ГИДРОЛОКАЦИОННЫЙ СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ПОДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ С ДВИЖУЩЕЙСЯ ПОДВОДНОЙ ПЛАТФОРМЫ
SONAR METHOD OF DETECTING MOBILE UNDERWATER OBJECTS FROM MOVING UNDERWATER PLATFORM

Изобретение относится к области использования систем технического зрения для обнаружения объектов и скорости их движения на гидролокационных изображениях.
Известны способы обнаружения объектов на изображениях (патенты России 2242021, 2250478, 2331084, 2390007, 2466456), которые обеспечивают обнаружение объектов на изображениях разного вида. Недостатком указанных способов обнаружения объектов является то, что обнаружение объектов возможно производить только с неподвижной платформы. В случае собственного движения платформы, оценка факта движения окружающих объектов становится невозможной. Кроме того, определение подвижности или неподвижности обнаруженного объекта определяется по результатам только обработки последовательности изображений при определенных условиях (неподвижности фона, малых смещениях объектов и пр.).
Целью изобретения является разработка способа обнаружения объектов на гидролокационных изображениях и оценки скорости их движения в процессе собственного движения подводной платформы с установленной гидролокационной станцией.
Техническим результатом изобретения является высокая точность определения координат объектов, окружающих подвижную подводную платформу, и скорости их движения.
Принцип действия гидролокационного способа обнаружения подвижных подводных объектов с движущейся подводной платформы заключается в том, что при движении подводного аппарата осуществляют обнаружение и распознавание объектов на каждом из кадров соответствующей последовательности гидролокационных изображений, отличающийся от известных способов тем, что по данным инерциальной системы производится оценка расположения этих объектов, и на основании разницы между фактическим расположением объекта и прогнозом его местоположения, сделанного по предыдущему кадру, производится оценка скорости его перемещения.
Рассмотрим реализацию способа по этапам.
Этап 1. На получаемых гидролокационных изображениях выделяют области, соответствующие различным топологически выделяющимся объектам. Для этого:
1. Считая, что эхолот установлен ровно в горизонтальной плоскости (нет крена влево/вправо, а если он есть, то его можно компенсировать по данным встроенных гироскопов), рассчитывают медиану каждой строчки изображения. Медиану рассчитывают следующим образом: массив данных составляющих каждую строчку сортируют, медианой считают элемент с номером n/2 (где n - число элементов в строке, т.е. число столбцов). Таким образом, получают m медиан (где m - число строк, обычно при этом m=n).
2. Определяют линию горизонта. Для этого выполняют анализ отдельных столбцов изображения. Как только значение яркости в паре соседних элементов, составляющих столбец изображения, станет достаточно большим, то данную точку считают входящей в линию горизонта.
3. Определяют зоны постоянного уровня яркости, соответствующие вертикальным поверхностям потенциальных обнаруживаемых объектов
4. Определяют вертикальные и горизонтальные границы объектов, анализируя разницу в значениях между соседними пикселями изображения с учетом ранее рассчитанной медианы строки
5. Выявляют области, для которых найдены горизонтальные и вертикальные границы и которые имеют зоны постоянного уровня яркости
6. Выполняют фильтрацию выявленных областей с точки зрения последующей идентификации.
7. Определяют центры оставшихся областей, которые и принимают за центры найденных объектов.
Этап 2. Используя данные инерциальной навигационной системы, определяют смещение собственной платформы и углы поворота/наклона относительно момента времени, соответствующего получению предыдущего гидролокационного изображения. На основании этих данных выполняют прогноз местонахождения ранее обнаруженного объекта на вновь получаемом гидролокационном изображении.
Этап 3. Выполняют фактическое обнаружение объекта по результатам обработки текущего гидролокационного изображения в соответствии с этапом 1.
Этап 4. Сравнивают фактическое расположение объекта и прогноз его местоположения, полученного на этапе 2. Разницу между указанными положениями делят на промежуток времени, соответствующий интервалу получения гидролокационных изображений, результат деления и будет скоростью движения объекта.
Таким образом, в результате указанных процедур будет осуществляться обнаружение и оценка скорости движения окружающих автономную платформу объектов. При этом возможно выделение класса объектов потенциально опасных для автономной платформы по характеру своих траекторий и неподвижных объектов, которые можно использовать в качестве опорных точек при навигации.