УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦВЕТНОСТИ ЭЛЕМЕНТА ЦЕЛИ В КОНТРОЛИРУЕМОЙ ЗОНЕ
A DEVICE FOR DETERMINING THE COLOR OF A TARGET ELEMENT IN A CONTROLLED AREA

Изобретение относится к технике оптического приборостроения и может быть использовано при разработке многоканальных обзорно-поисковых систем, осуществляющих обнаружение цели в контролируемой зоне, ее выделение на различных фонах, определение ее координат и цветности ее элементов и может найти применение в научных исследованиях, в системах компьютерного зрения.
Известен способ измерения цвета поверхности цвета и измеритель цвета поверхности (см. RU 2018793 С1, 30.08.1994), при котором измеряемую поверхность освещают тремя фиксированными и спектрально различными между собой излучениями света, и для каждого из этих излучений измеряют трехкомпонентный вектор координат цвета излучений, рассеянных измеряемой поверхностью, после чего вычисляют компоненты матрицы цвета из системы приведенных линейных уравнений. Измеритель цвета поверхности содержит узел освещения измеряемой поверхности, обеспечивающий создание трех фиксированных и спектрально различных излучений света, узел измерения трех трехкомпонентных векторов координат цвета излучений, рассеянных измеряемой поверхностью, и узел вычисления матрицы цвета.
Недостатком этого известного способа можно считать сложность процедуры вычисления компонентов матрицы цвета из системы линейных уравнений, по которым судят о цвете измеряемой поверхности, а также конструктивную сложность при практической реализации этого способа.
Наиболее близким техническим решением по предлагаемому является принятый автором за прототип многоканальная система наведения, использующая эталонное изображение (см. RU 2401410 С1, 10.10.2010). Данная система содержит телевизионный канал обнаружения, лазерный дальномер, источник излучения, два плоских зеркала, два объектива, инфракрасный канал обнаружения, сканирующее плоское зеркало, N -элементный фотоприемник, аналогово-цифровой преобразователь, датчик положения сканирующего зеркала, электронный ключ, блок формирования матрицы исходного изображения, блок определения элементов матрицы результирующего изображения, блок оценки коэффициентов линейного преобразования, блок вычисления критериальной функции, блок выбора минимального значения критериальной функции. В этом техническом решении достоверность распознавания изображения цели путем обеспечения независимости эталона от условий ее наблюдения, осуществляется с помощью корреляционно-экстремальной обработки видеоинформации, включающей в себя три этапа: предварительная обработка изображений; вычисление значений критериальной функции; поиск экстремума критериальной функции.
Недостатком этой системы наведения является отсутствие возможности определения цветности элемента цели в контролируемой зоне.
Техническим результатом заявляемого устройства является расширение функциональной возможности определения цветности элемента цели в контролируемой зоне.
Технический результат достигается тем, в устройство для определения цветности элемента цели в контролируемой зоне, содержащее многоканальную систему наведения, использующую эталонное изображение и определяющую распознавание изображения цели путем обеспечения независимости эталона от условий ее наблюдения, введены источник питания постоянного тока, первый и второй преобразователи, блок вычитания, источник электромагнитных колебаний с варакторной перестройкой частоты, проградуированный блок по цветности, выполненный в виде электронного аналогового прибора со шкалой и делением о соответствии длины волны и цветности, индикатор и блок обратной связи с возможностью регулирования питающего напряжения на вводе варактолра источника электромагнитных колебаний, причем выход многоканальной системы наведения соединен с входом первого преобразователя, выход последнего подключен к первому входу блока вычитания, выход блока вычитания соединен с входами индикатора и блока обратной связи, выход блока обратной связи соединен с вводом питания варактора источника электромагнитных колебаний, ввод питания которого подключен к источнику питания постоянного тока, вывод энергии источника электромагнитных колебаний соединен с входом второго преобразователя, выход последнего соединен с вторым входом блока вычитания и входом проградуированного блока по цветности.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, на основе слежения за нулевым значением двух разностных сигналов, соответствующих текущей величине исследуемой длины волны и значению опорной длины волны, может быть автоматически определена цветность элемента цели в контролируемой зоне.
Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу определения цветности элемента цели в контролируемой зоне путем слежения за нулевым значением двух разностных сигналов, соответствующих текущей величине исследуемой длины волны и значению опорной длины волны, т.е. расширить функциональную возможность устройства.
На чертеже приведена функциональная схема устройства, принцип работы которого основывается на волновой теории цветности луча от его длины волны или частоты колебаний.
Устройство содержит многоканальную систему наведения 1, первый преобразователь 2, второй преобразователь 3, блок вычитания 4, источник электромагнитных колебаний с варакторной перестройкой частоты 5, блок питания постоянного тока 6, индикатор 7, блок обратной связи 8 и проградуированный блок по цветности 9, выполненный в виде электронного аналогового прибора со шкалой и делением о соответствии длины волны и цветности.
т
о
о
о
т
о
о
т
о
т.
т
т
о
т
о
т
Устройство работает следующим образом. Исследуемый сигнал по цветности элемента цели с выхода многоканальной системы наведения 1 поступает на вход первого преобразователя 2, осуществляющего преобразование частоты этого сигнала в длину волны. С выхода этого блока, сигнал, характеризующий текущее значение контролируемой длины волны λ, далее направляется на первый вход блока вычитания 4. Одновременно с этим, на второй вход блока вычитания с выхода второго преобразователя 3 поступает сигнал, соответствующий величине опорной длины волны λ. В рассматриваемом случае для формирования λ, после подачи питания от блока питания постоянного тока 6 на источник электромагнитных колебаний с варакторной перестройкой частоты 5 (клемма ввода питания источника электромагнитных колебаний), генерируемые источником электромагнитные колебания (клемма вывода энергии источника электромагнитных колебаний), направляют на вход второго преобразователя, в котором после преобразования частоты в длину волны, на его выходе возникает сигнал, характеризующий длину волны λ. Поступление двух этих сигналов на первый и второй входы блока вычитания, соответствующих параметрам λ и λ, приводит к тому, что на выходе этого блока образуется их разность Δλ. Пусть λ>λ, тогда Δλ=λ-λ Согласно принципу работы предлагаемого технического решения, разностной управляемый сигнал со знаком плюс в этом случае, связанной с Δλ, отражается в индикаторе 7 и одновременно, он поступает на вход блока обратной связи 8. В данном случае, так как этот блок выходом связан с вводом питания варактора источника электромагнитных колебаний, то воздействием разностного сигнала можно перестроить частоту источника электромагнитных колебаний в сторону их увеличения. Следовательно, в данном случае увеличение частоты источника электромагнитных колебаний приведет однозначному к уменьшению опорной длины волны во втором преобразователе. В результате на выходе блока вычитания, при поступлении на его входы сигнала с длиной волны λ и сигнала с изменяющейся (укорачивание) длиной волны из- за увеличения частоты источника электромагнитных колебаний, можно достичь нулевого сигнала (показание индикатора), характеризующего равенства параметров λ и λ. При этом следует отметить, перестройка по частоте источника электромагнитных колебаний будет приостанавливаться. Ввиду того, что выход второго преобразователя одновременно соединен с входом проградуированного блока по цветности 9, фиксация в этом блоке длины волны при равенстве λ=λ даст возможность определить цветность элемента целы, излучающего электромагнитные колебания с длиной волны λ.
о
т
о
т
При λ<λ на выходе блока вычитания получится разностной сигнал со знаком минус и перестройка источника электромагнитных колебаний произойдет в сторону уменьшения их частоты, т.е. увеличения опорной длины волны. В итоге все этого, по показаниям проградуированного блока по цветности можно получить информацию об измененной цветности элемента цели. При работе предлагаемого устройства возможно наличие в блоке вычитания равенства λ=λ, не требующего перестройки частоты источника электромагнитных колебаний в одну или другую сторону. В таком случае автоматически может быть оценена цветность исследуемого элемента цели.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении благодаря процедурам, предусматривающим слежение за нулевым значением опорной и исследуемой длин электромагнитных волн и перестройку частоты электромагнитных колебаний, характеризующей опорную длину волны, можно обеспечить определение цветности элемента цели в контролируемой зоне.
Предлагаемое устройство помимо его применения в навигации, успешно может быть использовано в металлургии как основное средство для выявления физических свойств компонентов металлов при их плавке.