Устройство для считывания и обработки изображений объектов его варианты

(54) УСТРОЙСТВООБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕВАРИАНТЫ) ТЫВАНИЯ ИБЪЕКТОВ (ЕГО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Лаборатория аэрометодов Производственного геологического объеди" нения "Аэрогеология" и Ленинградский электротехнический институт связи им.проф.М.А. Бонч-Бруевича (72) Е.Г. Андреева, Н.И, Воскобойник Д.А. Гусев, Б.С. Глыбин, И.В.Терентьев и И.В, Васильев(57) Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам длясчитывания и обработки иэображенийобъектов, и может быть использованодля формирования и регистрации многоспектральных изображений участковземной поверхности. Цель изобретениясостоит в повышении быстродействияустройства. Поставленная цель достигается путем ускорения процесса изучения состояния объектов за счетсовмещения одной из самых сложныхпроцедур обработки изображений сцессом формирования изображенияобъектов, Благодаря этому задачатывания и обработки изображений ршается в реальном масштабе временкоррекцией направления полета по результатам прогнозирования. 2 с.и2 з.п. ф-лы. 7 ил.ка 17, на выходах фотоэлектрических преобразователей неподвижного диска появляются импульсы, временное расстояние между которыми соответствует расстоянию между спектральными составляющими, Эти импульсы подаются на входы электронных ключей 57 и последовательно их отпирают, В результате отсчетные значения у (т, с , ) в отсченьж 10 точках Ь) С й = 1,г), соответствующие г спектральным компонентам, подаются соответственно на первый вход умножителей 36, 37 и 38 блоблока 54. С выходов этих умножителей .15 напряжения произведений констант 86, Б Б, ( = 2, г), поступающих иэ мини-ЭВМ, на отсчетные значения подаются на интегратор 59, где накапливаются, в результате чего формиру ется напряжение Р, С второго входа блока 49 на интегратор 59 в моменты окончания элемента изображения с выхода синхронизатора 12 поступают импульсы гашения, Эти импульсы пос тупают на вход схемы установки нулевых начальных условий блока 59.(эта схема представляет собой, например, электронный ключ, отпирающийся в момент прихода импульса с блока 12 З 0 Электронный ключ замыкает накопительный элемент, например конденсатор, устанавливая нулевые начальные условия), Дальнейшие преобразования в блоке 4 аналогичны блоку 33. Нап ряжение Р оценки вероятности нахождения объекта подается через четвертый вход блока 50 на вход второго ана.аналого-цифрового преобразователя, входящего в блок 50, а на его другой 40 вход поступают синхронизирующие импульсы с блока 12 через первый вход блока 50, обеспечивающие его работу. Аналогичные напряжения поступают на преобразователь блока 11, что обес печивает контроль результатов прогнозирования с помощью дисплейного процессора 13.Формула изобретения 501, Устройство для считывания и обработки изображений объектов, содержащее фокусирующую систему, входы которой подключены к соответствующим выходам блока управления и оптически связаны с одним выходом блока сканирования и с входамиматрицы оптических преобразователей, выходы которых оптически связаны с входами соответствующих расширителей, аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу блока регистрации, интерференционные фильтры, входы которых оптически связаны с выходами соответствующих расширителей, а выходы оптически связаны с входами соответствующих фотоэлектрических нреобразователей, выходы которых подключены к соответствующим входам блока суммирования, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит блок согласования, входы группы которого подключены к выходу соответствующих фотоэлектрических преобразователей, а выход соединен с одним входом блока суммирования, выход которого подключен к одному входу блока согласования и к одному входу аналого-цифрового преобразователя, синхронизатор, вход которого соединен с другим выходом блока сканирования, а выход подключен к другому входу блока согласования и к другому входу аналого-цифрового преобразователя, входы группы которого соединены с выходами соответствующих фотоэлектрических преобразователей, и вычислительные блоки, входы и выходы которых подключены к соответствующим выходам и входам блока согласования.2, Устройство для считывания и обработки изображений объектов, содержащее фокусирующую систему, входы которой соединены с соответствующими выходами блока управления и оптически связаныс одним выходом первого блока сканирования, фотоэлектрические преобразователи, выходы которых подключены к соответствующим входам блока суммирования, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом блока регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит синхронизаторы, входы которых соединены с соответствующими выходами первого блока сканирования, а выходы подключенЫ к первому и второму входам аналого-цифрового преобразователя, блок согласования, входы которого соединены с выходами синхронизаторов и блока суммирования, а выход подключен к одному входу блока суммирования, другие входы которого соединены с9 12804 соответствующими выходами первого блока сканирования и первого синхронизатора, вычислительные блоки, входы и выходы которых подключены к соответствующим выходам и входам 5 блока согласования, и втброй блок сканирования, один вход которого соединен с соответствующим выходом первого блока сканирования, другой оптически связан с выходом Фокусирующей 10 системы, а выход оптически связан с входами фотоэлектрических преобразователей, выход одного из которых подключен к соответствующему входу блока согласования и к третьему входу 15 аналого-цифрового преобразователя, четвертый вход которого соединен с выходом блока суммирования.3, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок сум 09 20мирования содержит последовательносоединенные узел дифференцирования,входы которого являются входамигруппы блока, и узел определения вероятностей, другой вход которого является входом блока, а выход является выходом блока. Устройство по и, 2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок суммирования содержит последовательно соединенные узле дифференцирования, входы которогоявляются входами группы блока, коммутатор, другой вход которого является первым входом блока, и узел определения вероятности, другие входы которого являются вторым и третьим входами блока, а выход является выходом блока.1280409 и Редактор М. Дылын Тираж 671 Подписи Государственного комитета ССС елам изобретений и открытий ва, Ж,Раушская наб д. 4/5 ктная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул Заказ 7053/44 ВНИИПИ по 113035, Мос1280409 2бретение относится к технике лого-циАрового преобразователя 6, ия природных ресурсов Земли. синхронизатор 12, вход которого со" онными методами, в частности единен с другим выходом блока 3 скасъемочной и счетно-решающей нирования, а выход подключен к друе, предназначенной для форми гому входу блока 1 1 согласования и я и регистрации многоспектраль- к другому входу аналого-циФрового ображений участков земной по- преобразователя 6, входы группы кости, а также для прогнозирова- торого соединены с выходами соответполете расположения объектов, ствующих фотоэлектрических преобраь изобретения - повышение быст эователей 9; и вычислительные блотвия, уменьшение времени и сто- ки 13 и 14, входы и выходы которых проведения работ за счет опе- подключены к соответствующим выхоого прогнозирования объектов дам и входам блока 11 согласования. Изоизучендистацик аэротехникрованиных изверхнония вЦелродейсимостиративнна борту летательного аппарата и оперативной коррекции направления полета по результатам прогнозирования.На Фиг. 1 представлена блок-схема первого варианта устройства; на Аиг.2- схема дифференцирующего узла устройства по первому варианту; на Аиг.3 - 20 схема узла определения вероятности для устройства по первому варианту;на Аиг, 4 - блок-схема второго варианта устройства; на Аиг. 5 - схема дифференцирующего узла по второму ва рианту; на Аию. 6 - схема коммутатора для второго варианта устройства; на.фиг, 7 - схема узла определения вероятности для второго варианта устройства,30 Схема устройства по первому варианту (Фиг. 1) содержит Фокусирующую систему 1, входы которой подключены к соответствующим выходам блока 2 управления и оптически связаны с одним выходом блока 3 сканирования и с входами матрицы 4 оптических преобразователей, выходы которых оптически связаны с входами соответству ющих расширителей 5, аналого-цифровой преобразователь 6, выход которого подключен к входу блока 7 регистрации, интерференционные Аильтры 8, входы которых оптически связаны с 45 вьмодами соответствующих расширителей 5, а выходы оптически связаны с входами соответствующих Фотоэлектрических преобразователей 9, вьмоды которых подключены к соответствующим входам блока 10 сум,пирования. В схему входит также блок 11 согласования, входы группы которого подключены к выходу соответствующих Аотоэлектрических преобразователей 9, а выход соединен с одним входом бло". ка 10 суммирования, выход которого подключен к одному входу блока 11 согласования и к одному входу анаБлок 3 сканирования состоит издвигателя 15, связанного через редуктор 16 с многогранным зеркальнымбарабаном 17, который оптически связан с фокусирующей системой 1 (выходблока 3 сканирования). В состав блока 3 входят также блок 18 для согласования скорости сканирования соскоростью аппарата (не показан) ивысотой полета, вырабатывающий сигналы, пропорциональные величине отношения скорости полета Ч к высотеполета Н; блок 19 сравнения, входкоторого соединен с выходом блока 18,тахогенератор 20, выход которого связан с двигателем 15, а выход подключен к блоку 19, выход которого соединен с управляющей обмоткой двигателя 15,Фокусирующая система 1 состоитиз объектива 21 (вход блока 1), диафрагмы 22 с регулируемым отверстием,расположенным в передней фокальнойплоскости оптической системы с переменным увеличением, состоящей из линз23 и 24, в задней фокальной плоскости которой размещена матрица еветоводов с четырьмя элементами, составляющая матрицу 4 оптических преобразователей, выходы которых соединены ссоответствующими расширителями 5 светового пучка, например, выполненнымив виде системы полупрозрачных зеркал.Каждый расширитель 5 светового пучкасоединен со своим блоком 8 интерференционных Аильтров 25, число которых равно числу регистрируемых спектральных каналов т. На Фиг. 1 интерференционные фильтры 25, входящиев блоки 8, показаны только для одного блока 8. Каждый фильтр 25 состыкован со своим фотоэлектрическим преобразователем (входы блока 9), например ФЭП, с усилителем, которые обозначены цифрой 26 и г ветвей которых1280409 3составляют блок 9 Фотоэлектрическихпреобразователей, выходы которых являются выходами блока 9.Блок. 2 управления Фокусирующейсистемы 1 выполнен в виде вала 27,на котором размещен кулачок 28, кинематически связанный с диафрагмой22, и две винтовые пары 29 и 30, кинематически связанные с линзами 23и 24, На валу укреплена поворотная 10.рукоятка 31 с отсчетным лимбом,Аналого-цифровой преобразователь6 состоит из (г+1) преобразователей аналог-цифраВход одного преоб разователя подключен к выходу блока 1510 суммирования, а входы группы изг преобразователей подключены к выходам соответствующих фотоэлектрических преобразователей 9На вторые входы (г+1) преобразователей 20подключен выход синхронизатора 12,а выходы преобразователей являютсявыходами блока 6.Синхронизатор 12 представляетсобой подвижный диск, механически 25через редуктор связанный с валом 17.На диск нанесены группы щелей. Числощелей в группе равно количеству элементов в строке изображения. Щельосвещается источником света. По другую сторону диска располагается фотоэлектрический преобразователь, выход которого является выходом блока 12.Вычислительные блоки 13 и 14 иблок 11 служат для ввода, обработки,отображения информации и управленияблоком 10 при работе в реальном масштабе времени, Блок 13 служит дляввода и отображения информации, пред ставляет дисплейный процессор и выполняется, например, в виде интерактивной системы "Периколор" фирмы"Ньюмелек". Блок 14 служит для обработки информации и вместе с блоком11 - для формирования управляющихнапряжений для блока 10, Он представляет собой ЭВМ типа СМ-З,СМ, Блок 11 согласования является аппаратурой КАМАК, связывающейблоки 13, 14 и 10.1 Блок 10 суммирования, например,представляет собой последовательносоединенные узел 32 дифференцирования и узел 33 определения вероятности, один из входов которого подключен к блоку 11, а выход узла 33 является выходом блока 10,4Узел 32 (Фиг, 2) состоит из г идентичных сумматоров 34, каждый из которых соответствует спектральному диапазону с номером (1=1,г), Два выхода 1-го сумматора подключены к выходам 1-х блоков 26, входящих в состав блоков 9 и соответствующих первому и третьему световоду блока 4 (отсчет световодов проводится против часовой стрелки со стороны Фокусирующей системы 1), Вторые два входа 1-го сумматора подключены к выходам усилителей 35, входы которых соединены с выходами 1-х блоков 26, входящих в состав блоков 9, соответствующих второму и четвертому световоду. г выходов сумматоров 34 подключены к входам узла 33 определения вероятности. Узел 33 состоит из первого умножителя 36, (г) вторых умножителей 37, третьего 38, четвертого 39 и пятого 40 умножитейей, первого 41 и второго 42 сумматоров, усилителя 43, антилогарифмического блока 44, устройства 45 деления и источника 46 напряжения. Первые входы каждого из умножителей 36, 37 и 38 подключены к выходам узла 32 и являются входами блока 33, а вторые входы этих умножителей соединены с г выходами согласующего блока 11 и являются г другими входа- ми блока 33, а выходы блоков 36, 37 и 38 подключены к входам первого сумматора 41 (г+1)-й вход сумматора 41 соединен с (г+1)-м выходом блока 11 и является (г+1)-м другим входом блока 33. Выход сумматора 4 1 соединен через усилитель 43 с входом антилогарифмического блока 44, выход которого соединен с первым входом четчетвертого умножителя 39, второй вход вход которого соединен с (г+2) -м выходом блока 11 и является (г+2)-м другим входом блока 33. Выход умно- жителя 39 соединен с входом второго сумматора 42, второй вход которого подключен к блоку 46. Выход блока 42 соединен с входом устройства 45 деления, выход которого подключен к первому входу умножителя 40, второй вход которого подключен к (г+3)-му выходу блока 11 и является (г+3)-м другим входом блока 33. Выход блока 40 является выходом блока ЗЗ.Устройство по первому варианту имеет два режима работы: режим обучения с помощью дисплейного процессора и мини-ЭВМ и прогнозирования128 в пределах кадра дисплея; режим прогнозирования объекта с помощью оптоэлектронных блоков в реальном времени.Режим обучения с помощью дисплейного процессора и мини-ЭВМ и прогнозирование в пределах кадра дисплея.При вращении зеркального барабана 17 отраженное от местности солнечное излучения отражается от его грани и через объектив 2 1, диафрагму 22 и линзы 23 и 24, образующие оптическую систему с переменным увеличением, попадает на матрицу 4 оптических преобразователей. С помощью рукоятки 3 1 с отсчетным лимбом вращается вал 27. При этом кулачок 28, связанный с механизмом раскрытия диафрагмы 22, регулирует отверстие диафрагмы 22 и этим устанавливает область анализируемого участка местности. При этом устанавливается требуемое разрешение на местности. Чем больше угловые размеры объекта, тем меньше требуемое разрешение, так как при этом в большей степени подавляются мешающие высокочастотные факторы, Одновременно автоматически с помощью винтовых пар 29 и 30 устанавливается положение линз 23 и 24 системы с переменным увеличением. При этом анализируемое изображение участка местности независимо от его размеров перекрывает всю площадь матрицы 4 световодов оптических преобразователей, а положение фокальных плоскостей оптической системы с переменным увеличением остается неизменным и располагается ь плоскости диафрагмы 22 и поверхности матрицы 4 световодов блоблока, С выходов каждого световода свет поступает на свой расширитель 5 светового пучка, который распределяет энергию этого пучка на г интерференционных фильтров 25, составляющих блок 8. С выхода каждого интерференционного фильтра 25 свет соответствующей узкой спектральной области попадает на электрические преобразователи 26 блоков 9, В результате пучок света от каждого из четырех элементов изображения, Фокусируемого на матрицу 4 световодов блока, разлагается на г спектральных составляющих, определяемых шириной полосы пропускания интерференционньж Фильтров 25, и преобразуется в электрические сигналы. На первый вход каждого 0409 оиз г преобразователей блока 6 поступают сигналы с соответствующего выхода одного иэ фотоэлектрических преобразователей 26. На другой вход каждого из г преобразователей блока 6поступают сигналы с выхода первогосинхронизатора 12. Подвижный дисксинхронизатора 12, связанный черезредуктор с валом блока 17, вращаетЮ ся, в результате .чего свет от источника проходит через щели диска, преобразуясь в электрические сигналы вфотоэлектрическом преобразователеблока 12, Последовательность импульсов, соответствующих окончанию элементов строки, синхронизирует работуг преобразователей блока 6, с выходов которых двоичные последовательности, соответствующие кодовым ком 20 бинациям дискретных отсчетов, поступают в блок 7 регистрации (например,магнитофон),Кроме того, аналогичные напряже ния поступают на устройство 11 согласования (на аналого-цифровые преобразователи, входящие в состав аппаратуры КАМАК). В результате этогочерез устройство 11 согласования 30 напряжение с выхода блока 9 поступает на экран дисплейного процессора13. Развертка иэображения по строкеосуществляется вращением зеркального барабана 17. Сканирование в напЗ 5 равлении полета осуществляется засчет поступательного движения летательного аппарата. Для исключенияискажений, связанных с переналожением строк или их пропуском, напря жение, пропорциональное отношениюскорости полета Ч к его высоте Н, свыхода блока 18 подается на входблока 19 сравнения, на второй входкоторого подается также сигнал та хогенератора 20, (Блок 18 являетсяустройством деления, на входы которого подаются сигналы с бортовыхприборов скорости Ч и высоты полетаН. Блок сравнения является суммато ром, один вход которого подключаетсячерез усилитель с коэффициентом усиления (-1), что обеспечивает выполнение операции вычитания). С выходаблока 19 сравнения сигнал рассогла сования поступает на управляющую обмотку двигателя 15, в результатечего скорость вращения сканера 17согласуется с отношением Ч/Н. Оператор, наблюдая на экране дисплейного(1) 50 процессора изображение местности, корректирует направление полета таким образом, чтобы выбранные им обучающие объекты попали в кадр дисплея процессора 13, После этого он фиксирует выбранный им кадр на экране и в памяти дисплейного процессора и назначает с помощью средств дисплейного процессора (в системе "Периколор, например это трэк-болл) облас .ти обучения, т,е. выделяет эти области, присваивает каждой точке области значение вероятности нахождения объекта, затем всему изображению не, входящему в области обучения, присва иваются одинаковые значения, не равные назначенным в областях обучения (для различения областей программой мини-ЭВМ), После этого г спектральных составляющих иэображения, соот ветствующие. кадру дисплея, оператор направляет из памяти дисплейного процессора 13 и с его экрана через блок 11 в мини-ЭВГ 1 14. Самообучающийся алгоритм, реализованный на мини-ЭВМ, 25 проводит прогнозирование расположения объекта для выбранного кадра дисплея и определяет значения постоянных напряжений, подаваемых с помощью мини-ЭВМ 14 и согласующего бло ка 11 (цифроаналоговые преобразователи КАМАК) на другие входы блока 33 для прогнозирования в реальном масштабе времени.Алгоритм прогнозирования объекта в пределах кадра дисплея можно построить разными способами (это разнообразие связано с возможностью применения нескольких математических моделей при описании одного явления, 40 а также различной степенью приближения к оптимальному решению при выбранной модели). Ниже приводится один из примеров 15 алгоритма прогнозирования объекта в пределах кадра,цисплея с помощью со- отношения Р - переходная вероятность иэ к 1точки К области обучения с координатами й, ,в текущую точку Г с координатами с, (при условии выполнения гипотезы 1 о присутствии объекта в точке К) определяется следующим образом Р (ь,)я(у /у)+Р 1 г (ь,) а(у, /у) Р 1 г (ьс 1) Яг Ьд /Ук)1+ --------- Рн (ь ) и, (у/ук) расстояние между точками оси Г;вероятность выполнения гипотезы 1 о наличии объекта в точке К, если объект присутствует в точке К; - вероятность выполнения гипотезы 2 об отсутствииобъекта в точке 1, еслиобъект присутствует в точке К. Эти вероятности в предположении о наличии марковского свойства для потока событий определяются равенст- вом Р (ь)=Г+ -- (1-Й аг я к М УоС =а,г + аг 1 3 Ч = ехр ( фЬ,) где а, , а, - интенсивности переходов из состояний 1 в 2и обратно;Я(у /у) - плотность вероятностизначении вектора яркости у размерности ггде Р д,(У /Ук ) оценка вероятности присутствия объекта в текущейточке Г;количество точек в областиобучения алгоритма;константы, определяемые врежиме обучения в блоке,14; чения вектора яркости у размерности г, при условии, что в точкахи Г выполняется гипотеза 1;- плотность вероятностизначений вектора яркости р, если в точке К известен вектор яркос1 О Коэффициенты С, входящие в (1), могут быть определены различным образом, например из условия выполнения на обучающем множестве равенства(5) 91280409ти у , при условии, чточто в точке Г выполняется гипотеза 2, а вточке К - гипотеза 1.Для упрощения алгоритма обычно предполагают, что10где а (уЕ ) в .плотность вероятностизначений вектора яркости у в точке Епри выполнении гипотезы Р (Р=1,2) .Кроме того, при аппроксимации спектра экспоненциально коррелированным процессом при спектральном интервале между каналами, равном, отно шение в , входящее в (2), предо(уе)ставляется следующим образом:сй(Уе) Г Ь = ---- = ехр -- -, Р, , 20 Р 2 б=б - е 1(Г)ФР 1Фш; - математическое ожидание длядля -й спектральной компоненты при выполнении гипотезы Р (Р = 1,2).Параметры б,(3, шщ (й.=1,г) определяются по выделенным областям в 50 режиме обучения алгоритма, параметРы а, , а с 6 могут быть назначены из физических соображений (а /М, - априорная вероятность присутствия объекта, а, /О 1, - априорная вероятность отсутствия объекта, 4 - память системы, которая выбирается из условия затухания величины Ч в пределах предполагаемых размеров объекта). где Р - вероятности присутствияобъекта в точках обучающего пространства (обычноР = 1).Система 5) решается стандартными итерационными методами,Другим способом выбора С является, например, назначение всех Сравными нулю, за исключением одногокоэффициента, равного единице, соответствующего точке обучающего множества, наименее удаленной от текущей.Таким образом, в режиме обучения алгоритма на мини-ЭВМ определяются параметры б , 3, н (1=1,г;РР = 1, 2), Спри определении по(5). Затем проводится прогнозирование объекта в пределах кадра дисплеяв соответствии с (1), определяетсязначение вероятности нахождения объекобъекта в каждой точке кадра (строится изображение вероятности), которое по окончании работы программыпоступает во внешнюю память мини-ЭВМвместе с многоспектральными изображениями кадра.Режим прогнозирования объекта спомощью оптоэлектронных блоков в реальном времени,Электрические сигналы с 4 г выходов Фотоэлектрических преобразователей 26 поступают на входы дифференцирующего узла 32. Напряжениях И г) х (г+ Ьг 1 + с 1 г ) (2 = 1,г) с выходов 8-х фотоэлектрических преобразователей 26, блоков 9, соответствующих первому и третьему световоду, поступают навходы 2-го сумматора 34, а напряжения хр (г +ьг, т) хр (гф г + + Ь 1 ) ( Р = 1, г) с выходов Р-х фотоэлектрических преобразователей блоков 9, соответствующих второму и четвертому световоду, поступают на усилители 35, умножающие эти напряжения на константы (-1). (Отсчет световодов проводится против часовой стрелки со стороны оптической системы). С выходов 35 эти напряжения поступают на входы 1-го сумматора1 34, на выходе которого формируются напряжения у(С,Г 2) = х(С + + т2 + пг 2) хр(г, г 2 +тг 2) - хт, ( +(, г,) + х, (г, с 2) равные приращениям по простраственным координатам г , г (где (г расстояние между первым и вторым ау атакже между третьим и четвертым световодами, д Г 2 - расстояние между первым и четвертым, а также между .вторым и третьим световодами). Такое преобразование приближает входное поле х (Г(, г 2) к марковскому у(Гт,Г), что позволяет обоснованно применить блок 33 для определения вероятностей расположения объекта. г напряжений ур(,г ) (т.=1,г) с выходов блока 32 поступают на первые входы узла 33. Узел 33 определения вероятности определяет значение вероятности присутствия объекта в каждой точке в соответствии с выражениями (1) - (4) в предположении относительно большого удаления от областей обучения.В этом случае (опускаем индекс Г) алгоритм(1) - (4) представляется равенствами:А 1ЧР = СР С = сРф"ф 1+В Ьа 2Р з В = -Ь = ехр-- -а"22Р 8Я262 в 2 (32 ь=2,г) определяются в режиме самообучения алгоритма на ЭВМ. На вторые входы узла 33 подаются из ЭВМ 14 через блок 11 согласования (аппаратуру КАИАЕ) постоянные напряжения Б 6 Ят Я; (д = 2, г), Б , В С. С выхода узла 32 напряжение у поступает напервый вход первого умножителя 36, на второй вход которого с второго 2804092входа узла 33 поступает постояццоенапряжение Я 6 из минт-ЭВГ 14 черезсогласующий блок 11. Выходное напряжение блока 36, равное у, Б 6, поступает на вход сумматора 4 1, На первые входы вторых умножителей 37 поступают цапряжения у . у, с соответствующих выходов узла 32. Навторые входы этих блоков подаются10 из мини-ЭВМ 14 через согласующийблок 11 (г) постоянных напряжений,равных Б р Яд ,Напряжения1У Бя 2 у, БЯс выходов этихблоков подаются на первый сумматор15 41, На первый вход третьего умножителя 38 поступает от узла 32 напряжение у, а на второй вход блока 38подается из мини-ЭВМ 14 через согласующий блок 11 постоянное напряжение, 20 равное Б . С выхода блока 38 напряжение Бпоступает на вход сумматора 4 1. Кроме того, на вход сумматорма 41 подается постоянное напряжение Я из мини-ЭВМ 14 через сог ласующий блок 11. В результате суммирования входных напряжений на выходе сумматора 4 1 формируется напряжение Р, которое подается черезвзвешивающий на константу 1/2 усили тель 43 на вход антилогарифмического блока 44. Блок 44 формирует напряжение Ь, которое подается на первый вход четвертого умножителя 39,ца второй вход которого поступаетиз мини-ЭВМ 14 через согласующийблок 11 напряжение константы В,.Напряжение Ь подается на первый входсумматора 42, на второй вход которого подается также из блока 46 напря жение константы, равное 1. На выходесумматора 42 формируется напряжение(1+ВЬ), которое подается на входделителя 45, на выходе которого формируется напряжение Р. Это напряже ние подается на первый вход пятогоумножителя 40, на второй вход которого из мици-ЭВМ 14 через блок 11 согласования поступает напряжение константы С. В результате умножения на 50 выходе блока 40 Формируется напряжение оценки для вероятности Р нахождения объекта в заданной точке изоб 1ражения, которое поступает на входблока аналого-цифрового преобразова теля блока 6 и блока 11. На второйвход аналого-циФровых преобразователей блока 6 и 11 поступают также.синхронизирующие напряжения с блока12, С выходов преобразователей счастотой следования элементов в строке изображения двоичные последовательности поступают в блок 7 и через блок 11 на вход дисплейного процессора 13, Оператор анализирует изображение вероятности, подключая его к экрану дисплея, и в случае необходимости корректирует направление полета.Устройство по второму варианту 10 содержит ряд блоков, аналогичных первому варианту устройства с аналогичными связями, Такими блоками являются блоки 1-3, 7, 12-14. Отдельные блоки имеют несколько отли чающуюся структуру и (или) связи или являются новыми: второй блок 47 сканирования по спектру; блок 48 фотоэлектрических преобразователей, блок 49 суммирования, аналого-цифро вой преобразователь 50, второй синхронизатор 51, устройство 11 согласования, Второй блок 47 сканирования по спектру расположен за системой с переменным увеличением, механически через редуктор связан с блоком 17 и представляет собой прозрачный диск с нанесенным на нем прозрачным непрерывным по всей области спектра фильтром, выполненным, 30 например, в виде циркулярного интерференционного фильтра. Вал диска через редуктор соединен с валом блока 17, Блок 48 фотоэлектрических преобразователей состоит из четырех элементов, расположенных в фокусе оптической системы с переменным увеличением за блоком 47Четыре выхо.да блока подключены к входам группы блока 49 суммирования, а один из них 40 них подключен к входу устройства 11 согласования, а также к входу первого аналого-цифрового преобразователя, входящего в блок 50 и являющегося его третьим входом. 45Блок 49 суммирования содержит, например, последовательно соединенные узел 52 дифференцирования, входы которого являются входами группы блока, подключенными к выходам бло ка 48, коммутатор 53, другой вход которого является первым входом блока, соединенным механически через редуктор с блоком 17, и узел 54 определения вероятности, другие входы которого являются вторым и третьим входами блока, соединенными с синхронизатором 12 и блоком 11, а выход является выходом блока. Схема узла 52 дифференцирования изображена на фиг. 5. Блок 52 имеет в своем составе сумматор 55, первые входы которого соединены с выходами первого и третьего фотоэлектрических преобразователей, входящих в блок 48 (их нумерация проведена против часовой стрелки со стороны оптической системы), а два вторых входа соединены через усилители 56 с выходами второго и четвертого фотоэлектрических преобразователей с усилителями. Выход блока 55 является выходом блока 52. Другой вход коммутатора 53, являющийся первым входом блока 49, механически связан через редуктор с валом блока 17.Коммутатор 53 представлен на фиг. 6. Он состоит из г электронных ключей 57 и блока 58 управления ключами. Первые входы электронных ключей 57 подключены к входу коммутатора. 53, т.е. к выходу блока 52, а их выходы являются выходами блока 53 и подключены к входам блока 54. Блок 58 управления ключами 57 представляет собой два соосно расположенных диска (подвижный и неподвижный). На неподвижном диске расположены по окружности г фотоэлектрических преобразователя, выходы которых являются выходами блока 58. Подвижный диск связан через редуктор с валом блока 17. Эта связь является первым входом блока 49. Подвижный диск имеет прорези, расположенные по окружности, напротив которых закреплен источник света. Выход блока 54 соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя, входящего в блок 50 через его четвертый вход, а также с устройством 11 согласования, которое своими выходами подключено к другим входам блока 54, являющимся третьим входом блока 49.Блок 54 определения вероятности изображен на фиг. 7Структура этого блока в основном аналогична структуре и связям блока 33 (фиг. 1 и 3), однако умножители 36 - 38 своими первыми входами подключены к выходам коммутатора 53, а вместо сумматора 41 применен интегратор 59 с аналогичными связями, Интегратор 59 имеет также дополнительную связь с выходом первого синхронизатора 12 через второй вход блока 49. Выход блока 54 подключен к блоку 11 согласования и к входу второго преобразователя блока351280409 26аналого-цифрового преобразователя,являющегося четвертым входом блока50. Другой вход этого преобразователя подключен через первый вход блока50 к выходу первого синхронизатора12. Выход первого синхронизатора 12 менте строки располагается г имподключен также к устройству 11 сог- пульсов, соответствующих дискретизаласования. Другой вход первого ана- ции по спектральной составляющей)лого-цифрового преобразователя, входящего в блок 50, подключен к выходу вых преобразователей блоков 50 и 11.второго синхронизатора 51 через вто- С выхода первого преобразователя блорой вход блока 50, Выход блока 51 со- ка 50 двоичные последовательности,единен также с устройством 11 сог- соответствующие кодовым комбинациямласования. Вход второго синхронизатора 51 соединен через редуктор с 15валом блока 17. Блок 51 состоит иэдиска, связанного через редуктор сблоком 17. Диск имеет по окружностигруппы, состоящий из г щелей, соответствующих г спектральным компонентам. Диск снабжен источникомсвета и фотоэлектрическим преобразователем, выход которого являетсявыходом синхронизатора 51. рез щели диска, преобразуясь в электрические сигналы в фотоэлектрическом преобразователе блока 51Последовательность импульсов, соответствующих одному элементу строки (на элесинхронизирует работу аналого-цифро 10 дискретных отсчетов, поступают в блок зователя блока 11 напряжения поступает в блок 14, где программно преобразуется, из него выбирается последовательность, соответствующая выб:ранному спектральному каналу, которое передается (через блок 11) вблок 13 на экран дисплейного процессора. Дальнейший режим обучения ипрогнозирования в пределах кадрадисплейного процессора проходит аналогично первому варианту устройства,20Г25 Режим прогнозирования объекта с помощью оптоэлектронных блоков в реальном времени для этого варианта В устройстве по второму варианту блоки 1-3, 12, 7, 11, 13, 14 работают аналогично первому варианту. Некоторые отличия заключаются в поступающих на входы блока 11 напряжениях, а также в работе блоков 47-50.В режиме обучения с помощью дис" плейного процессора и мини-ЗВМ отраженное от местности солнечное излучение проходит через оптическую систему 1 и диск блока 47 сканирования по спектральной координате, Диск эа счет связи с валом блока 17 вращается с такой скоростью, что за время сканирования одного элеменЮ та в строке изображения на диске проходит весь участок циркулярного. фильтра. Окрашенный свет поступает на фотоэлектрические преобразователи (блок 48), с выходов которых нап-. ряжения поступают на вход блока 49, С одного из выходов блока 48 напряжение поступает через третий вход блока 50 на вход первого преобразователя,входящего в блок 50, и устройство 1 1 согласования (на преобразователь аналог-код КАИАК), на, другой вход преобразователей поступает синхрониэирующее напряжение с выхода второго синхронизатора 51. Подвижный диск синхронизатора 51, связанный через редуктор с валом блока 17, вращается, в результате чего свет от источника проходит чеустройства проходит следующим образом. С выходов блока 48 Фотоэлект-рических преобразователей напряжения поступают на вход дифференцирующего узла 52Приходящие от блока 48 напряжения х (с, й, с), где й, С пространственные координаты, с спектральная, соответствующие первому и третьему фотоэлектрическим пре образователям блока 48 (отсчет идетпротив часовой стрелки со стороны системы с переменным увеличением), поступают на сумматор 55 узла дифференцирования 52, напряжения х (, + 45 + "в ю у)э х (ф 2 + аф "э)фсоответствующие второму и четвертому фотоэлектрическим преобразователям, поступают на блок 55 через усилители 56, умножающие входное напряжение на (-1) . На выходе блока 55 формируется приращение по пространственным координатам у (С,Тз)х (Е,+де а+дс с ) х (с, 55 + х (СС , Сз), которое поступаетна вход коммутатора 53. В результате вращения подвижного диска блока 58 управления коммутатора 53, связанного через редуктор с валом бло