СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
METHOD FOR DETERMINING CENTER OF GRAVITY COORDINATES OF OPTICAL IMAGE

Изобретение относится к области обработки оптических сигналов и может быть использовано в оптико-электронных системах различного назначения.
Известен способ определения координат центра тяжести изображения [1], основанный на проецировании оптического сигнала объекта на фотоприемную матрицу, дискретизации оптического сигнала, преобразовании оптического сигнала в электрический сигнал Э(m : n), где  - число разложения по ортогональным осям матрицы, определении координат центра тяжести изображения относительно выбранной системы координат, при этом формируют из полученных электрических сигналов две группы дискретизированных и две группы интегральных сигналов.
Способ имеет следующие недостатки: достаточно большое время нахождения координат центра изображения, а также низкая точность оценки координат центра тяжести изображения, обусловленная наличием шумовой составляющей выходных сигналов, вызванной воздействием внутренних и внешних шумов и влияющих на пространственное распределение их величин.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения координат центра тяжести изображения [2], основанный на проецировании оптического сигнала объекта на фотоприемную матрицу, дискретизации оптического сигнала, преобразовании оптического сигнала в электрический сигнал, осуществлении поправки соответствующей аддитивной составляющей искажения изображения, корректировке обрабатываемых сигналов обратно пропорционально мультипликативной составляющей искажений и формирование групп взвешенных с весами обратными нелинейными искажениями фотоприемной матрицы строчных интегральных сигналов и на их основе определении координат центра тяжести изображения. Способ имеет следующие недостатки: достаточно большое время нахождения координат центра изображения, а также низкая точность оценки координат центра тяжести изображения, обусловленная наличием шумовой составляющей выходных сигналов, вызванной воздействием внутренних и внешних шумов и влияющих на пространственное распределение их величин.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности определения координат центра тяжести оптического изображения.
cp
j
лт
j
jγ
j
j
jγ
j
Технический результат достигается тем, что в известном способе определения координат центра тяжести оптического изображения, основанном на проецировании оптического сигнала на фотоприемную матрицу приемника размерам M×N фотоэлементов, координатной привязке номеров фотоэлементов, преобразовании оптического сигнала фотоприемной матрицей приемника в матрицу M×N выходных электрических сигналов, формируют среднее значение i выходных электрических сигналов как  где i - выходной электрический сигнал j-го фотоэлемента,  - номер фотоэлемента, определяют уровень порога для выходных электрических сигналов как  где Р - заданное значение вероятности ложной тревоги, Е() - выделение целой части из полученного значения в сторону уменьшения, осуществляют пороговую обработку выходных электрических сигналов фотоэлементов, если i≥γ, то формируют электрический сигнал j-го фотоэлемента как i=i, если i<γ, то формируют электрический сигнал j-го фотоэлемента как i=i=0, определяют номер фотоэлемента имеющего максимальный выходной сигнал как  а координаты центра тяжести изображения по координатам k-го фотоэлемента, отображают значение координат центра тяжести изображения.
Сущность изобретения заключается в пороговом ограничении выходных электрических сигналов, исключающей влияние части внутренних и внешних шумов на их пространственное распределение.
cp
На фигуре 1 представлена схема, поясняющая сущность способа (где: 1 -матричный фотоприемник, 2 - оптическое изображение на фотоматрице, 3 - вычислитель суммы, 4 - вычислитель порога, 5 - пороговое устройство, 6 - вычислитель координат цента тяжести изображения). В целом задача определения координат центра тяжести изображения в предлагаемом способе решается следующим образом. Осуществляют координатную привязку номеров фотоэлементов матрицы размера M×N матичного фотоприемника 1. Оптический сигнал проецируют в виде изображения 2 на матрицу фотоэлементов матичного фотоприемника 1 и преобразуют оптический сигнал в матрицу M×N выходных электрических сигналов. Выходные электрические сигналы поступают в вычислитель суммы 3, который формирует среднее значения их величин i
j
где i - выходной электрический сигнал j-го фотоэлемента;  - номер фотоэлемента.
cp
Средняя величина электрического сигнала i поступает в вычислитель порога 4, в котором определяют уровень порога для выходных электрических сигналов как
лт
где Р - заданное значение вероятности ложной тревоги, E() - выделение целой части из полученного значения в сторону уменьшения.
j
jγ
j
j
jγ
j
Сигнал уровня порога поступает в пороговые устройства 5, которые ограничивают уровень выходных электрических сигналов фотоэлементов по правилам: если i≥γ, то формируют электрический сигнал j-го фотоэлемента как i=i, если i<γ, то формируют электрический сигнал j-го фотоэлемента как i=i=0. Сформированные сигналы фотоэлементов поступают в вычислитель координат цента тяжести изображения 6, в котором определяют номер фотоэлемента имеющего максимальный выходной сигнал как
где
Координаты центра тяжести изображения определяют по координатам k -го фотоэлемента и отображают их значения.
На фигуре 2 представлена блок - схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ. Блок - схема устройства содержит электронно-вычислительный модуль 7. Остальные обозначения соответствуют фигуре 1.
Устройство работает следующим образом. Заносят в электронно-вычислительный модуль 7 данные о координатной принадлежности фотоэлементах матричного фотоприемника 1, а также значения вероятностей ложной тревоги. Матричный фотоприемник 1 принимает оптические сигналы, сформированные выходные электрические сигналы направляет в электронно-вычислительный модуль 7. Электронно-вычислительный модуль 7 осуществляет преобразование выходных сигналов в расчетные величины, вычисляет и отображает координаты центра тяжести изображения.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность определения координат центра тяжести изображения за счет порогового ограничения выходных электрических сигналов, исключающей влияние части внутренних и внешних шумов на их пространственное распределение.
cp
j
лт
j
jγ
j
j
jγ
j
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ определения координат центра тяжести оптического изображения, основанного на проецировании оптического сигнала на фотоприемную матрицу приемника размерам M×N фотоэлементов, координатной привязке номеров фотоэлементов, преобразовании оптического сигнала фотоприемной матрицей приемника в матрицу M×N выходных электрических сигналов, формировании среднего значения i выходных электрических сигналов как  где i - выходной электрический сигнал j-го фотоэлемента,  - номер фотоэлемента, определяют уровень порога для выходных электрических сигналов как  где Р - заданное значение вероятности ложной тревоги, E() - выделение целой части из полученного значения в сторону уменьшения, осуществлении пороговой обработки выходных электрических сигналов фотоэлементов, формировании при i≥γ электрического сигнала j-го фотоэлемента как i=i, формировании i<γ электрического сигнала j-го фотоэлемента как i=i=0, определении номера фотоэлемента, имеющего максимальный выходной сигнал, как  а координат центра тяжести изображения по координатам k-го фотоэлемента, отображении значения координат центра тяжести изображения.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые оптико-электронные и электротехнические узлы и устройства.
1. Патент №2013029. МПК H04N 17/00. Способ определения координат центра тяжести изображения / В.Г. Красиленко, Б.Г. Бойко; заявитель ВПИ, заявка №874310325 от 30.09.1987 г.
2. Патент №2550523. МПК G06T 7/60, G06C 21/24. Способ определения координат центра тяжести изображения / П.В. Васильев, Д.Ю. Коновалов, В.В. Поляков и др.; заявитель ВКА А.Ф. Можайского, бюл. №13 от 10.05.2015 г.