signals, the first memory input is connected to the output of the first switch, the third input is connected to the second output of the temporary device, and the memory output is connected to the first input of the AND circuit, the output of which is connected to w by the counter input, the first input of which is connected to the third output of the temporary device, the fourth output of the temporary device is connected to the second input of the AND circuit, a third positioner, a fourth switch, a scanner, the first and second storage devices, and a comparison device are additionally introduced the output of the third positioner is connected to the second input of the fourth switch, the first input of which is connected to the output of the video sampling circuit, the third input is from the fourth the output of the temporary device and the second input of the logic circuit “I”, and the output is with the second memory input, the output of the scanner is connected to the input of the matrix-type photoelectric converter and the second input of the second storage device, the third input of the first storage device and the second input of the comparison device are connected to the output a counter, and the second input of the first storage device with the output of the comparison device and the first input of the second storage device, the output of the first storage device is connected to the first input of the comparison device, swing output device is the second storage device.
Положительный эффект обеспечивается за счет сканирования изображения поля зрения при выделении изображения цели окном сканирования с размерами, согласованными с размерами изображения цели, подсчета количества сигналов ИК-диапазона с разными амплитудами с поверхности каждого выделенного объекта по дискретным элементам матрицы сигналов, принадлежащим изображению объекта, и принятия за цель объекта с максимальной для данного кадра величиной N. Тем самым целью считается объект с соответствующими заданными габаритами, обладающий наибольшей неоднородностью тепловой поверхности, значительным локальным контрастом. The positive effect is ensured by scanning the image of the field of view when the target image is selected by the scanning window with sizes consistent with the target image size, counting the number of infrared signals with different amplitudes from the surface of each selected object using discrete elements of the signal matrix belonging to the image of the object, and accepting for the target of the object with the maximum value N for the given frame. Thus, the goal is considered to be the object with the corresponding specified dimensions, having the most greater heterogeneity of the thermal surface, significant local contrast.
Предлагаемый способ заключается в следующем. The proposed method is as follows.
ИК-приемник (фотоэлектрический преобразователь) матричного типа принимает сигналы теплового излучения с поля зрения, содержащего цель, осуществляет преобразование тепловых сигналов в электрические, пропорциональные температуре с излучающей поверхности, разбиение изображения сюжета на дискретные элементы, тем самым формирует кадр изображения. Производят дискретизацию полученных сигналов по амплитуде в диапазоне 1...К и сканирование изображения кадра окном сканирования, размеры которого согласованы с размерами искомого объекта. В процессе сканирования выделяют изображения объектов, тепловая сигнатура которых отличается от распределения сигналов на площади, образующий фон для объекта, а размеры соответствуют габаритным размерам искомой цели. The matrix-type infrared detector (photoelectric converter) receives thermal radiation signals from the field of view containing the target, converts the thermal signals into electrical ones proportional to the temperature from the radiating surface, splits the plot image into discrete elements, thereby forming an image frame. The obtained signals are sampled by amplitude in the range of 1 ... K and the image is scanned by the scan window, the dimensions of which are consistent with the dimensions of the desired object. In the process of scanning, images of objects are distinguished whose thermal signature differs from the distribution of signals over the area, forming the background for the object, and the sizes correspond to the overall dimensions of the desired target.
Среди выделенных изображений находят цель как объект с наибольшей неоднородностью тепловой поверхности и, соответственно, неоднородностью электрических сигналов, разнообразием их амплитуд по дискретным элементам изображения объекта. Among the selected images, the target is found as the object with the greatest heterogeneity of the thermal surface and, accordingly, the heterogeneity of the electrical signals, the diversity of their amplitudes across discrete image elements of the object.
Для этого по дискретным элементам матрицы сигналов, принадлежащим изображению выделенного объекта, определяют количество сигналов N с разными амплитудами
К - диапазон дискретизации;
Аi - признак наличия или отсутствия сигнала с амплитудой величиной i на дискретных элементах матрицы, принадлежащих изображению объекта;
Аi= 0 при отсутствии амплитуды величиной i, Ai=1 при наличии амплитуды величиной i.For this, the discrete elements of the signal matrix belonging to the image of the selected object determine the number of signals N with different amplitudes
K is the sampling range;
And i is a sign of the presence or absence of a signal with an amplitude of i on discrete matrix elements belonging to the image of the object;
And i = 0 in the absence of an amplitude of value i, A i = 1 in the presence of an amplitude of value i.
В качестве цели принимают объект с максимальной величиной N. An object with a maximum value of N is taken as a target.
Данное техническое решение поясняется графическими материалами. На фиг.1 изображена блок-схема устройства, с помощью которого можно реализовать предлагаемый способ; на фиг.2 - циклограмма работы временного устройства. This technical solution is illustrated by graphic materials. Figure 1 shows a block diagram of a device with which you can implement the proposed method; figure 2 is a sequence diagram of the operation of a temporary device.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подаче питания происходит автоматическое обнуление данных в устройстве хранения 1 (15). На каждом шаге сканирования реализуются 4 такта (Т1-Т4) в соответствии с циклограммой работы временного устройства (11). The proposed device operates as follows. When power is applied, data in the storage device 1 (15) is automatically reset. At each scanning step, 4 clock cycles (T1-T4) are implemented in accordance with the operation sequence diagram of the temporary device (11).
Первый такт работы устройства Т1 - сброс счетчика (14) и обнуление ячеек памяти (12). The first cycle of the T1 device is resetting the counter (14) and zeroing the memory cells (12).
Для этого сигнал низкого уровня (в дальнейшем - сигнал "0") с первого выхода временного устройства поступает на вход коммутатора 1 (3) и устанавливает его в состояние "0", при котором с его выхода на первый вход памяти (вход записи данных) поступает сигнал "0". На втором выходе временного устройства сформирован сигнал "0", поступающий на 3-й вход памяти (вход разрешения/запрета записи в выбранную ячейку, активный уровень - низкий), разрешающий запись информации. На третьем выходе временного устройства формируется сигнал высокого уровня (в дальнейшем сигнал "1") и поступает на первый вход счетчика (вход сброса) и обнуляет счетчик. Сигнал "1" с четвертого выхода временного устройства поступает на второй вход логической схемы (13), являющейся схемой "И", и на третий вход коммутатора 4 (10), при этом устанавливает его в состояние, при котором на второй вход памяти (вход адресов ) поступают сигналы с выхода третьего формирователя позиционных сигналов (5). При этом на второй вход памяти последовательно поступают адреса, соответствующие амплитудам сигналов в диапазоне разрядности схемы дискретизации видеосигналов, и во все адреса записывается сигнал "0", действующий на первом входе памяти. To do this, a low level signal (hereinafter referred to as “0” signal) from the first output of the temporary device is fed to the input of switch 1 (3) and sets it to the state “0”, at which from its output to the first memory input (data recording input) signal "0" is received. At the second output of the temporary device, a signal "0" is generated, which is fed to the 3rd memory input (write enable / disable entry in the selected cell, active level is low), which allows information recording. At the third output of the temporary device, a high level signal is formed (hereinafter “1” signal) and is fed to the first input of the counter (reset input) and resets the counter. The signal "1" from the fourth output of the temporary device is fed to the second input of the logic circuit (13), which is the circuit "And", and to the third input of the switch 4 (10), while setting it in a state in which to the second memory input (input addresses) signals from the output of the third positioner of the signal signals (5). In this case, the addresses corresponding to signal amplitudes in the bit range of the video sampling circuit are sequentially fed to the second memory input, and the signal "0" acting on the first memory input is written to all addresses.
Второй такт работы устройства Т2 - обработка сигналов с элементов фотоэлектрического преобразователя матричного типа (7), принадлежащих ОИО. The second step of the operation of the T2 device is the processing of signals from the elements of the matrix-type photoelectric converter (7) belonging to the OIO.
На первом, третьем и четвертом выходах временного устройства уровни сигналов меняются на противоположные. На первом выходе временного устройства появляется сигнал "1", на остальных - сигнал "0". Сигнал "1" с первого выхода временного устройства поступает на вход коммутатора 1, на выходе которого устанавливается состояние "1", при котором с его выхода на первый вход памяти поступает сигнал "1". Сигнал "1" с первого выхода временного устройства поступает на вход 3 коммутатора 2 (4) и устанавливает его в положение, когда на второй вход коммутатора 3 (8) через второй вход и выход коммутатора 2 поступают адреса ОИО, определенные во втором формирователе позиционных сигналов ОИО (2) в соответствии с законом сканирования. Сигнал "0" с третьего выхода временного устройства снимает с первого входа счетчика сигнал сброса. Сигнал "0" с четвертого выхода временного устройства поступает на третий вход коммутатора 4 и устанавливает его в состояние, при котором с его выхода на второй вход памяти поступают сигналы с выхода схемы дискретизации видеосигналов (9). Также сигнал "0" с четвертого выхода временного устройства поступает на второй вход схемы "И" (13) и с ее выхода на второй вход счетчика, блокируя прохождение сигналов с выхода памяти на второй вход счетчика. На матрицу фотоэлектрического преобразователя проецируется анализируемое изображение. По адресам, поступающим из второго формирователя позиционных сигналов через коммутатор 2 на второй вход коммутатора 3, последний подключает элементы матрицы фотоэлектрического преобразователя, принадлежащие ОИО, к схеме дискретизации видеосигналов, в которой осуществляется преобразование аналогового сигнала с фотоэлектрического преобразователя матричного типа в цифровой код. В памяти происходит запись сигнала "1", действующего на входе 1 с выхода коммутатора 1, по адресам, поступающим в память с выхода схемы дискретизации видеосигналов через коммутатор 4. В результате опроса элементов ОИО в памяти по адресам, равным амплитудам сигналов с элементов матрицы фотоэлектрического преобразователя, соответствующих ОИО, записаны "1", т.е. через значения адресов памяти определены значения амплитуд сигналов ОИО. At the first, third and fourth outputs of the temporary device, the signal levels are reversed. The signal “1” appears on the first output of the temporary device, and the signal “0” appears on the others. The signal "1" from the first output of the temporary device is fed to the input of the switch 1, at the output of which the state "1" is set, at which the signal "1" is received from its output to the first memory input. The signal "1" from the first output of the temporary device goes to the input 3 of the switch 2 (4) and sets it to the position when the OIO addresses defined in the second positioner are supplied to the second input of the switch 3 (8) through the second input and the output of the switch 2 OIO (2) in accordance with the law of scanning. The signal "0" from the third output of the temporary device removes the reset signal from the first input of the counter. The signal "0" from the fourth output of the temporary device is supplied to the third input of the switch 4 and sets it to a state in which from its output to the second input of the memory signals from the output of the video sampling circuit (9) are received. Also, the signal "0" from the fourth output of the temporary device enters the second input of the "And" circuit (13) and from its output to the second input of the counter, blocking the passage of signals from the memory output to the second input of the counter. The analyzed image is projected onto the matrix of the photoelectric converter. At the addresses coming from the second positioner of the signal signals through the switch 2 to the second input of the switch 3, the latter connects the matrix elements of the photoelectric converter belonging to the OIO to the sampling circuit of the video signals, in which the analog signal from the photoelectric converter of the matrix type is converted to a digital code. In memory, the signal “1” is recorded, acting on input 1 from the output of switch 1, at the addresses entering the memory from the output of the sampling circuit of the video signals through switch 4. As a result of interrogation of the elements of the OIO in the memory at addresses equal to the amplitudes of the signals from the elements of the matrix of the photoelectric transducer corresponding to the OIO, recorded "1", ie through the values of the memory addresses, the amplitudes of the OIO signals are determined.
Третий такт Т3 - обработка сигналов с элементов фотоэлектрического преобразователя матричного типа, принадлежащих рамке фона, и выделение сигналов с изображения объекта, имеющего локальный контраст относительно окружающего фона и размеры, соответствующие размерам искомого объекта. Из амплитуд сигналов с дискретных элементов ОИО исключают амплитуды сигналов с дискретных элементов рамки фона. The third step T3 is the processing of signals from elements of a matrix-type photoelectric converter belonging to the background frame, and the selection of signals from the image of an object having local contrast with respect to the surrounding background and sizes corresponding to the dimensions of the desired object. From the amplitudes of the signals from the discrete elements of the OIO, the amplitudes of the signals from the discrete elements of the background frame are excluded.
На первом выходе временного устройства уровень сигнала изменяется на противоположный, появляется сигнал "0". Сигнал "0" с первого выхода временного устройства поступает на вход коммутатора 1, который устанавливается в состояние "0", при этом с его выхода на первый вход памяти поступает сигнал "0". Сигнал "0" с первого выхода временного устройства поступает на вход 3 коммутатора 2 и устанавливает его в положение, когда на второй вход коммутатора 3 через второй вход и выход коммутатора 2 поступают адреса элементов рамки фона, определенные в первом формирователе позиционных сигналов рамки фона (1) в соответствии с законом сканирования. Коммутатор 3 подключает к схеме дискретизации видеосигналов элементы матрицы фотоэлектрического преобразователя, принадлежащие рамке фона. С выхода схемы дискретизации видеосигналов через коммутатор 4 на второй вход памяти поступают значения амплитуд сигналов с элементов рамки фона. По адресам, равным данным амплитудам, в память записывается сигнал "0", действующий на первом входе памяти. При этом меняется состояние только тех ячеек памяти, в которых на предыдущем такте (опросе элементов ОИО) была записана "1", т.е. из памяти стирается информация по адресам, выраженным амплитудами сигналов, одинаковыми для ОИО и рамки фона. По окончании опроса элементов рамки фона в память записана "1" только по тем адресам, значения которых равны значению амплитуд сигналов с элементов ОИО и отсутствуют среди амплитуд с элементов рамки фона. At the first output of the temporary device, the signal level changes to the opposite, a signal "0" appears. The signal "0" from the first output of the temporary device enters the input of the switch 1, which is set to the state "0", while from its output to the first input of the memory receives the signal "0". The signal "0" from the first output of the temporary device enters the input 3 of the switch 2 and sets it to the position when the addresses of the background frame elements defined in the first shaper of positional signals of the background frame (1) go to the second input of the switch 3 through the second input and output of the switch 2 ) in accordance with the law of scanning. The switch 3 connects the matrix elements of the photoelectric transducer belonging to the background frame to the video sampling circuit. From the output of the video sampling circuit through the switch 4, the amplitudes of the signals from the elements of the background frame are received at the second memory input. At addresses equal to these amplitudes, the signal "0" acting on the first memory input is recorded in the memory. In this case, the state of only those memory cells changes in which “1” was recorded on the previous clock cycle (polling of the OIO elements), i.e. information is erased from the memory at addresses expressed by signal amplitudes that are the same for the OIO and the background frame. At the end of the interrogation of the elements of the background frame in the memory, "1" is written only to those addresses whose values are equal to the amplitudes of the signals from the elements of the OIO and are not among the amplitudes from the elements of the background frame.
Четвертый такт Т4 - определение величины признака, степени неоднородности яркости поверхности объекта с локальным контрастом, и координат цели. The fourth measure of T4 is the determination of the value of the feature, the degree of heterogeneity of the brightness of the surface of the object with local contrast, and the coordinates of the target.
На втором и четвертом выходах временного устройства уровни сигналов меняются на противоположные, появляются сигналы "1". Со второго выхода временного устройства на третий вход памяти поступает сигнал "1", запрещающий запись данных в память и разрешающий чтение данных из памяти. С четвертого выхода временного устройства сигнал "1" поступает на второй вход логической схемы "И" и разрешает прохождение сигнала с выхода памяти на второй вход счетчика и счет единичных импульсов, действующих на его втором входе. Также сигнал " 1" с четвертого выхода временного устройства поступает на третий вход коммутатора 4, который соединяет выход третьего формирователя позиционных сигналов со вторым входом памяти. На второй вход памяти последовательно поступают адреса, соответствующие амплитудам сигналов в диапазоне разрядности схемы дискретизации видеосигналов. Если на втором входе памяти возникает импульс с амплитудой, равной адресу ячейки памяти, в которой хранится "1", с выхода памяти положительный импульс поступает на первый вход логической схемы "И", и с ее выхода на второй вход счетчика, где производится подсчет единичных импульсов. Подсчитанное в счетчике значение искомого признака объекта в текущем положении окна сканирования в устройстве сравнения (16) сопоставляется со значением, хранящимся устройстве хранения 1, и, если оно превышает значение последнего, устройство сравнения выдает сигнал разрешения записи на второй вход устройства хранения 1 нового значения выделенного признака, а в устройство хранения 2 (17) - соответствующего ему значения координат окна сканирования, поступающего со сканера (6). Для этого с выхода счетчика значение искомого признака объекта поступает на третий вход (вход данных) устройства хранения 1 (15). На его втором входе (входе разрешения загрузки), действует сигнал с выхода, отображающего неравенство входных данных, устройства сравнения (16). Если данные на втором входе устройства сравнения больше данных на его первом входе, на выходе устройства сравнения появляется сигнал "1", поступающий на второй вход устройства хранения 1. При этом данные с третьего входа устройства хранения 1 без изменения отображаются на его выходе. Сигнал "1" с выхода устройства сравнения также поступает на первый вход (вход разрешения загрузки), устройства хранения 2 (17), на втором входе (вход данных) которого сформированы координаты окна сканирования, соответствующие текущему значению признака. Данные с его второго входа без изменения отображаются на выходе. At the second and fourth outputs of the temporary device, the signal levels are reversed, signals "1" appear. From the second output of the temporary device, the signal "1" is received at the third memory input, which prohibits writing data to memory and allows reading data from memory. From the fourth output of the temporary device, the signal "1" is fed to the second input of the logic circuit "I" and allows the signal to pass from the memory output to the second input of the counter and the count of single pulses acting on its second input. Also, the signal "1" from the fourth output of the temporary device is fed to the third input of the switch 4, which connects the output of the third driver of positional signals with the second memory input. Addresses corresponding to signal amplitudes in the bit range of the video sampling circuit are sequentially fed to the second memory input. If a pulse arises at the second memory input with an amplitude equal to the address of the memory cell in which “1” is stored, a positive pulse is output from the memory output to the first input of the logic circuit “I”, and from its output to the second input of the counter, where single pulses. The value of the sought feature of the object calculated in the counter in the current position of the scanning window in the comparison device (16) is compared with the value stored in the storage device 1, and if it exceeds the value of the last, the comparison device generates a recording permission signal to the second input of the storage device 1 of the new value feature, and to the storage device 2 (17) - the corresponding coordinate value of the scan window coming from the scanner (6). To do this, from the counter output, the value of the desired feature of the object goes to the third input (data input) of storage device 1 (15). At its second input (boot enable input), a signal from the output that displays the inequality of the input data, the comparison device (16), acts. If the data at the second input of the comparison device is more than the data at its first input, the signal “1” appears at the output of the comparison device and goes to the second input of the storage device 1. At the same time, data from the third input of the storage device 1 is displayed on its output without change. The signal "1" from the output of the comparison device also goes to the first input (load enable input), the storage device 2 (17), at the second input (data input) of which the scan window coordinates are formed corresponding to the current value of the feature. Data from its second input is displayed unchanged at the output.
В результате после завершения сканирования (просмотра) всего поля зрения в устройстве хранения 1 будет содержаться максимальное значение искомого признака объекта - степени неоднородности яркости поверхности объекта с локальным контрастом. Данный объект и является целью. В устройстве хранения 2, выходном блоке, содержится значение сигнала координат, определяющих соответствующее положение окна сканирования в поле зрения - координаты цели. As a result, after scanning (viewing) of the entire field of view is completed, the storage device 1 will contain the maximum value of the desired feature of the object — the degree of heterogeneity of the brightness of the surface of the object with local contrast. This object is the goal. In the storage device 2, the output unit, contains the value of the coordinate signal defining the corresponding position of the scanning window in the field of view - the coordinates of the target.
Логическая схема "И" может быть выполнена, например, на микросхеме - К155ЛИ1 /7/, счетчик - К155ИЕ2, коммутаторы - К176КТ1, память -К155РУ5, схема дискретизации - аналогово-цифровой преобразователь К1107 ПВ1 аналогично прототипу /3/, фотоэлектрический преобразователь матричного типа может быть выполнен, например, на ПЗС матрице /4/, формирователи позиционных сигналов - аналогично прототипу /3/. Сканер может быть выполнен в виде оптико-механического устройства на основе зеркала, приводимого в движение кулачками развертки, как это реализовано в тепловизоре фирмы "Баркс инжиниринг компани" (США) /6/. Устройство сравнения может быть выполнено на микросхеме 561ИП2 /7/, устройства хранения - на D-триггерах, например, 155ТМ8 /7/. Для обеспечения автоматического обнуления данных при подаче питания в устройстве хранения 1 входы синхронного сброса D-триггеров подключают к цепочке RC, как это показано на фиг.1, стр. 49-50, /8/ (элементы R4, С2). В момент включения питания эта цепочка в течение небольшого промежутка времени удерживает на входе синхронного сброса триггеров сигнал, имеющий значение логического "0", который и обеспечивает обнуление триггеров и устройства хранения. В устройстве хранения 2 нет необходимости обеспечения автоматического обнуления данных при подаче питания, поэтому на вход R триггера должен быть подан сигнал логической "1", для чего этот вход может быть подключен к выводу питания триггера. The logical circuit "I" can be performed, for example, on a chip - K155LI1 / 7 /, counter - K155IE2, switches - K176KT1, memory - K155RU5, a sampling circuit - an analog-to-digital converter K1107 PV1 is similar to the prototype / 3 /, a photoelectric converter of matrix type can be performed, for example, on a CCD matrix / 4 /, positional signal conditioners - similarly to the prototype / 3 /. The scanner can be made in the form of an optical-mechanical device based on a mirror driven by sweep cams, as is implemented in the thermal imager of Barks Engineering Company (USA) / 6 /. The comparison device can be performed on the chip 561IP2 / 7 /, the storage device on the D-flip-flops, for example, 155TM8 / 7 /. To ensure automatic zeroing of the data when power is applied to the storage device 1, the inputs of the synchronous reset of D-flip-flops are connected to the RC chain, as shown in Fig. 1, pages 49-50, / 8 / (elements R4, C2). At the time of power-up, this chain holds for a short period of time a signal at the input of synchronous reset of triggers that has a logical value of "0", which ensures zeroing of the triggers and the storage device. In the storage device 2 there is no need to ensure automatic zeroing of the data when power is applied, therefore, a logical “1” signal must be supplied to the input R of the trigger, for which this input can be connected to the trigger power output.
Временное устройство может быть выполнено на микросхемах типа таймер серии 555 (российский аналог КР1006ВИ1). В /5/ на фиг.4.3 показано астабильное включение таймера 555 в качестве астабильного генератора импульсов. На фиг.4.4 /5/ приведена схема моностабильной конфигурации таймера, позволяющая при подаче на вход "Запуск" спадающего фронта сформировать на выходе одиночный импульс любой требуемой длительности. A temporary device can be performed on chips of the type 555 series timer (the Russian analogue of KR1006VI1). B / 5 / Fig. 4.3 shows the astable inclusion of the timer 555 as an astable pulse generator. Fig. 4.4 / 5 / shows a diagram of a monostable timer configuration, which, when applying to the "Start" input of a falling edge, generates a single pulse of any desired duration at the output.
Для формирования четырех временных интервалов на шаге сканирования во временном устройстве предлагаемого устройства соответственно используется четыре таких схемы. Схема астабильной конфигурации таймера (таймера 1), период выходного сигнала которой совпадает с периодом перехода на новый шаг сканирования блока 6, формирует сигнал, соответствующий третьему выходу временного устройства, и запускает два параллельно включенных таймера (таймеры 2 и 3), работающих в моностабильном режиме. Выход таймера 2 используется как первый выход временного устройства. Инвертированный сигнал (с помощью любого инвертора, например, микросхемы К155ЛН1 /7/) с выхода таймера 3 используется как сигнал четвертого выхода временного устройства. Сигнал, соответствующий второму выходу временного устройства, формируется схемой таймера 4 в моностабильной конфигурации, на вход запуска которой поступает неинвертированный сигнал с выхода таймера 3. Формулы, связывающие значения параметров времязадающих цепей с требуемыми временными параметрами сигналов, также приведены в /5/. For the formation of four time intervals at the scanning step in the temporary device of the proposed device, respectively, four such schemes are used. The scheme of the astable configuration of the timer (timer 1), the output signal period of which coincides with the period of transition to a new scanning step of block 6, generates a signal corresponding to the third output of the temporary device and starts two parallel-connected timers (timers 2 and 3) operating in monostable mode . The output of timer 2 is used as the first output of the temporary device. The inverted signal (using any inverter, for example, chip K155LN1 / 7 /) from the output of timer 3 is used as the signal of the fourth output of the temporary device. The signal corresponding to the second output of the temporary device is generated by the timer 4 circuit in a monostable configuration, the start input of which receives a non-inverted signal from the output of the timer 3. The formulas relating the values of the parameters of the timing circuits with the required time parameters of the signals are also given in / 5 /.
Временное устройство можно реализовать и на 4 ждущих мультивибраторах микросхем типа К564АГ1 /7/ с функциями, аналогичными таймеру 555, имеющих дополнительные инверсные выходы. На фиг.2.81, а /7/ показана схема построения автогенератора, выход которого (мультивибратора 1) можно использовать как третий выход временного устройства с периодом выходного сигнала, совпадающим с периодом перехода блока 6 на новый шаг сканирования. Также к выходу автогенератора параллельно подключают запускающие - TR входы двух мультивибраторов ( 2 и 3). Выход мультивибратора 2 используется как первый выход временного устройства, инверсный выход мультивибратора 3 - как четвертый выход временного устройства. Сигналы с прямого выхода мультивибратора 3 поступают на запускающий - TR вход мультивибратора 4, выход которого является вторым выходом временного устройства. A temporary device can also be implemented on 4 waiting multivibrators of type K564AG1 / 7 / microcircuits with functions similar to a 555 timer with additional inverse outputs. On Fig.81, a / 7 / shows a diagram of the construction of an oscillator, the output of which (multivibrator 1) can be used as the third output of a temporary device with a period of the output signal that coincides with the transition period of block 6 to a new scanning step. Also, triggering - TR inputs of two multivibrators (2 and 3) are connected in parallel to the output of the oscillator. The output of the multivibrator 2 is used as the first output of the temporary device, the inverse output of the multivibrator 3 is used as the fourth output of the temporary device. The signals from the direct output of the multivibrator 3 are fed to the triggering - TR input of the multivibrator 4, the output of which is the second output of the temporary device.
Таким образом, использование предлагаемых способа и устройства позволяет надежно обнаружить в поле зрения цель, обладающую такими отличительными признаками, как локальный контраст относительно близлежащего фона, высокая неоднородность тепловой поверхности, соответствие заданным габаритам. Thus, the use of the proposed method and device allows you to reliably detect in the field of view a target that has such distinguishing features as local contrast relative to the nearby background, high heterogeneity of the thermal surface, compliance with the given dimensions.
Заявляемые способ обнаружения цели и устройство для его осуществления проверены с большой эффективностью в комплексе "Гермес", "Клевок-Д". The inventive method of detecting a target and a device for its implementation are tested with great efficiency in the Hermes, Klevok-D complex.
Источники информации
1. В.Л. Левшин. Биокибернетические оптико-электронные устройства автоматического распознавания изображений. М., "Машиностроение", 1987, стр.102.Sources of information
1. V.L. Levshin. Bio-cybernetic optoelectronic devices for automatic image recognition. M., "Engineering", 1987, p. 102.
2. США, патент 4898341, публикация 900206, кл. МКИ5 F 41 G 7/22, НКИ 244-3.14 - прототип.2. USA, patent 4898341, publication 900206, CL. MKI 5 F 41 G 7/22, NKI 244-3.14 - prototype.
3. Патент на изобретение РФ 2173880 от 20.09.2001 г., кл. G 06 К 9/46 - прототип. 3. Patent for the invention of the Russian Federation 2173880 from 09.20.2001, class. G 06 K 9/46 - prototype.
4. Л.И. Хромов, Н.В. Лебедев, А.К. Цыцулин, А.Н. Куликов. Твердотельное телевидение. М., "Радио и связь", 1986. 4. L.I. Khromov, N.V. Lebedev, A.K. Tsytsulin, A.N. Kulikov. Solid state television. M., "Radio and Communications", 1986.
5. М. Тули. Справочное пособие по цифровой электронике. М., "Энергоиздат", 1990, стр. 36-40. 5. M. Tuli. Reference manual on digital electronics. M., "Energy Publishing House", 1990, pp. 36-40.
6. М.М. Мирошников. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л. , "Машиностроение", 1983. 6. M.M. Miroshnikov. Theoretical foundations of optoelectronic devices. L., "Mechanical Engineering", 1983.
7. В. Л. Шило. Полупроводниковые цифровые микросхемы. М., "Радио и связь", 1987. 7. V. L. Shilo. Semiconductor digital circuits. M., "Radio and Communications", 1987.
8. А. Медведев. Переключатель световых эффектов. М., "Радио", 3, 1986 г. , стр. 49-52. 8. A. Medvedev. Light effect switch. M., Radio, 3, 1986, pp. 49-52.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128324A RU2219564C2 (en) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | Target detection process and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128324A RU2219564C2 (en) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | Target detection process and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001128324A RU2001128324A (en) | 2003-07-10 |
| RU2219564C2 true RU2219564C2 (en) | 2003-12-20 |
Family
ID=32065590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001128324A RU2219564C2 (en) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | Target detection process and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2219564C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461017C1 (en) * | 2011-04-15 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации" имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского | Method of detecting point thermal objects on complex atmospheric background |
| RU2480780C1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации" Министерства обороны Российской Федерации | Method of detecting point thermal objects on masking atmospheric background |
| RU2524349C2 (en) * | 2011-12-26 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Конструкторское бюро машиностроения" | Method for detection of target pulse and measurement of its parameters |
-
2001
- 2001-10-18 RU RU2001128324A patent/RU2219564C2/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461017C1 (en) * | 2011-04-15 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации" имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского | Method of detecting point thermal objects on complex atmospheric background |
| RU2480780C1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации" Министерства обороны Российской Федерации | Method of detecting point thermal objects on masking atmospheric background |
| RU2524349C2 (en) * | 2011-12-26 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Конструкторское бюро машиностроения" | Method for detection of target pulse and measurement of its parameters |
| RU2524349C9 (en) * | 2011-12-26 | 2021-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Конструкторское бюро машиностроения" | Method for detection of target pulse and measurement of its parameters |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11415679B2 (en) | SPAD array with gated histogram construction | |
| CN105763788B (en) | Calibration circuit and method for flight time imaging system | |
| EP3182154A1 (en) | Spad array with pixel-level bias control | |
| JP3723215B2 (en) | Apparatus and method for detection and demodulation of intensity modulated field | |
| EP0797812B1 (en) | Dataform reader | |
| US7889257B2 (en) | On-chip time-based digital conversion of pixel outputs | |
| AU2018341551B2 (en) | A neuromorphic single photon avalanche detector (SPAD) array microchip | |
| US11209310B2 (en) | Depth map sensor based on dToF and iToF | |
| US20020017565A1 (en) | Oblique access to image data for reading dataforms | |
| US4979221A (en) | Method and apparatus for sub-pixel centroiding of a photon event | |
| JP2001054022A (en) | Solid-state image pickup device | |
| RU2219564C2 (en) | Target detection process and device for its implementation | |
| GB2126041A (en) | Improvements in or relating to rangefinders | |
| US5902987A (en) | Apparatus and method of rapidly locating edges of machine-readable symbols or other linear images | |
| US10079986B1 (en) | Readout integrated circuit with multivalue digital counters | |
| US9686487B1 (en) | Variable scan rate image generation | |
| US20020040961A1 (en) | Solid-state image pick-up device and fingerprint collating apparatus using the same | |
| NL8103754A (en) | DIGITAL MEASUREMENT SYSTEM FOR AUTOMATIC FOCUSING OF A TELEVISION CAMERA. | |
| RU2173880C2 (en) | Method and device for separating attributes to identify images of objects | |
| JPS58186878A (en) | Body detector | |
| RU2209466C2 (en) | Device for separating flags in object identification | |
| GB976741A (en) | End of character detector | |
| JPS6023390B2 (en) | pattern reading device | |
| JP2001145128A (en) | Three-dimensional image detecting device | |
| JPH0477951B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190628 |