Способ формирования синтезированного изображения

(51)5 6 01 С 11/О ЗОб ТЕНИ ОПИСАН мметрия и ,; Недра,еЬща О О Изобретеншифровки изо вух и более из частка и може лексном деш меющих ра ал/шум. ие относитбражений ображенит быть испоифрированзличное ся к способам путем сравн и одного и тог льзовано при ии изображе отношение ения о же ком ний еа выч иэобр тройст ущест - схем исле- ажева,с влен а выОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИНТЕЗИРОВАННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изображение относится к способам расшифровки изображений путем сравнения двух и более изображений одного и того же участка местности и может быть использовано при комплексном дешифрировании изображений, имеющих различное отношение сигнал/шум. Сущность изобретения. по способу формирования оптимального по отношвнию сигнал/шум синтезированного издбражения от комплекса оптикоэлектронных систем с синхронным линейно-строчным сканированием, включающему Целью изобретения является иние производительности.На фиг,1 представлена схемния значений дисперсии шуманий инфракрасных систем для успомощью которого может быть оспредлагаемый способ; на фиг,2(в,.ъЖ оп 1 800266 А 1 совмещение исходных иэображений на общем экране устройства визуализации, измерение значения сигнала, вычисление и установку оптимальных значений коэффициентов для каждой из систем, вместо измерения непосредственно по изображениям производится аналитический расчет значения шума каждого пиксела (участка изображения) в каждой из систем, а определение сигнала производится для каждого пиксела в каждой из систем в виде разности измеряемых текущего и среднестатического значений уровня видеосигнала в каждой из систем. Данн ые операции позволя ют умен ьшить число получаемых на борту и обрабатываемых аэрофильмов, сократить сроки представления результатов дешифрирования, получить возможность передачи информации одновременно от нескольких систем по одному радиоканалу, а также оптимально синтезировать изображения вс го регистрируемого участка аэроландшафт без предварительного обнаружения объекчисления значений дисперсии шума изображений систем с фотоэмиссионным приемником излучения для устройства, с помощью которого может быть осуществлен предлагаемый способ; на фиг,3 - схема вычисления среднестатического значения уровня видеосигнала для устройства, с помощью которого может быть осуществлен предлагаемый способ; на фиг,4 - временная диаграмма, поясняющая работу схемы вычисления среднестатического значения уровня видеосигнала; на фиг.5 - схема, реализующая вычисление значений коэффициентов усиления для устройства, с помощьюкоторого может быть осуществлен предлагаемый способ; на фиг.6 - схема, реализующая установку коэффициентов и совмещение усиленных изображений на общем устройстве визуализации для устройства, с помощью которого может быть осуществлен предлагаемый способ,Предлагаемый способ реализует следующую последовательность операций,1, Вычисление шумов,Как известно, уровень шума изображения, сформированного иконической системой, определяется шумом ее приемника излучения. Преобладающий тип шумов, присущий используемым в различных иконических системах типовым приемникам излучения, известен, Известны также аналитические выражения для расчета уровня этих шумов, Так, например, для инфракрасных иконических систем с использованием в качестве приемников излучения фоторезисторов (например, приемников излучения на основе соединения СОНдТе) преобладающим является тепловой шум, а выражение для определения квадрата его среднеквадратического значения (дисперсии) имеет вид;М т=4 КбТЯп ЛеК п (В), (1) где Кб=1,38 10, Дж К - постоянная Больцмана;Т - температура приемника излучения,Яп - его сопротивление, Ом;Л е - полоса частот выходного сигнала приемника, Гц;Кпу - коэффициент усиления предусилител фотоприемного устройства.Для иконических систем с фотоэмиссионным приемником (телевизионных, лазерных), а также с приемниками, в которых используется явление фотопроводимости (например, на основе лавинных фотодиодов), преобладающим является дробовый шум. Величина дисперсии дробового шума опред 2 еляется следующим выражением:й 0=2 ей н Ь 1 е=2 еОВн Ь е (В), (2) где е= 1,6 10 , Кл - заряд электрона;1 - величина выходного тока приемника,А;Вн - сопротивление нагрузки, Ом;О - выходной сигнал фотоприемного устройства, В,Таким образом, зная некоторые исходные параметры иконических систем и величину уровня видеосигнала, можно аналитически определить величину шума для каждого пиксела каждой иконической системы,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фиг.1 представлена схема, с помощью которой может быть произведено вычисление значений дисперсии шума изображений, сформированных системами, для которых преобладающим является тепловой шум (для инфракрасных систем).На фиг,1 приняты следующие обозначения; 1 - задатчик единичного электрического сигнала; 2 - умножитель на постоянный коэффициент (4 Кб); 3 - множительное устройство; 4 - множительное устройство; 5 - множительное устройство; 6 - множительное устройство; 7 - задатчик значения Ь е;8 - задатчик значения Т; 9 - задатчик значения Я; 10 - квадратор; 11 - задатчик значения Кпу.На фиг,2 представлена схема, с помощью которой может быть произведено вычисление значений дисперсии шума изображений, сформированных системами, для которых преобладающим является дробовый шум (для телевизионных и лазерных систем). На вход схемы подается сигнал О с фотоприемного устройства.На фиг,2 приняты следующие обозначения; 1 - умножитель на постоянный коэффициент (2 е); 2 - множительное устройство; 3 - множительное устройство; 4 - задатчик значения Л 1 е, 5 - задатчик значения Вн.2. Определение величин сигналов.Распознавание объектов на изображениях производится по тоновому контрасту, т.е. по разности оптических плотностей изображения объекта и окружающего фона, Адекватной характеристикой оптической плотности изображения объекта (или произвольного пиксела) в видеосигнале является текущее значение уровня этого видеосигнала О, Для оптической плотности окружающего фона адекватной характеристикой в видеосигнале является среднестатическое значение уровня видеосигнала на участке этого видеосигнала, окружающем или непосредственно предшествующем текущему пикселу и превышающем размер пиксела на 1-2 порядка, Поэтому адекватной характеристикой тонового контраста в видеосигнале является разность этих величин, следовательно, величина сигнала Я для 1-й иконической системы определяется для каждого пиксела этой системы как разность текущего значения уровня видеосигнала и среднестатического значения уровня видеосигнала этой системы. На фиг.3 представлена схема, посредством которой может производиться вычисление среднестатического значения уровня видеосигнала иконической системы, 1800266На фиг,4 показана временная диаграмма, поясняющая работу схемы вычисления среднестатического значения уровня видеосигнала, Входной сигнал Ох равен текущего значению уровня видеосигнала. Он поступает на отрицательный вход компаратора 1 (см.фиг,3), где сравнивается с сигналом, поступающим с цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 2 и одновременно являющимся выходным сигналом схемы Овых. Исходным сигналом с ЦАП при включении схемы является некоторое произвольно заданное напряжение О, Если входной сигнал Овх отличен от Оз, то компаратор вырабатывает сигнал, который подается в схему управления счетчиком 3, а со схемы управления - на счетчик 4, который прибавляет к цифровому коду единицу, если ОвхОз, и вычитает единицу, если Оях( О 3. Затем цифровой код поступает в ЦАП, где преобразуется в аналоговый сигнал, который является выходным для всей схемы выделения среднестатического уровня сигнала, В то же время этот сигнал поступает на положительный вход компаратора для сравнения с текущим значением уровня видеосигнала. При этом независимо от амплитуды входного сигнала счетчик изменяет величину цифрового кода сигнала только на единицу, ЦАП настраивается таким образом, чтобы величина выходного сигнала, соответствующая единица в цифровом коде, была примерно на 2 порядка меньше динамического диапазона входного сигнала. На схему управления счетчиком от генератора 5 импульсов подается импульсный код положительных импульсов с периодом следования, равным времени формирования одного пиксела,Таким образом, значение сигнала для пиксела 1-й иконической системы равно:Я=Овх Овых (В), (3)3. Определение коэффициентов усиления пикселов.Известно, что при сложении видеосигналов суммируются сигналы и дисперсии шумов. Если каждое -е исходное изображение пиксела перед сложением усиливается с коэффициентом К то величина отношения сигнал/шум ц. в синтезированном изображении пиксела определяется следующим выражением;и=1 где Я, - величина сигнала в -м изображении;М - величина шума в 1-м изображении; и -- количество исходных изображений.Критерием оптимальности выбора коэффициентов усиления К является макси 5 мум отношения сигнал/шум в суммарномизображении.Исследование функции (4) на экстремумс применением известного математического аппарата позволяет получить оптималь 10 ные значения коэффициентов усиленияисходных изображений, Если при определении оптимальных значений коэффициентовК задаться условием, что сумма этих коэффициентов равна единице, т,е.15 и=1то выражение для определения коэффициента усиления в 1-м канале имеет следующий вид:иЯ;=1 иПри этих значениях коэффициентов усиления отношение сигнал/шум в синтезированном иэображении достигаетмаксимально возможного значения и определяется формулой, которую можно получить подстановкой выражения (5) ввыражение (4):На фиг,5 представлена схема вычисления, с помощью которого можно произвести расчет оптимальных по отношению сигнал/шум значений коэффициентов усиления каждого пикселя каждой системы для 40 последующего сложения усиленных пикселов при получении синтезированных изображений,На фиг,5 приняты следующие обозначе ния: 1 - приемник излучения иконическойсистемы с предусилителем (фотоприемное устройство); 2 - схема вычисления среднестатического значения уровня видеосигнала(см.фиг.3); 3 - умножитель на постоянный коэффициент (-1); 4 - сумматор; 5 - схема вычисления значения дисперсии шума (см,фиг.1 и 2); 6 - делитель; 7 - сумматор; 8 - делитель, Показанная пунктиром связь между фотоприемным устройством 1 и вычислителем 5 значения дисперсии шума имеет место для иконических систем, в которых преобладающим является дробовый шум (телевизионных, лазерных), 18002664, Установка коэффициентов усиления пикселов и совмещение исходных изображений на общем устройстве визуализации.На фиг.6 представлена схема устройства, реализующего эту операцию предлагаемого способа. На входы схемы подаются сигналы О с фотоприемных устройств, а также сигналы, соответствующие значениям коэффициентов усиления К из соответствующих вычислителей (см.фиг,1 и 2).На фиг.6 приняты следующие обозначения; 1 - множительное устройство; 2 - сумматор; 3 - устройство формирования видеосигнала для устройства отображения;4 - устройство отображения. В качестве устройства формирования видеосигнала и устройства отображения может быть использовано штатное оборудование используемых иконических систем,Использование предполагаемого способа даст возможность уменьшить число получаемых на борту и обрабатываемых аэрофильмов, сократить сроки представления результатов дешифрирования, передавать информацию одновременно от нескольких систем по одному радиоканалу,а также производить оптимальное синтезирование изображений не только одногопредварительно обнаруженного объекта, авсего регистрируемого участка аэроланд 5 шафта без предварительного обнаруженияобъекта,Формула изобретенияСпособ формирования синтезированного изображения, включающий поочеред 10 ное проецирование каждого исходногоизображения на экран через соответствующий канал, определение значений сигналаи шума, установку коэффициента усилениядля каждого канала и совмещение исходных15 изображений, отличающийся тем,что,с целью повышения производительности,значения сигнала и шума в каждом каналеопределяют для каждого участка изображения, соответствующего элементу разреше 20 ния канала с максимальным разрешением,дополнительно определяют среднестатическое значение уровня сигнала в каждом канале, а значение сигнала находят какразность измеренного текущего значения и25 среднестатического значения уровня сигнала для соответствующего канала,ектор А,Обруч Реда кто ственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Про Заказ 1156 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5