ТРЁХКООРДИНАТНОЕ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ И РАСПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ МОНОКУЛЯРНЫМИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫМИ ПРИБОРАМИ НАЗЕМНЫХ И ВОЗДУШНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО 3D-МОНИТОРИНГА
THREE-COORDINATE DEVICE FOR DETECTION AND RECOGNITION OF OBJECTS WITH MONOCULAR OPTOELECTRONIC DEVICES OF ON-GROUND AND AERIAL ROBOTIC COMPLEXES BASED ON STEREOSCOPIC 3D MONITORING

Изобретение относится к оптико-электронным приборам (ОЭП) наземных и воздушных робототехнических комплексов (РТК) обнаружения (определения пространственного положения) и распознавания объектов на основе стереоэффекта цифровыми методами.
В настоящее время определение пространственного положения объектов в плоскости (по азимутальному и вертикальному углам) широко используются в пассивных системах головок самонаведения управляемых боеприпасов, в системах наблюдения (веб-камеры, тепловизоры и др.) на базе матриц приборов зарядовой связи (ПЗС), в монокулярных оптико-электронных приборах наземных и воздушных робототехнических комплексов.
Распознавание объекта штатными монокулярными ОЭП производится в плоскости, что может привести к неоднозначности оценки о характере объекта (например, легко спутать реальный танк с плоским щитом). Кроме того, данные системы не позволяют измерять дальность до объекта пассивным (скрытым) методом, т.е. определить трех координатное положение объекта и распознать его.
Дешевые одноразовые автономные робототехнические комплексы с монокулярными ОЭП, способны самостоятельно выполнять различные боевые задачи (разведка, поражение, обеспечение). Они входят в состав так называемых «стаи» или «автономного роя роботов» [1,2, 3].
При ведении разведки необходимо не только обнаружение объекта, но его распознавание. В состав РТК обычно включен один оптико-электронный прибор разведки (мониторинга). При ведении разведки штатными монокулярным ОЭП обнаруживается только плоскостная проекция цели и ее положение на плоскости, что не дает возможности подробного распознавания объекта (можно принять мишень танка за танк) (фигура 1) [4].
Цель изобретения - качественное расширение возможностей по обнаружению и распознаванию замаскированных объектов штатными монокулярными ОЭП РТК при действии в «стае», повышение вероятности обнаружения и распознавания объектов, уменьшения массы устройства и повышения скрытности ведения разведки объектов противника при определении пространственного положения до объектов (целей) противника.
Цель достигается тем что, для создания объемного стереоскопического 3D-изображения объекта используется зафиксированные изображения объекта с различных точек наблюдения монокулярными ОЭП различных РТС, (расстояние между РТК представляет стереоскопическую базу наблюдения), которые подаются через блок вывода информации в центр управления «роем» РТК в котором изображения преобразуются в цифровой вид и поступают в электронный блок предварительной обработки изображений, где проводится анализ цифрового вида каждого изображения и наложение цифрового изображения объекта на изображение с соседнего ОЭП РТК, определяемой величиной стереоскопической базы, при этом дальнейшее определение характеристик объекта выполняется с помощью процессора анализа и обработки изображений, осуществляющего передачу данных об объекте по каналу передачи данных на вышестоящее устройство обработки и представления информации.
Функциональная схема устройства показана на фигуре 3.
Трехкоординатное устройство обнаружения и распознавания объектов монокулярными оптико-электронными приборами наземных и воздушных робототехнических комплексов на основе стереоскопического 3D-мониторинга монокулярными ОЭП РТК, состоит из штатных монокулярных ОЭП 1.1 и 2.1 с матрицами ПЗС 1.2 и 2.2, блока ориентирования и определения координат ОЭП РТК (GPS, инерциальной навигационной системы) 1.3 и 2.3, электронного блока предварительной обработки информации (положения в пространстве и изображений) 1.4 и 2.4, процессора анализа и обработки информации 1.5 и 2.5, канала вывода информации на штатное устройство обработки и представления информации 1.6 и 2.6.
Устройство функционирует следующим образом.
Изображения объекта С (фигура 2), зафиксированное монокулярным ОЭП РТС на разных точках движения РТС (точки А и В - представляющих стереоскопическую базу наблюдения) подаются со сканирующего устройства 2 через штатный монокулярный ОЭП 1 на матрицу ПЗС 3 в которой изображения преобразуются в цифровой вид и поступают в электронный блок предварительной обработки изображений 4 где проводится анализ цифрового вида каждого изображения и наложение цифрового изображения объекта на предыдущее с временной задержкой, определяемой величиной стереоскопической базы по известным координатам РТК (определяемым GPS или инерциальной системой), при этом дальнейшее определение характеристик объекта выполняется с помощью процессора анализа и обработки изображений 1.5 и 2.5 (фигура 3), осуществляющих передачу данных об объекте по каналу передачи данных на штатное устройство обработки и представления информации 1.6 и 2.6 в управления РТК (компьютер и т.д.), для создания прямого (ортоскопического), и обратного (псевдоскопического) стереоскопического изображения, используемых для распознавания объекта, что позволяет автоматизировать процесс решения задачи пространственной и временной селекции объектов и повысить эффективность разведки (обнаружения, распознавания и дальнометрирования объектов) монокулярными оптикоэлектронными приборами РТК при пассивном (скрытном) наблюдении.
Монокулярные ОЭП РТК позволяют определять отклонение визируемого объекта от осей ОЭП в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Наличие базы (расстояния) между ОЭП отдельных РТК (матрицами ПЗС в блоках пассивного дальнометрирования РТК) позволяет определять дальность до объекта путем решения геодезического треугольника. Трех координатная пеленгация объекта позволяет решить прямую и обратную стереоскопическую задачи распознавания.
Электронный блок, блок предварительной обработки информации (положения в пространстве и изображений), процессор анализа и обработки информации могут находиться в центре управления РТК.
Технический результат мзобретения заключается в повышении вероятности обнаружения и распознавания замаскированных объектов, уменьшение массы устройства и повышения скрытности ведения разведки объектов противника при определении пространственного положения до объектов (целей) противника.
Предложенная система обеспечивает улучшение скорости распознаваемости на 30% и снижение ошибок в распознавании на 60%
Трех координатное устройство обнаружения и распознавания объектов цифровыми методами на основе стереоэффекта может функционировать в следующих режимах:
- в режиме определения положения объекта в плоскости наблюдения пассивном штатном монокулярном режиме - когда работает один штатный ОЭП РТК;
- в пассивном режиме измерения дальности до объекта пассивным (скрытым) методом путем решения геодезического треугольника.
- в пассивном режиме обнаружения и распознавания объекта на основе прямого стереоэффекта или на основе обратного стереоэффекта - когда задействованы соседние ОЭП РТК.
Предлагаемое устройства может быть реализовано в виде устройства обнаружения и распознавания объектов монокулярными оптико-электронными приборами наземных и воздушных робототехнических комплексов на основе стереоскопического 3D-мониторинга
Таким образом, использование изобретения позволит расширить возможности по обнаружению и распознаванию замаскированных объектов штатными монокулярными ОЭП РТК при действии в «стае».
Список используемых источников:
1. Пархоменко, А.В., Епифанов, А.И. Инерциальные системы автономной аппаратуры навигации и топопривязки наземных и воздушных робототехнических разведывательных комплексов [Текст]: монография / А. В. Пархоменко, А.И. Епифанов; под общ. ред. А.В. Пархоменко. - Пенза: Филиал В А МТО, Пенз. арт.инж. ин-т, 2019. - 281 с.: ил.
2. Пархоменко, А.В. и др. Инновационные предложения по технической реализации элементов комплексов ракетно-артиллерийского вооружения [Текст]: монография / А.В. Пархоменко, А. И. Богомолов, В. А. Пархоменко, А. И. Епифанов; под общ. ред. А.В. Пархоменко. - Пенза: Филиал ВА МТО, Пенз. арт.инж. ин-т, 2017. - 236 с.: ил.
3. Пархоменко А.В., Кобозев А.А. Основы устройства и эксплуатации топогеодезических приборов и навигационной аппаратуры. [Текст]: / В 2 ч. Ч. I. Основы устройства и эксплуатации топогеодезических приборов: учебное пособие для вузов / А.В. Пархоменко, А. А. Кобозев; под общ. ред. А. В. Пархоменко. Уч. пособие. - Пенза: ПАИИ, 2015. - 404 с: ил.
4. Пархоменко, А.В. и др. Построение и расчет перспективных оптико-электронных приборов [Текст]:/. Учебное пособие. / А.В. Пархоменко, А.Г. Дмитриенко, А.В., Блинов, В.П. Фандеев, Р.А. Тюков./ под общ. ред. А.В. Пархоменко. - Пенза: ВУНЦ СВ «ОВА ВС РФ» (фил.), 2012. - 358 с.