[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2363018C1 - Method of selecting objects on remote background - Google Patents

Method of selecting objects on remote background Download PDF

Info

Publication number
RU2363018C1
RU2363018C1 RU2007141107/28A RU2007141107A RU2363018C1 RU 2363018 C1 RU2363018 C1 RU 2363018C1 RU 2007141107/28 A RU2007141107/28 A RU 2007141107/28A RU 2007141107 A RU2007141107 A RU 2007141107A RU 2363018 C1 RU2363018 C1 RU 2363018C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
image
images
fragment
objects
difference
Prior art date
Application number
RU2007141107/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007141107A (en
Inventor
Владимир Аминович Подгорнов (RU)
Владимир Аминович Подгорнов
Семен Владимирович Подгорнов (RU)
Семен Владимирович Подгорнов
Александр Николаевич Щербина (RU)
Александр Николаевич Щербина
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина")
Priority to RU2007141107/28A priority Critical patent/RU2363018C1/en
Publication of RU2007141107A publication Critical patent/RU2007141107A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2363018C1 publication Critical patent/RU2363018C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: method of selecting objects on a remote background involves reception and formation of reference and compared images using two identical video systems, installed at a small distance from each other about a remote background, with parallel principal optical axes, and simultaneous recording of both images. The images are recorded using two identical video systems based on multiple-element high-speed photodetectors, for example, CMOS matrices. Two differential images are formed, the first by subtracting the compared image from the reference image, and the second through subtraction of the reference image from the compared image. Negative values in the differential images are zeroed, after which coordinates of each non-zero fragment on the first differential image are associated with a shift value between the given fragment and the corresponding fragment on the second differential image, until their maximum matching in the direction of background parallactic shift, if there is such a fragment on the second differential image in the given direction. Similarly, coordinates of each non-zero fragment on the second differential image are associated with a shift value between the given fragment and the corresponding fragment on the first differential image. Distance to the detected objects is calculated using the formula R=L·A/Δi, where L is the distance between centres of the objectives of the video systems, and A is the distance from the video matrix to the principal optical axis of the objective of the video system. Δi the value of parallactic shift of the ith image of the object.
EFFECT: increased accuracy of detecting (selecting) one or more objects with unknown brightness in conditions of high-contrast background objects located relatively near each other at various distances.
4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к пассивным оптическим способам селекции объектов на сложном контрастном динамически изменяемом фоне в наблюдаемой сцене.The invention relates to passive optical methods for selecting objects on a complex contrast dynamically changing background in the observed scene.

Известен способ обнаружения объектов на сложных фонах, включающий операцию предобработки сигналов, представленной временной последовательностью изображений сцены, на которой возможно появление объекта, запоминание опорных сигналов, а также вычитание из соответствующих текущих сигналов соответствующих опорных сигналов, при этом алгоритм обработки предусматривает разделение каждого изображения на фрагменты, измерение величины признаков каждого фрагмента, например оптической плотности, запоминание соответствующих сигналов, а после вычитания сигналов сравнение полученных разностей с заданным пороговым значением, формирование управляющих сигналов, осуществляющих фрагментарную фильтрацию временной последовательности текущих изображений для пропускания только тех разностных сигналов, абсолютные значения которых превышают пороговое значение (пат. РФ №2250478 от 11.04.2003, МПК G01S 17/06).A known method of detecting objects on complex backgrounds, including the operation of signal preprocessing, represented by a time sequence of images of a scene on which an object may appear, memorizing reference signals, and subtracting the corresponding reference signals from the corresponding current signals, the processing algorithm provides for the separation of each image into fragments , measuring the magnitude of the characteristics of each fragment, for example, optical density, storing the corresponding signals, and after subtracting signals, comparing the differences obtained with a predetermined threshold value, generating control signals performing fragmentary filtering of the time sequence of current images to transmit only those difference signals whose absolute values exceed the threshold value (US Pat. No. 2250478 of 04/11/2003, IPC G01S 17/06 )

Недостатком данного способа является сложность алгоритма обработки разностного изображения и ограничение его применения при необходимости обнаружения быстро перемещающегося объекта, т.к. для данного алгоритма обработки будет недостаточно данных для обеспечения достоверного результата.The disadvantage of this method is the complexity of the differential image processing algorithm and the limitation of its application if it is necessary to detect a rapidly moving object, because there will not be enough data for this processing algorithm to provide a reliable result.

В качестве прототипа выбран способ селекции объекта на удаленном фоне по патенту РФ №2081435 от 02.04.84, МПК G01S 17/00, заключающийся в приеме и формировании двух изображений в двух пространственно разнесенных точках, одновременной регистрации сформированных изображений, определении параллактического смещения фона путем формирования взаимокорреляционной функции двух зарегистрированных изображений и определения ее максимума, смещении первого из зарегистрированных изображений на величину параллактического смещения фона в направлении, противоположном этому смещению, получении разностного изображения путем вычитания смещенного и второго зарегистрированных изображений, разделении разностного изображения на области, имеющие противоположные знаки, и анализе фрагментов областей.As a prototype, the method of selecting an object on a remote background was selected according to RF patent No. 2081435 dated 04/02/84, IPC G01S 17/00, which consists in receiving and forming two images at two spatially separated points, simultaneously registering the generated images, determining the parallactic background displacement by forming the inter-correlation function of two registered images and determining its maximum, the displacement of the first of the registered images by the amount of background parallactic displacement in the direction opolozhnom this offset, obtaining a differential image by subtracting the offset and second registered images, dividing the differential image into areas having opposite signs, and analysis fragments areas.

Известный способ имеет следующие недостатки.The known method has the following disadvantages.

1. Ограниченные функциональные возможности, так как известный способ требует полной определенности с яркостью искомого объекта по сравнению с фоном. Исходная неопределенность в яркости объекта в случае появления в контролируемой зоне группы объектов неизбежно приведет к ложным срабатываниям.1. Limited functionality, since the known method requires complete certainty with the brightness of the desired object compared to the background. The initial uncertainty in the brightness of the object in the event a group of objects appears in the controlled zone will inevitably lead to false positives.

2. Ограниченную применимость, так как алгоритм работы известного способа не рассчитан на фоновые объекты, находящиеся на разных расстояниях от точки наблюдения, а не на бесконечном удалении.2. Limited applicability, since the algorithm of the known method is not designed for background objects located at different distances from the observation point, and not at infinite distance.

Задачей, стоящей перед настоящим изобретением, является повышение точности обнаружения (селекции) одного и более объектов заранее неизвестной яркости в условиях высококонтрастных сравнительно близко расположенных на разных расстояниях фоновых объектов.The challenge facing the present invention is to increase the accuracy of detection (selection) of one or more objects of unknown brightness in conditions of high contrast background objects relatively close at different distances.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

В способе селекции объектов на удаленном фоне, заключающемся в приеме и формировании опорного и сравниваемого изображений двумя идентичными оптическими системами, установленными на небольшом расстоянии между собой относительно удаленного фона, с параллельными главными оптическими осями и одновременной регистрации обоих изображений, согласно изобретению изображения регистрируют двумя идентичными видеосистемами на основе многоэлементных высокоскоростных фотоприемников, например CMOS-матриц, при этом формируют два разностных изображения, первое из которых формируют вычитанием сравниваемого изображения из опорного изображения, а второе разностное изображение - вычитанием опорного изображения из сравниваемого, обнуляют отрицательные значения в разностных изображениях, после чего координатам каждого ненулевого фрагмента на первом разностном изображении ставят в соответствие величину сдвига между указанным фрагментом и соответствующим ему фрагментом на втором разностном изображении до максимального их совпадения в направлении параллактического смещения фона, если таковой фрагмент на втором разностном изображении в указанном направлении присутствует, аналогично координатам каждого ненулевого фрагмента на втором разностном изображении ставят в соответствие величину сдвига между указанным фрагментом и соответствующим ему фрагментом на первом разностном изображении, вычисляют расстояния до выявленных объектов по формуле R=L·A/Δi, где L - расстояние между центрами объективов видеосистем, А - расстояние от видеоматрицы до главной оптической оси объектива видеосистемы, Δi - величина параллактического сдвига i-го изображения объекта.In the method of selecting objects on a remote background, which consists in receiving and forming a reference and compared images with two identical optical systems installed at a small distance from each other relative to the remote background, with parallel main optical axes and simultaneously recording both images, according to the invention, the images are recorded by two identical video systems based on multi-element high-speed photodetectors, for example CMOS-matrices, in this case two difference images are formed phenomena, the first of which is formed by subtracting the compared image from the reference image, and the second difference image by subtracting the reference image from the compared, zero the negative values in the difference images, after which the coordinates of each nonzero fragment in the first difference image are associated with the shift value between the specified fragment and the corresponding fragment in the second difference image to their maximum coincidence in the direction of the parallactic displacement of the background, if such a fragment in the second difference image in the indicated direction is present, similarly to the coordinates of each nonzero fragment in the second difference image, the shift value between the specified fragment and the corresponding fragment in the first difference image is associated, the distances to the detected objects are calculated by the formula R = L · A / Δ i , where L is the distance between the centers of the lenses of the video systems, A is the distance from the video matrix to the main optical axis of the lens of the video system, Δ i is the parallactic shift of the ith image of the object.

Техническая сущность изобретения заключается в подавлении удаленного, высококонтрастного, динамически изменяющегося фона с одновременным выделением координат разноудаленных (относительно фона) объектов на обработанных зарегистрированных изображениях (первом и втором разностном изображении). Расстояния до выявленных объектов определяются по величинам параллактических смещений соответствующих фрагментов на обработанных изображениях. В итоге получают информацию о выявленных объектах, находящихся на разных расстояниях до удаленного высококонтрастного фона, в виде координат объектов на опорном изображении и поставленных им в соответствие расстояний до объектов.The technical essence of the invention consists in suppressing a remote, high-contrast, dynamically changing background while simultaneously highlighting the coordinates of objects of different distances (relative to the background) in the processed registered images (first and second difference image). The distances to the detected objects are determined by the values of the parallactic displacements of the corresponding fragments in the processed images. As a result, information is obtained about the detected objects located at different distances to the remote high-contrast background, in the form of the coordinates of the objects in the reference image and the distances to the objects set by it.

Кроме того, для устранения погрешности, связанной с непараллельностью главных оптических осей идентичных оптических систем, перед получением разностных изображений сравниваемое изображение параллактически смещают на величину

Figure 00000001
относительно опорного изображения до максимального совпадения удаленного фона.In addition, to eliminate the error associated with the parallelism of the main optical axes of identical optical systems, before receiving the difference images, the compared image is parallactically shifted by
Figure 00000001
relative to the reference image until the remote background matches as much as possible.

Кроме того, для устранения разброса чувствительности фотоприемных устройств опорное и сравниваемое изображения до формирования разностных изображений выравнивают по яркости.In addition, to eliminate the sensitivity spread of the photodetector devices, the reference and compared images are aligned in brightness before the formation of differential images.

Кроме того, для устранения шума, обусловленного, например, оптической аберрацией объективов оптических систем, в разностных изображениях значения обнуляют с определенного уровня, соответствующего разбросу чувствительности фотоприемников видеосистем.In addition, to eliminate noise caused, for example, by optical aberration of the lenses of optical systems, in difference images, the values are zeroed from a certain level corresponding to the sensitivity spread of the photodetectors of video systems.

На фиг.1 показана схема оптической стереоскопической системы, состоящей из двух идентичных регистрирующих каналов (А - опорного, Б - сравниваемого), установленных на небольшом расстоянии между собой относительно удаленного фона, с параллельными главными оптическими осями (подобно человеческому зрительному аппарату). Каждый регистрирующий канал состоит из оптического объектива 1 и матричного многоэлементного фотоприемника 2 (CMOS-матрицы). Также в систему входит блок 3 математической обработки (например, программируемая логическая интегральная схема - ПЛИС).Figure 1 shows a diagram of an optical stereoscopic system, consisting of two identical recording channels (A - reference, B - compared), installed at a small distance between each other relative to the distant background, with parallel main optical axes (like a human visual apparatus). Each recording channel consists of an optical lens 1 and an array multi-element photodetector 2 (CMOS matrix). The system also includes a block 3 of mathematical processing (for example, a programmable logic integrated circuit - FPGA).

На фиг.2а показана схема изображения, зарегистрированного опорным каналом А, а на фиг.2б - сравниваемым каналом Б.On figa shows a diagram of the image registered by the reference channel A, and figb - compared channel B.

На фиг.3 (а, б) представлены зарегистрированные изображения - опорное А1 (а) и сравниваемое А2 (б). На регистрируемых изображениях (фиг.3) на удаленном высококонтрастном фоне присутствуют объекты более светлые, чем окружающий их фон (С), и объекты темнее фона (Т).Figure 3 (a, b) presents the registered images - reference A1 (a) and compared A2 (b). On the recorded images (figure 3) on a remote high-contrast background there are objects lighter than the background surrounding them (C), and objects are darker than the background (T).

На фиг.4 показана схема смещения (обрезки) матриц изображений А1 и А2 друг относительно друга при наличии отклонения от параллельности главных оптических осей регистрирующих систем, где

Figure 00000002
и
Figure 00000003
горизонтальная и вертикальная проекции параллактического смещения удаленного фона соответственно. Величина параллактического смещения удаленного фона принимается постоянной для оптических систем и вычисляется по формуле
Figure 00000004
.Figure 4 shows a diagram of the displacement (cropping) of the image matrices A1 and A2 relative to each other in the presence of a deviation from parallelism of the main optical axes of the recording systems, where
Figure 00000002
and
Figure 00000003
horizontal and vertical projections of the parallactic displacement of the distant background, respectively. The magnitude of the parallactic displacement of the remote background is taken constant for optical systems and is calculated by the formula
Figure 00000004
.

На фиг.5(а, б) приведены полученные первое и второе разностные изображения Raznosti и Raznost2 соответственно. На полученных разностных изображениях (фиг.5) выделены следующие изображения объектов:Figure 5 (a, b) shows the obtained first and second difference images Raznosti and Raznost2, respectively. On the received differential images (figure 5) the following images of objects are highlighted:

C1 - фрагменты «светлых» объектов на опорном изображении;C1 — fragments of “bright” objects in the reference image;

С2 - фрагменты «светлых» объектов на сравниваемом изображении;C2 - fragments of “bright” objects in the compared image;

T1 - фрагменты «темных» объектов на опорном изображении;T1 - fragments of “dark” objects in the reference image;

Т2 - фрагменты «темных» объектов на сравниваемом изображении;T2 - fragments of “dark” objects in the compared image;

На фиг.6 представлена схема определения параллактического смещения объекта более светлого (белый квадрат), чем окружающий его фон (Δ1, фиг.6а), и объекта темнее фона - черный квадрат (Δ2, фиг.6б).Fig.6 shows a diagram for determining the parallactic displacement of an object lighter (white square) than the background surrounding it (Δ 1 , Fig.6a), and an object darker than the background - a black square (Δ 2 , Fig.6b).

На фиг.7 представлен результат определения параллактического смещения объектов, а - светлее окружающего фона, б - темнее фона; где изображения объектов показаны каждый в своем цвете, соответствующем смещению (цветовая расшифровка соответствия приведена в середине).Figure 7 presents the result of determining the parallactic displacement of objects, a is lighter than the surrounding background, b is darker than the background; where the images of the objects are shown each in its own color corresponding to the offset (the color decoding of the correspondence is shown in the middle).

На фиг.8 показан один из вариантов представления результата работы алгоритма, изображения объектов выделены цветом, причем в данном случае цвет соответствует расстоянию до объекта (в правом углу приведена цветовая расшифровка).On Fig shows one of the options for presenting the result of the algorithm, images of objects are highlighted in color, and in this case, the color corresponds to the distance to the object (in the right corner is the color decoding).

Способ реализуется следующим образом. Оптической стереоскопической системой (фиг.1) одновременно регистрируют два изображения (опорное - фиг.2а, 3а и сравниваемое - фиг.2б, 3б).The method is implemented as follows. Optical stereoscopic system (figure 1) simultaneously record two images (reference - figa, 3A and compared - fig.2b, 3b).

На опорном (фиг.2а) и сравниваемом (фиг.2б) изображениях удаленный фон не смещен, а объекты, находящиеся ближе фона на сравниваемом изображении, смещены вправо относительно тех же объектов на опорном изображении, причем, как видно из фиг.1, величина смещения зависит от удаленности объекта. Исходя из наибольшего геометрического размера объектов (Dmax) и их максимального удаления Rmax (например, метеорологической дальности видимости) выбирается расстояние L с тем условием, чтобы величина смещения (Δi) максимально удаленного объекта с наибольшими геометрическими размерами была не менее его максимального размера на изображении в направлении параллактического смещения (фиг.1).In the reference (Fig. 2a) and compared (Fig. 2b) images, the removed background is not offset, and objects closer to the background in the compared image are shifted to the right relative to the same objects in the reference image, and, as can be seen from Fig. 1, the value displacement depends on the distance of the object. Based on the largest geometric size of objects (D max ) and their maximum distance R max (for example, meteorological visibility range), the distance L is selected so that the displacement (Δ i ) of the most distant object with the largest geometric dimensions is not less than its maximum size in the image in the direction of parallactic displacement (figure 1).

Опорное и сравниваемое изображения (фиг.3) представим в виде матриц А1 и А2 с размером IxJ соответственно.The reference and compared images (Fig. 3) are presented in the form of matrices A1 and A2 with a size of IxJ, respectively.

Если главные оптические оси регистрирующих систем имеют незначительное отклонение параллельности между собой, то матрицы «обрезают» в направлении, противоположном параллактическому смещению фона (фиг.4). Размер получившихся матриц примем равным IxJ и сохраним их обозначения (А1 и А2).If the main optical axis of the recording systems have a slight deviation of parallelism between them, the matrices are “cut off” in the direction opposite to the parallactic background displacement (Fig. 4). We take the size of the resulting matrices equal to IxJ and keep their notation (A1 and A2).

В случае отклонения яркости на регистрируемых изображениях, обусловленном, например, погрешностями в производстве фотоприемных устройств оптических систем регистрации, опорное и сравниваемое изображения выравнивают по яркости до их максимального совпадения.In the event of a brightness deviation in the recorded images, caused, for example, by errors in the production of photodetectors of optical recording systems, the reference and compared images are aligned in brightness to their maximum coincidence.

Следующей последовательностью действий, проводимой в блоке 3 математической обработки, подавляют удаленный высококонтрастный фон и одновременно на нем выделяют объекты с заранее неизвестной яркостью (светлые объекты на темном фоне или темные объекты на светлом фоне).The following sequence of actions carried out in block 3 of mathematical processing suppresses the remote high-contrast background and simultaneously select objects with previously unknown brightness (light objects on a dark background or dark objects on a light background).

- Формируют два разностных изображения.- Form two differential images.

1. Первому разностному изображению соответствует матрица, равная: Raznoct1 = A1-A2.1. The first difference image corresponds to a matrix equal to: Raznoct1 = A1-A2.

2. Второму разностному изображению соответствует матрица, равная: Raznoct2 = A2-A1.2. The second difference image corresponds to a matrix equal to: Raznoct2 = A2-A1.

- В полученных разностных изображениях обнуляют отрицательные значения. Если на разностных изображениях присутствует шум, обусловленный, например, оптическими аберрациями объективов 1, то обнуление значений в разностных матрицах проводят, начиная с некоторой положительной величины, т.е.:- In the received differential images, negative values are zeroed. If noise is present on the difference images, due, for example, to the optical aberrations of the lenses 1, then the zeroing of the values in the difference matrices is carried out starting from a certain positive value, i.e.:

Raznoct1(i,J)=0, если Raznoct1 (i,j)<b,Raznoct1 (i, J) = 0 if Raznoct1 (i, j) <b,

Raznoct2(i,J)=0, если Raznoct2(i,j)<b.Raznoct2 (i, j) = 0 if Raznoct2 (i, j) <b.

Величина (b) постоянна и определяется заранее исходя из разности удаленного фона на опорном и сравниваемом изображениях.The value (b) is constant and determined in advance based on the difference of the removed background in the reference and compared images.

На полученном первом разностном изображении (фиг.5а) выделены (не обнулены) фрагменты, соответствующие более светлым объектам на опорном изображении, а также фрагменты, соответствующие более темным объектам на сравниваемом изображении, а все остальные значения обнулены. На полученном втором разностном изображении (фиг.5б) выделены (не обнулены) фрагменты, соответствующие более темным объектам на опорном изображении, а также фрагменты, соответствующие более светлым объектам на сравниваемом изображении, а все остальные значения обнулены.On the obtained first difference image (Fig. 5a), fragments corresponding to lighter objects in the reference image, as well as fragments corresponding to darker objects in the compared image, are highlighted (not zeroed), and all other values are reset. In the obtained second difference image (Fig. 5b), fragments corresponding to darker objects in the reference image, as well as fragments corresponding to lighter objects in the compared image, are highlighted (not zeroed), and all other values are reset.

Для вычисления расстояний до выделенных объектов в блоке 3 математической обработки определяют параллактические смещения Δ фрагментов, соответствующих объектам на разностных изображениях. Определение величин смещения разделяют на два этапа:To calculate the distances to the selected objects in block 3 of the mathematical processing determine the parallactic displacement Δ of the fragments corresponding to the objects in the difference images. The determination of bias values is divided into two stages:

1) определение смещений для объектов более светлых, чем окружающий их фон;1) determination of displacements for objects brighter than the background surrounding them;

2) определение смещения для объектов более темных, чем окружающий их фон.2) determining the offset for objects darker than the background surrounding them.

- Первый этап (определение смещения объекта светлее фона) заключается в определении Δ как аргумента функции F1(Δ), при котором она минимальна.- The first stage (determining the displacement of the object lighter than the background) is to determine Δ as an argument to the function F 1 (Δ), at which it is minimal.

Функция F1(Δ) есть модуль среднеарифметического разности наложенного на второе разностное изображение со смещением координаты (от 0 до dX) в направлении параллактического смещения фона, ненулевого фрагмента первого разностного изображения и соответствующего участка второго разностного изображения:The function F 1 (Δ) is the module of the arithmetic mean difference superimposed on the second difference image with a coordinate offset (from 0 to dX) in the direction of the background parallax shift, a nonzero fragment of the first difference image and the corresponding section of the second difference image:

Figure 00000005
Figure 00000005

гдеWhere

Raznoct1(X, Y) - ненулевой фрагмент первого разностного изображения, соответствующий объекту;Raznoct1 (X, Y) - non-zero fragment of the first difference image corresponding to the object;

Raznoct2(X+Δ, Y) - участок второго разностного изображения, по размеру и геометрии соответствующий Raznoct1(X, Y) и сдвинутый на величину Δ в направлении параллактического смещения фона;Raznoct2 (X + Δ, Y) - the portion of the second differential image, the size and geometry of which corresponds to Raznoct1 (X, Y) and shifted by Δ in the direction of the background parallax;

N - размер фрагмента (в квадратных единицах площади или пикселях);N - fragment size (in square units of area or pixels);

dX - максимальное параллактическое смещение, определяемое дальностью обнаружения объектов и их размерами.dX is the maximum parallactic displacement determined by the detection range of objects and their sizes.

При этом значения функции F1(Δ) для фрагментов, соответствующих более темным объектам, постоянны вследствие отсутствия на втором разностном изображении соответствующих им фрагментов, смещенных в направлении параллактического сдвига (фиг.6а). Вследствие этого Δ принимается равной нулю, т.е. фрагмент приравнивается к участку удаленного фона (фиг.7а).Moreover, the values of the function F 1 (Δ) for fragments corresponding to darker objects are constant due to the absence on the second difference image of the corresponding fragments shifted in the direction of the parallactic shift (Fig. 6a). As a result, Δ is taken equal to zero, i.e. the fragment is equated to the area of the removed background (figa).

- Второй этап (определение смещения объекта темнее фона) заключается в определении Δ как аргумента функции F2 (Δ), при котором она минимальна. Функция F2(Δ) есть модуль среднеарифметического разности наложенного на первое разностное изображение со смещением координаты (от 0 до dX) в направлении параллактического смещения фона, ненулевого фрагмента второго разностного изображения и соответствующего участка первого разностного изображения:- The second stage (determining the displacement of the object darker than the background) is to determine Δ as an argument to the function F 2 (Δ) at which it is minimal. The function F 2 (Δ) is the module of the arithmetic mean difference superimposed on the first difference image with a coordinate offset (from 0 to dX) in the direction of the background parallax shift, a nonzero fragment of the second difference image and the corresponding section of the first difference image:

Figure 00000006
Figure 00000006

гдеWhere

Raznoct2(X, Y) - ненулевой фрагмент второго разностного изображения, соответствующий объекту;Raznoct2 (X, Y) - non-zero fragment of the second difference image corresponding to the object;

Raznoct1(X+Δ, Y) - участок первого разностного изображения, по размеру и геометрии соответствующий Raznoct1(X, Y) и сдвинутый на величину Δ в направлении параллактического смещения фона.Raznoct1 (X + Δ, Y) is the portion of the first differential image corresponding in size and geometry to Raznoct1 (X, Y) and shifted by Δ in the direction of background parallax shift.

При этом значения функции F2(Δ) для фрагментов, соответствующих более светлым объектам, постоянны вследствие отсутствия на первом разностном изображении соответствующих им фрагментов, смещенных в направлении параллактического сдвига (фиг.6б). Вследствие этого Δ принимается равной нулю, т.е. фрагмент приравнивается к участку удаленного фона (фиг.7б).Moreover, the values of the function F 2 (Δ) for fragments corresponding to lighter objects are constant due to the absence on the first difference image of the corresponding fragments shifted in the direction of the parallactic shift (Fig.6b). As a result, Δ is taken equal to zero, i.e. the fragment is equated to the remote background area (Fig.7b).

Расстояние до выявленных объектов вычисляют по формуле R=L·A/Δi, где L - расстояние между центрами объективов 1 видеосистем, А - расстояние от видеоматрицы 2 до главной оптической оси объектива 1 видеосистемы, Δi - величина параллактического сдвига i-го объекта.The distance to the detected objects is calculated by the formula R = L · A / Δ i , where L is the distance between the centers of the lenses 1 of the video system, A is the distance from the video matrix 2 to the main optical axis of the lens 1 of the video system, Δ i is the magnitude of the parallactic shift of the i-th object .

В итоге на сигнальном выходе блока 3 математической обработки получают информацию о выявленных объектах, находящихся на разных расстояниях до удаленного высококонтрастного, динамически изменяющегося фона, в виде координат объектов на опорном изображении и поставленных им в соответствие расстояний до объектов (фиг.8).As a result, at the signal output of the mathematical processing unit 3, information is obtained about the detected objects located at different distances to a remote high-contrast, dynamically changing background, in the form of the coordinates of the objects in the reference image and the distances to the objects assigned to them (Fig. 8).

Реализация предлагаемого способа является вполне возможной, т.к. на сегодняшний день промышленностью освоены все основные компоненты оптической системы, регистратора и блока математической обработки информации.The implementation of the proposed method is quite possible, because Today, the industry has mastered all the main components of the optical system, the recorder and the mathematical processing unit.

Claims (4)

1. Способ селекции объектов на удаленном фоне, заключающийся в приеме и формировании опорного и сравниваемого изображений двумя идентичными видеосистемами, установленными на небольшом расстоянии между собой относительно удаленного фона, с параллельными главными оптическими осями, и одновременной регистрации обоих изображений, отличающийся тем, что изображения регистрируют двумя идентичными видеосистемами на основе многоэлементных высокоскоростных фотоприемников, например CMOS матриц, при этом формируют два разностных изображения, первое из которых формируют вычитанием сравниваемого изображения из опорного изображения, а второе разностное изображение - вычитанием опорного изображения из сравниваемого, обнуляют отрицательные значения в разностных изображениях, после чего координатам каждого ненулевого фрагмента на первом разностном изображении ставят в соответствие величину сдвига между указанным фрагментом и соответствующим ему фрагментом на втором разностном изображении, до максимального их совпадения в направлении параллактического смещения фона, если таковой фрагмент на втором разностном изображении в указанном направлении присутствует, аналогично координатам каждого ненулевого фрагмента на втором разностном изображении ставят в соответствие величину сдвига между указанным фрагментом и соответствующим ему фрагментом на первом разностном изображении, вычисляют расстояния до выявленных объектов по формуле R=L·A/Δi, где L - расстояние между центрами объективов видеосистем, А -расстояние от видеоматрицы до главной оптической оси объектива видеосистемы, Δi - величина параллактического сдвига i-го изображения объекта.1. The method of selecting objects on a remote background, which consists in receiving and forming the reference and compared images with two identical video systems installed at a small distance between themselves relative to the remote background, with parallel main optical axes, and simultaneously registering both images, characterized in that the images are recorded two identical video systems based on multi-element high-speed photodetectors, for example CMOS matrices, while two difference images are formed, the two of which are formed by subtracting the compared image from the reference image, and the second difference image by subtracting the reference image from the compared, zero the negative values in the difference images, after which the coordinates of each nonzero fragment in the first difference image are associated with the shift value between the specified fragment and the corresponding fragment in the second difference image, to the maximum coincidence in the direction of the parallactic background displacement, if A new fragment in the second difference image in the indicated direction is present, similarly to the coordinates of each nonzero fragment in the second difference image, the shift value between the indicated fragment and the corresponding fragment in the first difference image is associated, the distances to the detected objects are calculated by the formula R = L · A / Δ i, where L - distance between centers of the lenses of video systems, video matrix a is the distance from the lens to the main optical axis of the video system, Δ i - value with parallactic Whig i-th object image. 2. Способ селекции объектов на удаленном фоне по п.1, отличающийся тем, что перед получением разностных изображений сравниваемое изображение параллактически смещают на величину
Figure 00000007
относительно опорного изображения до максимального совпадения удаленного фона.
2. The method of selecting objects on a remote background according to claim 1, characterized in that before receiving the difference images, the compared image is parallactically shifted by
Figure 00000007
relative to the reference image until the remote background matches as much as possible.
3. Способ селекции объектов на удаленном фоне по п.1, отличающийся тем, что опорное и сравниваемое изображение до формирования разностных изображений выравнивают по яркости.3. The method of selecting objects on a remote background according to claim 1, characterized in that the reference and compared image prior to the formation of difference images are aligned in brightness. 4. Способ селекции объектов на удаленном фоне по п.1, отличающийся тем, что в разностных изображениях значения обнуляют с определенного уровня, соответствующего разбросу чувствительности фотоприемников видеосистем. 4. The method of selecting objects on a remote background according to claim 1, characterized in that in the difference images, the values are zeroed from a certain level corresponding to the sensitivity spread of the photodetectors of video systems.
RU2007141107/28A 2007-11-06 2007-11-06 Method of selecting objects on remote background RU2363018C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007141107/28A RU2363018C1 (en) 2007-11-06 2007-11-06 Method of selecting objects on remote background

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007141107/28A RU2363018C1 (en) 2007-11-06 2007-11-06 Method of selecting objects on remote background

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007141107A RU2007141107A (en) 2009-05-20
RU2363018C1 true RU2363018C1 (en) 2009-07-27

Family

ID=41021193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007141107/28A RU2363018C1 (en) 2007-11-06 2007-11-06 Method of selecting objects on remote background

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2363018C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498336C1 (en) * 2012-03-13 2013-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Method of selecting multiple objects according to range
RU2535631C2 (en) * 2013-03-13 2014-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Method of locating object in surrounding space
RU2536769C2 (en) * 2012-10-10 2014-12-27 Дмитрий Владимирович Смирнов Method and system for remote optical detection and location of object flying in stratosphere or at high altitude with supersonic speed based on vapour trail criteria of propulsion system thereof
RU2552123C2 (en) * 2013-10-22 2015-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Method of selecting objects on remote background
RU2689783C2 (en) * 2017-08-18 2019-05-29 Олег Валерьевич Егоров Method and system for long-range radio-electronic reconnaissance based on "track in atmosphere" "radio-insight" object flying in stratosphere with hypersonic speed
RU2703611C1 (en) * 2019-01-28 2019-10-21 Акционерное общество "Стелла-К" Method of producing stereoscopic images with a synthesized stereo base value
RU2760845C1 (en) * 2021-02-12 2021-11-30 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации Method for detecting and identifying targets characteristics based on registration and processing of rays from objects in observed space and device for its implementation

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498336C1 (en) * 2012-03-13 2013-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Method of selecting multiple objects according to range
RU2536769C2 (en) * 2012-10-10 2014-12-27 Дмитрий Владимирович Смирнов Method and system for remote optical detection and location of object flying in stratosphere or at high altitude with supersonic speed based on vapour trail criteria of propulsion system thereof
RU2535631C2 (en) * 2013-03-13 2014-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Method of locating object in surrounding space
RU2552123C2 (en) * 2013-10-22 2015-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Method of selecting objects on remote background
RU2689783C2 (en) * 2017-08-18 2019-05-29 Олег Валерьевич Егоров Method and system for long-range radio-electronic reconnaissance based on "track in atmosphere" "radio-insight" object flying in stratosphere with hypersonic speed
RU2703611C1 (en) * 2019-01-28 2019-10-21 Акционерное общество "Стелла-К" Method of producing stereoscopic images with a synthesized stereo base value
RU2760845C1 (en) * 2021-02-12 2021-11-30 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации Method for detecting and identifying targets characteristics based on registration and processing of rays from objects in observed space and device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007141107A (en) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2363018C1 (en) Method of selecting objects on remote background
EP2071280B1 (en) Normal information generating device and normal information generating method
KR102084535B1 (en) Defect inspection device, defect inspection method
CN105279772B (en) A kind of trackability method of discrimination of infrared sequence image
KR20090101356A (en) Defect detecting device, and defect detecting method
CN101819024B (en) Machine vision-based two-dimensional displacement detection method
US7769227B2 (en) Object detector
CN109883391B (en) Monocular distance measurement method based on digital imaging of microlens array
JP2018169341A (en) Oil film detection system and oil film detection method
TW202020728A (en) Method, apparatus and system for cell detection
US11004229B2 (en) Image measurement device, image measurement method, imaging device
CN104657702B (en) Eyeball arrangement for detecting, pupil method for detecting and iris discrimination method
Sabov et al. Identification and correction of flying pixels in range camera data
CN107392948B (en) Image registration method of amplitude-division real-time polarization imaging system
EP1947441B1 (en) Apparatus for determining positions of objects contained in a sample
JPH05215547A (en) Method for determining corresponding points between stereo images
CN110441315B (en) Electronic component testing apparatus and method
RU2446471C1 (en) Method for detecting moving objects and determining parameters thereof
RU2552123C2 (en) Method of selecting objects on remote background
JP2693586B2 (en) Image identification / tracking device
RU2331084C1 (en) Method of detecting objects
RU2315357C2 (en) Object detection method
JP2018138875A (en) Object approach detection device and object approach detection method
RU2483354C1 (en) Method for isolation of object in image
JPH11223516A (en) Three dimensional image pickup device