СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ОБЗОРА И/ИЛИ ПРИЦЕЛИВАНИЯ ОРУДИЯ ДЛЯ ВОЕННЫХ СУХОПУТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И КОРАБЛЕЙ ВОЕННО-МОРСКОГО ФЛОТА
EXTERNAL VIEW AND/OR SIGHTING SYSTEM OF EQUIPMENT FOR MILITARY LAND VEHICLES AND SHIPS OF NAVAL FORCES

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к системе внешнего обзора и/или прицеливания орудия для военных сухопутных транспортных средств, например, таких, как бронетранспортеры, танки, инженерные машины разминирования, сухопутные транспортные средства, оснащенные вооружением и т.д., и для кораблей военно-морского флота, например, таких, как линейные крейсеры, сторожевые корабли, корветы и т.д.
В этой связи, для простоты, данное изобретение будет в дальнейшем описано лишь применительно к военным сухопутным транспортным средствам, но без какой-либо утраты общности рассуждений. Фактически, важно подчеркнуть, что систему внешнего обзора и/или прицеливания орудия в соответствии с данным изобретением можно с выгодой эксплуатировать также на борту кораблей военно-морского флота, и при этом не приходится вносить никакие изменения в работу и архитектуру упомянутой системы.
Известный уровень техники
Как известно, военные сухопутные транспортные средства в наши дни, как правило, оснащены системами внешнего обзора, конфигурация которых обеспечивает захват видео или скорее последовательностей изображений обстановки снаружи. Например, многие военные сухопутные транспортные средства оснащены системами дневного видения, конфигурация которых обеспечивает захват изображений обстановки снаружи в видимой области спектра (а именно на длинах волн в диапазоне приблизительно между 380/400 нм и 700/750 нм), и системами ночного видения, конфигурация которых обеспечивает захват изображений обстановки снаружи в инфракрасной области спектра (а именно на длинах волн в диапазоне приблизительно между 0,7/0,75 мкм и 1000 мкм).
В общем случае, система внешнего обзора военного сухопутного транспортного средства содержит:
один или несколько датчиков, установленных на наружной поверхности военного сухопутного транспортного средства, причем конфигурация каждого датчика обеспечивает захват соответствующего видеопотока или скорее соответствующей последовательности изображений обстановки снаружи военного сухопутного транспортного средства, например, в видимой или инфракрасной (ИК) области спектра;
электронный блок обработки и управления, установленный на борту военного сухопутного транспортного средства, соединенный с датчиком (датчиками) для приема видеопотока (видеопотоков), генерируемого (генерируемых) упомянутым датчиком (упомянутыми датчиками), и имеющий конфигурацию, обеспечивающую обработку упомянутого видеопотока (упомянутых видеопотоков) и управление работой и ориентированием датчика (датчиков); и
пользовательский интерфейс, установленный внутри отделения экипажа военного сухопутного транспортного средства, соединенный с блоком обработки и управления и имеющий конфигурацию, обеспечивающую отображение видеопотока, обработанного и выданного упомянутым блоком обработки и управления.
В частности, пользовательский интерфейс - в целях удобства - содержит:
экран, конфигурация которого обеспечивает отображение видеопотока, обработанного и выданного блоком обработки и управления; и
пользовательские средства управления, например рычаг управления или джойстик и/или кнопочный пульт (в целях удобства воплощенный на краю экрана или на панели управления, отдельной от экрана), конфигурация которых обеспечивает пользователю возможность управлять, т.е. руководить системой внешнего обзора; например, пользователь может управлять ориентацией датчика (датчиков) посредством упомянутого рычага управления или джойстика.
Как правило, электронный блок обработки и управления накладывает прицельную сетку на изображения видеопотока, отображаемого пользовательским интерфейсом, чтобы указать ориентацию датчика, который генерировал упомянутый отображаемый видеопоток.
Пользовательский интерфейс может быть установлен в различных положениях внутри отделения экипажа военного транспортного средства, например, на рабочем месте командира военного транспортного средства.
В случае военного транспортного средства, оснащенного орудием, система внешнего обзора в целях удобства связана с упомянутым орудием, позволяя стрелку управлять прицеливанием, и таким образом упомянутая система внешнего обзора также работает как система прицеливания упомянутого орудия транспортного средства. В этом случае, пользовательский интерфейс системы внешнего обзора и прицеливания огневого средства можно с удобством устанавливать внутри отделения экипажа военного транспортного средства на рабочем месте стрелка.
В общем случае, экран пользовательского интерфейса системы внешнего обзора военного транспортного средства довольно мал из-за ограниченного пространства, имеющегося на борту военного транспортного средства, вследствие чего существует риск замедленного и затрудненного обнаружения средств поражения, имеющихся у противника, оператором.
Помимо этого, пользовательский интерфейс системы внешнего обзора военного транспортного средства обычно не допускает простое и быстрое переключение между разными изображениями, выдаваемыми различными датчиками (например, датчиками инфракрасного и/или видимого оптического излучения).
Примеры известных и относящихся к вышеуказанному типу систем внешнего обзора и/или прицеливания орудий для военных сухопутных транспортных средств и/или кораблей военно-морского флота вышеописанного типа описаны в документах DE 33 42 338 A1, US 2009/195652 A1, US 2009/290019 A1 и DE 42 07 251 A1.
Задача и краткое изложение существа изобретения
В современных сценариях военных действий все важнее и важнее знать, как распознать и идентифицировать потенциально вражеские элементы, представляющие интерес, за кратчайшее возможное время. В частности, в случае военного сухопутного транспортного средства или корабля военно-морского флота, которое или который действует во враждебной обстановке, как только обнаруживается потенциальная угроза, время на ее распознавание и идентификацию становится решающим фактором для безопасности упомянутого военного транспортного средства или корабля, даже в сценарии асимметричной угрозы.
Поэтому заявитель ощутил потребность в проведении глубокого изучения на предмет разработки инновационной системы внешнего обзора и/или прицеливания орудия для военных сухопутных транспортных средств и/или кораблей военно-морского флота, позволяющей обеспечить одновременно и за кратчайшее возможное время информацию различных типов, генерируемую датчиками разных типов, и дать пользователю возможность проведения сравнений излучений, генерируемых элементами, представляющими интерес, в различных областях спектра, чтобы облегчить и ускорить операции обнаружения, распознавания и идентификации потенциальных угроз.
Поэтому задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать относящуюся к вышеуказанному типу систему внешнего обзора и/или прицеливания орудия для военных сухопутных транспортных средств и/или кораблей военно-морского флота.
Вышеуказанная задача решается посредством данного изобретения постольку, поскольку оно относится к системе внешнего обзора и/или прицеливания орудия для военных сухопутных транспортных средств и/или кораблей военно-морского флота, охарактеризованной в прилагаемой формуле изобретения.
В частности, данное изобретение касается системы внешнего обзора и/или прицеливания орудия, предназначенной для установки на борту военного сухопутного транспортного средства и/или корабля военно-морского флота и содержащей:
два датчика, конфигурация которых обеспечивает захват видеопотоков, содержащих изображения одной и той же сцены снаружи военного транспортного средства и/или корабля военно-морского флота, причем конфигурация каждого датчика обеспечивает захват соответствующего видеопотока в соответствующей области спектра;
электронный блок обработки, соединенный с двумя датчиками для улавливания двух захватываемых видеопотоков и имеющий конфигурацию, обеспечивающую
введение соответствующей прицельной сетки в изображения каждого улавливаемого видеопотока, которая указывает ориентацию соответствующего датчика, который захватил упомянутый видеопоток, вследствие чего генерируется соответствующий предварительно обработанный видеопоток, и
обработку двух предварительно обработанных видеопотоков; и
пользовательский интерфейс, соединенный с электронным блоком обработки для приема обработанных видеопотоков и содержащий экран, конфигурация которого обеспечивает отображение видеопотока, принимаемого из упомянутого электронного блока обработки.
Система внешнего обзора и/или прицеливания орудия в соответствии с данным изобретением отличается тем, что конфигурация электронного блока обработки обеспечивает обработку двух предварительно обработанных видеопотоков посредством:
функциональных возможностей повышения качества изображений, вследствие чего генерируются два первых видеопотока повышенного качества; и
функциональных возможностей технологии «картинка в картинке», вследствие чего генерируются два вторых видеопотока повышенного качества.
В частности, конфигурация электронного блока обработки обеспечивает обработку каждого из предварительно обработанных потоков посредством обработки, предусматривающей использование функциональных возможностей повышения качества изображений, каждого изображения предварительно обработанного видеопотока, подвергаемого обработке, следующим образом:
осуществляют трансфокацию на первом заранее определенном участке изображения, подвергаемого обработке, предварительно обработанного видеопотока, подвергаемого обработке, вследствие чего получают первое трансфоцированное субизображение, при этом упомянутый первый заранее определенный участок центрирован на прицельной сетке изображения, подвергаемого обработке;
применяют морфологический алгоритм увеличения контраста изображения к первому н субизображению, вследствие чего получают трансфоцированное изображение с морфологически увеличенным контрастом изображения; и
заменяют в изображении, подвергаемом обработке, второй заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, трансфоцированным изображением с морфологически увеличенным контрастом изображения, а третий заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, - первым трансфоцированным субизображением, вследствие чего генерируют соответствующее изображение первого видеопотока повышенного качества на основании предварительно обработанного видеопотока, подвергаемого обработке; при этом положения, занимаемые трансфоцированным изображением с морфологически увеличенным контрастом изображения и первым трансфоцированным изображением в упомянутом изображении упомянутого первого видеопотока повышенного качества, таковы, что не влияют на обзор области, изображаемой в соответствии с прицельной сеткой.
Кроме того, конфигурация электронного блока обработки обеспечивает обработку каждого из двух предварительно обработанных видеопотоков посредством обработки, предусматривающей использование функциональных возможностей технологии «картинка в картинке», каждого изображения предварительно обработанного видеопотока, подвергаемого обработке, следующим образом:
осуществляют трансфокацию на первом заранее определенном участке изображения, подвергаемого обработке, предварительно обработанного видеопотока, подвергаемого обработке, вследствие чего получают второе трансфоцированное субизображение, при этом упомянутый первый заранее определенный участок центрирован на прицельной сетке изображения, подвергаемого обработке;
осуществляют трансфокацию на заранее определенном участке заданного изображения другого предварительно обработанного видеопотока, вследствие чего получают третье трансфоцированное субизображение, при этом упомянутое заданное изображение другого предварительно обработанного видеопотока является изображением, временно соответствующим изображению, подвергаемому обработке, предварительно обработанного видеопотока, подвергаемого обработке, а упомянутый заранее определенный участок заданного изображения другого предварительно обработанного видеопотока центрирован на прицельной сетке упомянутого заданного изображения; и
заменяют в изображении, подвергаемом обработке, второй заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, вторым трансфоцированным субизображением, а третий заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, - третьим трансфоцированным субизображением, вследствие чего получают соответствующее изображение второго видеопотока повышенного качества, генерируемого на основании предварительно обработанного видеопотока, подвергаемого обработке; при этом положения, занимаемые вторым трансфоцированным субизображением и третьим трансфоцированным субизображением в упомянутом изображении упомянутого второго видеопотока повышенного качества, таковы, что не влияют на обзор области, изображаемой в соответствии с прицельной сеткой.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания данного изобретения, теперь, со ссылками на прилагаемые чертежи (сделанные не в масштабе), будут описаны в качестве неограничительного примера некоторые предпочтительные варианты осуществления, при этом:
на фиг. 1 схематически показана возможная архитектура системы внешнего обзора и/или прицеливания орудия, предназначенной для военных сухопутных транспортных средств и/или кораблей военно-морского флота в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения;
на фиг. 2 схематически показано возможное расположение изображений для четырех разных типов видеопотока повышенного качества, генерируемого и отображаемого системой внешнего обзора и/или прицеливания орудия, показанной на фиг. 1;
на фиг. 3 схематически показаны эффекты использования оператора эрозии и оператора дилатации;
на фиг. 4 - применительно к обработке изображения - схематически показаны эффекты, получаемые на гистограмме интенсивности пикселей упомянутого изображения благодаря использованию операторов эрозии, дилатации, размыкания и замыкания, преобразований «белый цилиндр» и «черный цилиндр» и морфологического алгоритма увеличения контраста изображения, воплощаемых системой внешнего обзора и/или прицеливания орудия, показанной на фиг. 1.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Нижеследующее описание приводится для того, чтобы дать специалисту в рассматриваемой области техники возможность воплотить и использовать изобретение. Различные модификации, вносимые в показанные варианты осуществления, будут сразу же очевидны для специалистов, а общие принципы, описываемые здесь, применимы к другим вариантам осуществления и приложениям, не выходя, однако, за рамки объема притязаний данного изобретения.
Таким образом, не следует считать данное изобретение ограничиваемым именно приводимыми здесь вариантами осуществления, а нужно толковать его в самом широком смысле в соответствии с принципами и признаками, раскрываемыми здесь и характеризуемыми в прилагаемой формуле изобретения.
В связи с этим, как сказано выше, для простоты, данное изобретение будет в дальнейшем описано лишь применительно к военным сухопутным транспортным средствам, но без какой либо утраты общности рассуждений. Фактически, важно подчеркнуть, что систему внешнего обзора и/или прицеливания орудия в соответствии с данным изобретением можно с выгодой эксплуатировать также на борту кораблей военно-морского флота, и при этом не приходится вносить никакие изменения в работу и архитектуру упомянутой системы.
Как описано выше, некоторые из элементов, представляющих интерес на поле боя, могут не оказаться легко распознаваемыми или идентифицируемыми с помощью обычных способов представления изображений современными системами внешнего обзора.
Поэтому, чтобы облегчить идентификацию и интерпретацию трудно идентифицируемых элементов, представляющих интерес, заявитель разработал инновационные функциональные возможности обработки, которые позволяют улучшить качество информации в соответствии с прицельной сеткой за счет введения результатов этой обработки непосредственно в изображения отображаемого видеопотока без ухудшения обзора области, изображаемой в соответствии с прицельной сеткой.
В частности, заявитель разработал главным образом два типа функциональных возможностей обработки изображений:
функциональные возможности повышения качества изображений и
функциональные возможности технологии «картинка в картинке».
Поэтому целью функциональных возможностей обоих вышеописанных типов является повышение качества обзора того типа, который выбран пользователем (например, в видимой или инфракрасной области спектра) посредством субизображений (субкадров) повышенного качества и замены заранее определенных участков изображения исходного видеопотока упомянутыми субизображениями повышенного качества.
В частности, положения, занимаемые субизображениями повышенного качества отображаемого видеопотока, таковы, что не влияют на обзор области, изображаемой в соответствии с прицельной сеткой.
Говоря конкретнее, замену субизображениями повышенного качества предпочтительно осуществляют в нижней правой и нижней левой зонах изображений отображаемого видеопотока.
Чтобы подробнее описать данное изобретение, на фиг. 1 показана блок-схема, которая представляет возможную архитектуру системы внешнего обзора и/или прицеливания орудия (обозначенной позицией 1) для военных сухопутных транспортных средств и/или кораблей военно-морского флота в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения.
В частности, система 1 внешнего обзора и/или прицеливания орудия содержит:
первый датчик 11, установленный на наружной поверхности военного сухопутного транспортного средства (не показанного на фиг. 1 для простоты изображения), например танка, и имеющий конфигурацию, обеспечивающую захват первого видеопотока или скорее первой последовательности изображений обстановки снаружи военного транспортного средства, предпочтительно - в видимой области спектра;
второй датчик 12, установленный на наружной поверхности этого военного транспортного средства и имеющий конфигурацию, обеспечивающую захват второго видеопотока или скорее второй последовательности изображений обстановки снаружи военного транспортного средства, предпочтительно - в инфракрасной (ИК) области спектра; в частности, оба датчика 11 и 12 выполнены удобными для их ориентации и кадрирования одних и тех же сцен обстановки снаружи военного транспортного средства;
электронный блок 13 обработки и управления, установленный на борту военного транспортного средства, соединенный с обоими датчиками 11 и 12 для приема - или улавливания - генерируемых ими видеопотоков и имеющий конфигурацию, обеспечивающую
обработку упомянутых видеопотоков, генерируемых датчиками 11 и 12, посредством воплощения вышеуказанных функциональных возможностей повышения качества изображений и технологии «картинка в картинке» и тем самым - генерирования видеопотоков повышенного качества, и
управление работой и ориентацией упомянутых датчиков 11 и 12; и
пользовательский интерфейс 14, установленный внутри отделения экипажа военного транспортного средства, соединенный с блоком 13 обработки и управления и имеющий конфигурацию, обеспечивающую отображение видеопотока повышенного качества посредством электронного блока 13 обработки и управления.
Говоря конкретнее, пользовательский интерфейс 14 содержит:
экран 15, конфигурация которого обеспечивает отображение видеопотока повышенного качества, обеспечиваемого посредством электронного блока 13 обработки и управления; и
пользовательские средства 16 управления, например кнопки, предусмотренные на краях экрана 15 или панели управления, отдельной от экран 15, конфигурация которых обеспечивает пользователю возможность избирательно активировать отображение - на экране 15 - одного из видеопотоков повышенного качества, генерируемых посредством электронного блока 13 обработки и управления.
Для удобства, пользовательские средства 16 управления также могут содержать:
рычаг управления или джойстик (не показанный на фиг. 1 для простоты изображения), конфигурация которого обеспечивает пользователю возможность управлять ориентацией датчиков 11 и 12; и
дополнительные кнопки, конфигурация которых обеспечивает пользователю возможность управлять работой системы 1 внешнего обзора и/или прицеливания орудия; в частности, их конфигурация - при активации пользователем - обеспечивает посылку соответствующих команд в электронный блок 13 обработки и управления.
Пользовательский интерфейс 14 можно с удобством устанавливать в различных положениях внутри отделения экипажа военного транспортного средства, например на рабочем месте командира военного транспортного средства, или - в случае, если система 1 оперативно связана с орудием военного транспортного средства и вследствие этого действует как система внешнего обзора и прицеливания для упомянутого орудия, - на рабочем месте стрелка.
Конфигурация электронного блока 13 обработки и управления дополнительно обеспечивает введение:
первой прицельной сетки в изображениях первого видеопотока, генерируемого первым датчиком 11, которая указывает ориентацию упомянутого первого датчика 11, в частности, упомянутую первую прицельную сетку вводят в центральной области изображений первого видеопотока; и
второй прицельной сетки в изображениях второго видеопотока, генерируемого вторым датчиком 12, которая указывает ориентацию упомянутого второго датчика 12, в частности, упомянутую вторую прицельную сетку вводят в центральной области изображений второго видеопотока.
Кроме того, упомянутый электронный блок 13 обработки и управления предпочтительно содержит программируемую полем матрицу логических элементов (ППМЛЭ) (не показанную на фиг. 1 для простоты изображения), запрограммированную посредством подходящего кода аппаратно реализованного программного обеспечения на обработку первого видеопотока, генерируемого первым датчиком 11, и второго видеопотока, генерируемого вторым датчиком 12, за счет воплощения вышеуказанных функциональных возможностей повышения качества изображений и технологии «картинка в картинке».
В частности ППМЛЭ запрограммирована на обработку первого видеопотока посредством функциональных возможностей повышения качества изображений, обуславливающую применение следующей обработки к каждому изображению упомянутого первого видеопотока:
осуществляют трансфокацию или скорее цифровую трансфокацию (например, 2×) на первом заранее определенном участке изображения, подвергаемого обработке, первого видеопотока, вследствие чего получают трансфоцированное субизображение, при этом упомянутый первый заранее определенный участок центрирован на первой прицельной сетке;
применяют морфологический алгоритм увеличения контраста изображения к трансфоцированному субизображению, вследствие чего получают трансфоцированное изображение с морфологически увеличенным контрастом изображения; и
заменяют в изображении, подвергаемом обработке, второй заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, трансфоцированным изображением с морфологически увеличенным контрастом изображения, а третий заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, - трансфоцированным субизображением, вследствие чего получают соответствующее изображение повышенного качества; при этом положения, занимаемые трансфоцированным изображением с морфологически увеличенным контрастом изображения и трансфоцированным субизображением в изображении повышенного качества, таковы, что не влияют на обзор области, изображаемой в соответствии с первой прицельной сеткой.
Таким образом, ППМЛЭ генерирует первый видеопоток повышенного качества путем обработки первого видеопотока ранее описанным образом, т.е. посредством функциональных возможностей повышения качества изображений.
Затем, если пользователь при эксплуатации активирует - посредством пользовательских средств 16 управления - отображение первого видеопотока повышенного качества, экран 15 отображает упомянутый первый видеопоток повышенного качества, генерируемый электронным блоком 13 обработки и управления, в частности - генерируемый с помощью ППМЛЭ.
Кроме того, ППМЛЭ запрограммирована на обработку второго видеопотока посредством функциональных возможностей повышения качества изображений, обуславливающую применение следующей обработки к каждому изображению упомянутого второго видеопотока:
осуществляют трансфокацию или скорее цифровую трансфокацию (например, 2×) на первом заранее определенном участке изображения, подвергаемого обработке, второго видеопотока, вследствие чего получают трансфоцированное субизображение, при этом упомянутый первый заранее определенный участок центрирован на второй прицельной сетке;
применяют морфологический алгоритм увеличения контраста изображения к трансфоцированному субизображению, вследствие чего получают трансфоцированное изображение с морфологически увеличенным контрастом изображения; и
заменяют в изображении, подвергаемом обработке, второй заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, трансфоцированным изображением с морфологически увеличенным контрастом изображения, а третий заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, - трансфоцированным субизображением, вследствие чего получают соответствующее изображение повышенного качества; при этом положения, занимаемые трансфоцированным изображением с морфологически увеличенным контрастом изображения и трансфоцированным субизображением в изображении повышенного качества, таковы, что не влияют на обзор области, изображаемой в соответствии со второй прицельной сеткой.
Таким образом, ППМЛЭ генерирует второй видеопоток повышенного качества путем обработки второго видеопотока ранее описанным образом, т.е. посредством функциональных возможностей повышения качества изображений.
Затем, если пользователь при эксплуатации активирует - посредством пользовательских средств 16 управления - отображение второго видеопотока повышенного качества, экран 15 отображает упомянутый второй видеопоток повышенного качества, генерируемый электронным блоком 13 обработки и управления, в частности - генерируемый с помощью ППМЛЭ.
Кроме того, ППМЛЭ запрограммирована на обработку первого видеопотока посредством функциональных возможностей технологии «картинка в картинке», обуславливающую применение следующей обработки к каждому изображению упомянутого первого видеопотока:
осуществляют трансфокацию или скорее цифровую трансфокацию (например, 2×) на первом заранее определенном участке изображения, подвергаемого обработке, первого видеопотока, вследствие чего получают первое трансфоцированное субизображение, при этом упомянутый первый заранее определенный участок центрирован на первой прицельной сетке;
осуществляют трансфокацию или скорее цифровую трансфокацию (например, 2×) на заранее определенном участке изображения, подвергаемого обработке, второго видеопотока, временно соответствующего изображению, подвергаемому обработке, первого видеопотока, вследствие чего получают второе трансфоцированное субизображение, при этом упомянутый заранее определенный участок изображения второго видеопотока, временно соответствующий изображению, подвергаемому обработке, первого видеопотока, центрирован на второй прицельной сетке и предпочтительно имеет такой же размер, как первый заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке; и
заменяют в изображении, подвергаемом обработке, второй заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, первым трансфоцированным изображением, а третий заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, - вторым трансфоцированным субизображением, вследствие чего получают соответствующее изображение повышенного качества; при этом положения, занимаемые трансфоцированными субизображениями в изображении повышенного качества, таковы, что не влияют на обзор области, изображаемой в соответствии с первой прицельной сеткой.
Таким образом, ППМЛЭ генерирует третий видеопоток повышенного качества путем обработки первого видеопотока ранее описанным образом, т.е. посредством функциональных возможностей технологии «картинка в картинке».
Затем, если пользователь при эксплуатации активирует - посредством пользовательских средств 16 управления - отображение третьего видеопотока повышенного качества, экран 15 отображает упомянутый третий видеопоток повышенного качества, генерируемый электронным блоком 13 обработки и управления, в частности - генерируемый с помощью ППМЛЭ.
Кроме того, ППМЛЭ запрограммирована на обработку второго видеопотока посредством функциональных возможностей технологии «картинка в картинке», обуславливающую применение следующей обработки к каждому изображению упомянутого второго видеопотока:
осуществляют трансфокацию или скорее цифровую трансфокацию (например, 2×) на первом заранее определенном участке изображения, подвергаемого обработке, второго видеопотока, вследствие чего получают первое трансфоцированное субизображение, при этом упомянутый первый заранее определенный участок центрирован на второй прицельной сетке;
осуществляют трансфокацию или скорее цифровую трансфокацию (например, 2×) на заранее определенном участке изображения, подвергаемого обработке, первого видеопотока, временно соответствующего изображению, подвергаемому обработке, второго видеопотока, вследствие чего получают второе трансфоцированное субизображение, при этом упомянутый заранее определенный участок изображения первого видеопотока, временно соответствующий изображению, подвергаемому обработке, второго видеопотока, центрирован на второй прицельной сетке и предпочтительно имеет такой же размер, как первый заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке; и
заменяют в изображении, подвергаемом обработке, второй заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, первым трансфоцированным изображением, а третий заранее определенный участок упомянутого изображения, подвергаемого обработке, - вторым трансфоцированным субизображением, вследствие чего получают соответствующее изображение повышенного качества; при этом положения, занимаемые трансфоцированными субизображениями в изображении повышенного качества, таковы, что не влияют на обзор области, изображаемой в соответствии со второй прицельной сеткой.
Таким образом, ППМЛЭ генерирует четвертый видеопоток повышенного качества путем обработки второго видеопотока ранее описанным образом, т.е. посредством функциональных возможностей технологии «картинка в картинке».
Затем, если пользователь при эксплуатации активирует - посредством пользовательских средств 16 управления - отображение четвертого видеопотока повышенного качества, экран 15 отображает упомянутый четвертый видеопоток повышенного качества, генерируемый электронным блоком 13 обработки и управления, в частности - генерируемый с помощью ППМЛЭ.
На фиг. 2 схематически показано возможное расположение изображений для четырех разных типов видеопотока повышенного качества, генерируемого электронным блоком 13 обработки и управления, в частности - генерируемого с помощью ППМЛЭ.
В частности, на фиг. 2 показано изображение (обозначенное в целом позицией 2), которое содержит:
прицельную сетку 21 (схематически представленную пунктирным прямоугольником и пунктирным перекрестием), расположенную в соответствии с центральной областью упомянутого изображения 2;
первое субизображение 22 (схематически представленное первым штрихпунктирным прямоугольником), расположенное в нижнем левом углу упомянутого изображения 2; и
второе субизображение 23 (схематически представленное вторым штрихпунктирным прямоугольником), расположенное в нижнем правом углу упомянутого изображения 2.
В случае, если изображение 2 является изображением первого или второго видеопотока повышенного качества:
первое субизображение 22 является результатом 2×-трансфокации участка 24 (схематически представленного пунктирным прямоугольником) упомянутого изображения 2, центрированного на прицельной сетке 21; а
второе субизображение 23 является результатом применения морфологического алгоритма увеличения контраста изображения к первому субизображению 22.
В случае, если изображение 2 является изображением третьего видеопотока повышенного качества:
первое субизображение 22 является результатом 2×-трансфокации участка 24; а
второе субизображение 23 является результатом 2×-трансфокации участка изображения второго видеопотока, временно соответствующего изображению 2; в частности, упомянутый участок изображения второго видеопотока, временно соответствующий изображению 2, центрирован на соответствующей прицельной сетке (т.е. вышеуказанной второй прицельной сетке) и имеет такой же размер, как участок 24.
И, наконец, в случае, если изображение 2 является изображением четвертого видеопотока повышенного качества:
первое субизображение 22 является результатом 2×-трансфокации участка 24; а
второе субизображение 23 является результатом 2×-трансфокации участка изображения первого видеопотока, временно соответствующего изображению 2; в частности, упомянутый участок изображения первого видеопотока, временно соответствующий изображению 2, центрирован на соответствующей прицельной сетке (т.е. вышеуказанной первой прицельной сетке) и имеет такой же размер, как участок 24.
Для удобства, участок 24 может содержать, например, 120×90 пикселей, и в этом случае, каждое из первого субизображения 22 и второго субизображения 23 содержит 240×180 пикселей.
Таким образом, из вышеизложенного описания вытекает, что важный аспект данного изобретения касается нового расположения изображений, показываемого пользователю-оператору военного сухопутного транспортного средства (или - также - корабля военно-морского флота) и применимого к системам прицеливания орудий и/или обзора в отраженном свете, выполненным с возможностью генерирования изображений в спектрах видимого оптического и инфракрасного (ИК) излучения.
В частности, расположение генерируемых изображений улучшено в отношении исходных, генерируемых датчиками, при этом субизображения содержат информацию, извлеченную из исходных изображений и должным образом обработанную для облегчения и ускорения интерпретации элементов, представляющих интерес.
Доминирующей частью изображения, которая подвергается трансфокации и обработке после активации вышеуказанных функциональных возможностей повышения качества изображений и технологии «картинка в картинке», является лишь та, которая окружает прицельную сетку, не блокируя рассмотрение сцены «во весь экран» и позволяя достичь лучшего разрешения (упрощенного прицеливания) и интерпретации элемента, представляющего интерес, без ухудшения обзора и ситуационной информированности обо всей снимаемой сцене.
Кроме того, расположение субизображений таково, что оно не изменяет присутствие стандартной НАТОвской сетки, и таково, что оно допускает наложение прицельной сетки с баллистической шкалой для ведения огня в аварийной ситуации.
В частности, расположение изображений после активации функциональных возможностей повышения качества изображений обеспечивает быстрое сравнение между сигнатурой элемента, представляющего интерес, в определенной (ИК или видимой) области спектра и сигнатурой, получаемой в результате другой обработки той же самой области спектра, без необходимости какого-либо переключения видеосигналов, и поэтому допускает немедленное восприятие элементов, находящихся вне прямой видимости.
Кроме того, расположение изображений после активации функциональных возможностей технологии «картинка в картинке» обеспечивает быстрое сравнение между сигнатурой элемента, представляющего интерес, в ИК области спектра и сигнатурой элемента, представляющего интерес, в видимой области спектра, без необходимости какого-либо переключения видеосигналов, а значит - и без утраты обзора цели в обеих областях спектра.
Что касается собственного разрешения изображений согласно стандартам PAL/CCIR, предлагаемое расположение изображений может быть отображено практически на любом блоке отображения, который в наше время используется на военных сухопутных транспортных средствах и на кораблях военно-морского флота.
Помимо этого, проектное решение использовать конкретную ППМЛЭ, специально запрограммированную с помощью аппаратно реализованного программного обеспечения на воплощение вышеуказанных функциональных возможностей повышения качества изображений и технологии «картинка в картинке», позволяет иметь значительно повышенную скорость вычислений в контексте возможного использования процессора, запрограммированного с помощью программного обеспечения.
Фактически, благодаря использованию конкретной ППМЛЭ, специально запрограммированной с помощью аппаратно реализованного программного обеспечения на воплощение вышеуказанных функциональных возможностей повышения качества изображений и технологии «картинка в картинке», латентность изображения каждой части из показанных здесь четырех расположений видеоинформации (а следовательно - как для доминирующей части изображений, так и для обрабатываемых субизображений) по отношению к соответствующим исходным видеопотокам не превышает 20 мс.
Ниже приводится подробное описание морфологического алгоритма увеличения контраста изображений, используемого при воплощении функциональных возможностей повышения качества.
В частности упомянутый морфологический алгоритм увеличения контраста изображений основан на так называемой математической морфологии, которая представляет собой теорию и математический метод анализа геометрических структур, обычно применяемый в цифровой обработке изображений. Математическая морфология основана на нелинейной фильтрации (минимума и максимума), применяемая посредством движущегося окна, называемого структурным элементом. Базовыми операциями математической морфологии являются эрозия ε и дилатация δ.
В частности, что касается операции эрозии, если заданы функция f(x) и структурный элемент B, то эрозия ε функции f посредством В по x определяется как минимальное значение, принимаемое функцией f внутри окна, ограниченного структурным элементом В, когда В центрирован на x, а именно
Кроме того, что касается операции дилатации, если заданы функция f(x) и структурный элемент B, то дилатация δ функции f посредством В по x определяется как максимальное значение, принимаемое функцией f внутри окна, ограниченного структурным элементом В, когда В центрирован на x, а именно
Эффекты операторов эрозии и дилатации схематически показаны на фиг. 3.
Помимо этого, из операторов эрозии и дилатации можно вывести операторы размыкания γ и замыкания ϕ.
В частности, что касается операции размыкания, то размыкание γ функции f посредством структурного элемента В определяется как операция эрозии ε функции f посредством В с последующей дилатацией δ посредством В, а именно
Кроме того, что касается операции замыкания, то замыкание ϕ функции f посредством структурного элемента В определяется как операция дилатации δ функции f посредством В с последующей эрозией ε функции f посредством В, а именно
Эффект операции размыкания γ заключается в срезании пиков функции f в соответствии с размером структурного элемента B. И наоборот, операция замыкания ϕ приводит к срезанию впадин функции f.
Сейчас можно определить операции преобразования «белый цилиндр», WTH, и преобразования «черный цилиндр», BTH, следующим образом:
Преобразование «белый цилиндр», WTH, приводит к извлечению светлых деталей изображения, которые меньше, чем структурный элемент B; и наоборот, преобразование «черный цилиндр», BTH, приводит к извлечению темных деталей.
Идея, заложенная в основу морфологического алгоритма увеличения контраста изображений, используемого при воплощении функциональных возможностей повышения качества изображений, - это идея рекурсивного расчета преобразований типа «цилиндр» трансфоцированного субизображения с помощью структурных элементов увеличивающегося размера при количестве уровней до трех и объединения их с исходным трансфоцированным субизображением следующим образом:
iB
iB
где I(x, y) обозначает интенсивность родового пикселя, рассматриваемого как имеющий координаты (x, y) в исходном трансфоцированном субизображении, В обозначает заданный структурный элемент, WTH и BHT соответственно обозначают преобразование «белый цилиндр» и преобразование «черный цилиндр» i-го порядка, основанные на структурном элементе iB, а I'(x, y) обозначает интенсивность родового пикселя, рассматриваемого как имеющий координаты (x, y) в трансфоцированном изображении с морфологически увеличенным контрастом изображения.
Операции сложения по преобразованиям «белый цилиндр», WTH, и «черный цилиндр», BTH, приводят к накапливанию светлых и темных деталей, соответственно, трансфоцированного субизображения. Сложение этих светлых и темных деталей с исходным трансфоцированным субизображением и вычитание их из него приводят к переходам от светлой зоны к темной зоне, усиливаемым по ширине, вследствие чего получается увеличение контраста на краях объектов внутри субизображения, т.е. увеличение морфологического контраста субизображения.
Воздействия операторов эрозии, дилатации, размыкания и замыкания, преобразований «белый цилиндр и «черный цилиндр» и морфологического алгоритма увеличения контраста изображения, используемых при воплощении функциональных возможностей повышения качества изображения, схематически показаны на фиг. 4.
Помимо преимуществ в контексте скорости вычислений благодаря использованию конкретной ППМЛЭ, специально запрограммированной с помощью аппаратно воплощенного программного обеспечения на реализацию вышеуказанных функциональных возможностей повышения качества изображений и технологии «картинка в картинке», использование вышеуказанного морфологического алгоритма увеличения контраста изображений также позволяет увеличить скорость вычислений.
Фактически, исполнение вышеуказанного морфологического алгоритма увеличения контраста изображений посредством ППМЛЭ имеет умеренные вычислительные затраты и, как следствие, позволяет обрабатывать видеопотоки очень быстро. В связи с этим, и как уже описывалось, благодаря объединенному использованию вышеуказанного морфологического алгоритма увеличения контраста изображений в рамках функциональных возможностей повышения качества изображений и технологии «картинка в картинке», латентность изображения каждой части из показанных здесь четырех расположений видеоинформации (а следовательно - как для доминирующей части изображений, так и для обрабатываемых субизображений) по отношению к соответствующим исходным видеопотокам не превышает 20 мс.
Следовательно, по отношению к другим методам повышения качества изображений, применяемым к изображению, показываемому пользователю-оператору, например - по отношению к известным так называемым методам слияния изображений, доказано, что решение, заимствуемое данным изобретением, проще в применении и воплощении без ущерба для эффективности, поскольку требует гораздо меньших ресурсов аппаратных средств и гораздо меньших вычислительных возможностей.
В частности, в отношении процессов простого слияния изображений, предложенный способ не приводит к риску утраты деталей элемента, представляющего интерес, свойственному тем или иным областям спектра из-за математических аспектов алгоритма слияния изображений.
И, наконец, очевидно, что в данное изобретение можно внести различные модификации в рамках объема притязаний изобретения, охарактеризованного в прилагаемой формуле изобретения.