ПАНОРАМНАЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА

Система относится к панорамным оптико-электронным системам (ПОЭС) видеонаблюдения и может быть использована для формирования видеоизображения окружающего пространства и обнаружения в заданном телесном угле объектов с определением расстояния до них.
Известна система по патенту US 5990934 «Method and system for panoramic viewing», 1999 г., МПК G02B 13/06 и др., содержащая четыре камеры, обеспечивающие 360-градусный обзор наблюдаемой области посредством пирамидообразного элемента, поверхности которого являются отражающими изображения с четырех различных направлений. Каждая камера расположена так, чтобы получать отраженное изображение от одной из отражающих сторон пирамиды. Камеры расположены так, что они имеют общий виртуальный оптический центр. Пиксельные данные от камер сохраняется в памяти, и данные селективно извлекаются из памяти для просмотра на основе пользовательского ввода. Недостатком конструкции является невозможность определения дальности до выделенного объекта.
Известна система по патенту US 6195204 «Compact high resolution panoramic viewing system», МПК G02B 27/14, 2001 г., являющаяся развитием системы US 5539483, характеризующаяся компактностью, высоким разрешением, всенаправленностью при общем виртуальном оптическом центре отражающих поверхностей, составленных в пирамиды, которые могут быть размещены как вложенные или как совмещенные своими основаниями. Недостатками конструкции являются сложность и невозможность определения дальности до выделенного объекта.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является конструкция по патенту RU 420774 «Способ для определения местонахождения объекта в окружающем пространстве и панорамная аппаратура для реализации способа», МПК G02B 13/06, 2011 г., содержащая выпуклое зеркало со светоотражающей поверхностью, охватывающей круговой обзор контролируемого пространства в заданном телесном угле и образованной двумя телами вращения, переходящими одно в другое, оптическую систему переноса, многоэлементный фотоприемник и устройство регистрации и обработки полученного изображения. Тела вращения имеют общую ось вращения, совмещенную с главной оптической осью объектива оптической системы переноса изображения. Геометрические параметры тел вращения обеспечивают отображение на плоскости фотоприемника двух разноракурсных панорамных изображений, что обеспечивает возможность определения дальности до выделенного объекта.
Недостатком конструкции является сложность изготовления, юстировки и обслуживания выпуклого зеркала со светоотражающей поверхностью, образованного двумя телами вращения.
Задачей изобретения является упрощение конструкции при сохранении возможности определения дальности до наблюдаемого объекта.
Решение задачи достигается тем, что в панорамную оптико-электронную систему для определения местонахождения объекта в окружающем пространстве, содержащую зеркало со светоотражающей поверхностью, охватывающей круговой обзор контролируемого пространства в заданном телесном угле Θ, многоэлементный фотоприемник, оптическое устройство переноса отраженного от зеркала панорамного изображения на плоскость многоэлементного фотоприемника и устройство регистрации и обработки полученного изображения, введены для формирования светоотражающей поверхности зеркала два правильных пирамидальных тела, переходящих одно в другое, с общей осью, совмещенной с главной оптической осью объектива оптического устройства переноса изображения, геометрические параметры которых обеспечивают отображение на плоскости фотоприемника двух разноракурсных панорамных изображений наблюдаемого участка пространства, причем, светоотражающая поверхность зеркала образована двумя боковыми поверхностями правильных пирамидальных тел: с углом δ между боковыми ребрами каждой грани и с углом ε между боковыми ребрами каждой грани, причем обе пирамидальные поверхности обращены своими вершинами к входной апертуре оптического устройства переноса изображения, а вершина пирамидальной поверхности с меньшим углом δ смещена ближе к входной апертуре оптического устройства переноса изображения, чем вторая с большим углом ε.
Технический результат состоит в упрощении конструкции и повышении технологичности и ремонтопригодности за счет замены формы светоотражающей поверхности вида тел вращения на пирамидальные формы, однако при сохранении возможности определения дальности до наблюдаемого объекта за счет обеспечения отображения на плоскости фотоприемника двух разноракурсных изображений, составляющих панорамную стереопару.
На фиг. 1 представлена структура системы с пояснением принципа формирования панорамной стереопары на примере изображения вида со стороны одной из граней четырехгранного пирамидального составного зеркала.
Система содержит пирамидальное составное зеркало 1, оптическое устройство 2 переноса изображения и многоэлементный фотоприемник 3, расположенные по главной оптической оси системы (ГОО), а также блок 4 математической обработки зарегистрированного изображения.
Светоотражающая поверхность зеркала 1 формируется двумя правильными пирамидальными 4-гранными телами H1 и H2, переходящими одно в другое, с общей осью, совпадающей с главной оптической осью системы. Поверхность H1 с меньшим углом 6 между боковыми ребрами каждой грани и поверхность H2 с большим углом е между боковыми ребрами каждой грани обращены своими вершинами к входной апертуре оптического устройства 2 переноса изображения, причем, вершина поверхности H1 смещена ближе к входной апертуре оптического устройства 2, чем вершина поверхности H2. Этим обеспечивается круговой обзор контролируемого пространства в заданном телесном угле Θ.
Панорамная оптико-электронная система работает следующим образом. Наблюдаемый участок окружающего пространства в телесном угле Θ отражается поверхностями H1 и H2 зеркала 1 и в виде стереопары изображений, образующих панорамное стереоскопическое изображение, переносится оптическим устройством 2 переноса изображения на многоэлементный фотоприемник 3, сигнал с выхода которого поступает в блок 4 математической обработки зарегистрированного изображения.
Система может быть выполнена следующим образом.
Зеркало 1 может быть выполнено составным в целях обеспечения большей технологичности, для чего может состоять из двух отдельных деталей, каждая из которых содержит соответствующую светоотражающую поверхность H1 или H2, а детали закрепляются относительно друг друга с условием совмещения их осей с главной оптической осью системы, причем поверхности должны образовывать телесный угол Θ.
Оптическая система 2 переноса изображения наблюдаемого участка пространства на плоскость фотоприемника 3 может быть выполнена в виде линзового объектива. В качестве фотоприемника 3 может использоваться многоэлементный прибор с зарядовой связью (ПЗС матрица) или многоэлементный комплементарный металлооксидный полупроводник (КМОП матрица).
Конфигурация зеркала 1 и оптической системы 2 подобрана таким образом, чтобы весь падающий (в заданном телесном угле с круговым охватом 360 градусов) на зеркало 1 свет из окружающего пространства отражался от зеркала 1 и проходил через одну точку, например центр входной линзы объектива оптической системы 2. При этом формируемое зеркалом 1 и оптической системой 2 панорамное стереоскопическое изображение полностью отображается в плоскости многоэлементного фотоприемника 3.
Блок 4 математической обработки зарегистрированного изображения может быть выполнен в виде программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). Сигнальные входы блока 4 соединяются посредством электрической связи с сигнальными выходами фотоприемника 3.
Электропитание панорамной оптико-электронной системы может осуществляться по проводной электрической линии от отдельной системы энергоснабжения.