Способ формирования изображения объектов просматриваемого пространства в условиях ограниченной видимости и устройство для его осуществления

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ПРОСМАТРИВАЕМОГО ПРОСТРАНСТВА В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕННОЙ ВИДИМОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Горобец Вадим Анатольевич Кабанов Владимир Викторович Кунцевич Борис Федорович Петухов Владимир Олегович Пучковский Илья Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ формирования изображения объектов просматриваемого пространства в условиях ограниченной видимости, в котором освещают пространство направленным пучком света от импульсного осветителя регистрируют отраженный от объектов свет с помощью электронно-оптического преобразователя, питание на который подают в виде последовательности электрических импульсов, синхронизированных с осветителем наблюдают изображение на экране электронно-оптического преобразователя видеоустройством,выводят электрический сигнал с видеоустройства на дисплей, отличающийся тем, что производят скоростное автоматизированное сканирование по дальности просматриваемого пространства за время, необходимое для формирования одного кадра на экране электроннооптического преобразователя, в результате которого на экране электронно-оптического преобразователя получают четкое изображение всех объектов в просматриваемом пространстве путем отображения на экране электронно-оптического преобразователя четких изображений отдельных участков просматриваемого пространства. 16384 1 2012.10.30 2. Устройство формирования изображения объектов просматриваемого пространства в условиях ограниченной видимости, содержащее импульсный осветитель, оптически связанный с телескопом-формирователем, и электронно-оптический преобразователь, оптически связанный через оптический фильтр с приемным телескопом, сопряженные с блоком стробирования дисплей, сопряженный с видеоустройством, оптически связанный через согласующий объектив с экраном электронно-оптического преобразователя, отличающееся тем, что содержит блок скоростного автоматизированного сканирования по дальности просматриваемого пространства и формирования изображения на экране электронно-оптического преобразователя, сопряженный с блоком стробирования. Изобретение относится к оптико-электронной технике, а именно к способам и устройствам для наблюдения и обзора в различных рассеивающих средах (воздушная атмосфера,водная среда и т.п.), обеспечивающим надежное обнаружение и распознавание объектов и людей и ориентирование в пространстве, для широкого спектра применений в современной технике - для автомобильного, железнодорожного, воздушного и морского транспорта, систем наблюдения за окружающей обстановкой, специальных систем наблюдения,охранных систем и т.п. Известны способы формирования изображений, и имеются оптические системы наблюдения, объединенные общим названием приборы ночного видения, в том числе с инфракрасной (ИК) подсветкой 1, которые частично облегчают наблюдение в условиях ограниченной видимости, возникающей вследствие естественного и искусственного ограничений прозрачности атмосферы (туман, снег, дождь, задымления, образования облаков пара и пыли и т.д.). Они широко распространены и являются весьма эффективными средствами. Действие их основано на том, что объекты наблюдают через высокочувствительный элемент - электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Однако наблюдение в условиях ограниченной прозрачности атмосферы с помощью таких устройств затруднено. Дополнительное применение в устройствах инфракрасной подсветки увеличивает их возможности по наблюдению объектов в темноте, но не может решить проблему обнаружения людей и объектов в условиях густого тумана, высокой концентрации частичек пыли,сильного задымления и наличия других рассеивающих компонент в атмосфере из-за ослепления светочувствительного элемента светом, рассеянным и отраженным от рассеивающих частиц, находящихся между устройством и рассматриваемым объектом, а также за рассматриваемым объектом. В данном случае между объектом и наблюдателем (оптическим приемником) имеется рассеивающая среда (туман, пыль, дым и т.п.), приводящая к появлению интенсивного отраженного и рассеянного от среды светового потока, т.е. объект не только экранируется от наблюдателя слоем рассеивающей среды, но также рассеянный на частицах свет дает дополнительную засветку изображения (ослепляет наблюдателя). Известны также устройства на основе радиолокационных датчиков и радиолокаторов 2, 3, а также устройство 4, состоящие из инфракрасных ламп, инфракрасной видеокамеры и дисплея, которые формируют в реальном времени изображение, наблюдаемое на индикаторе. Однако такие устройства также не дают полного и удобного изображения объектов в условиях тумана и других рассеивающих сред. Наиболее близкими к изобретению прототипами представляются устройства 5, 6, состоящие из источника инфракрасногосветового излучения (осветителя), видеоустройства и устанавливаемого перед наблюдателем дисплея, в котором источник инфракрасного светового излучения выполнен на основе полупроводникового лазера, а видеоустройство установлено совместно с электронно-оптическим преобразователем, сопряженным с блоком стробирования. При работе устройства пространство перед наблюдателем освещают направленным лазерным пучком света, регистрируют отраженный от объекта световой сигнал с помощью электронно-оптического преобразователя (ЭОП), изображение на лю 2 16384 1 2012.10.30 минесцентном экране ЭОП наблюдают видеоустройством, электрический сигнал с которого выводят на дисплей в виде черно-белого изображения с высоким разрешением, адекватного наблюдаемому в видимом диапазоне в условиях отсутствия помех от рассеивающей среды. При этом синхронизируют работу ЭОП и источника светового излучения (метод стробирования). Основное преимущество такого устройства состоит в том, что при формировании изображения световую помеху (помеху обратного рассеяния от слоя тумана, осадков и т.п.) устраняют стробированием фотоприемной системы. Однако гарантированное обнаружение и распознавание объектов в условиях ограниченной видимости обеспечивают только на одном участке просматриваемого пространства, называемом зоной наблюдения. Для просмотра пространства на всей дистанции наблюдения возникает необходимость дополнительной перенастройки системы на каждую последующую, ограниченную по длине,зону наблюдения и соответствующее расстояние до нее. В условиях изменяющейся обстановки дополнительная перенастройка существенно снижает преимущества применения таких систем, поскольку на ручную и известные автоматизированные настройки необходимо затратить относительно большое время. Это не позволяет в реальном масштабе времени, во-первых, одновременно видеть все участки (зоны наблюдения) наблюдаемого пространства, а во-вторых, принципиально не позволяет сформировать в одном кадре изображение за вычетом помех от рассеяния для всего наблюдаемого пространства. Задача изобретения состоит в создании способа формирования изображения объектов просматриваемого пространства в условиях ограниченной видимости, обусловленной рассеивающей средой, и устройство для его реализации, позволяющего получать четкое изображение на всей дистанции просматриваемого пространства в реальном масштабе времени. Указанную задачу решают за счет того, что в способе формирования изображения объектов просматриваемого пространства в условиях ограниченной видимости, в котором освещают пространство направленным пучком света от импульсного осветителя регистрируют отраженный от объектов свет с помощью электронно-оптического преобразователя, питание на который подают в виде последовательности электрических импульсов,синхронизированных с осветителем наблюдают изображение на экране электроннооптического преобразователя видеоустройством, выводят электрический сигнал с видеоустройства на дисплей, производят скоростное автоматизированное сканирование по дальности просматриваемого пространства за время, необходимое для формирования одного кадра на экране электронно-оптического преобразователя, в результате которого на экране электронно-оптического преобразователя получают четкое изображение всех объектов в просматриваемом пространстве путем отображения на экране электронно-оптического преобразования четких изображений отдельных участков просматриваемого пространства. Устройство формирования изображения объектов просматриваемого пространства в условиях ограниченной видимости, содержащее импульсный осветитель, оптически связанный с телескопом-формирователем, и электронно-оптический преобразователь, оптически связанный через оптический фильтр с приемным телескопом, сопряженные с блоком стробирования дисплей, сопряженный с видеоустройством, оптически связанный через согласующий объектив с экраном электронно-оптического преобразователя, содержит блок скоростного автоматизированного сканирования по дальности просматриваемого пространства и формирования изображения на экране электронно-оптического преобразователя, сопряженный с блоком стробирования. Устройство, изображенное схематически на фигуре, содержит импульсный осветитель 1,телескоп-формирователь 2, приемный телескоп 3, оптический фильтр 4, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) 5, блок стробирования 6, согласующий объектив 7, видеоустройство 8, дисплей 9, блок скоростного автоматизированного сканирования просматриваемого пространства и формирования изображения 10. 3 16384 1 2012.10.30 Устройство работает следующим образом. Участки просматриваемого пространства освещают короткими световыми импульсами, длительность которых значительно меньше времени распространения света до участка и обратно. Каждый импульс излучения, доходящий до объектов наблюдения, расположенных в просматриваемом участке, отражается от них и принимается приемником - импульсным электронно-оптическим преобразователем (ЭОП) 5, открываемым лишь на время прихода отражаемого импульса излучения. При этом изображение, полученное на экране ЭОП 5, фиксируют видеоустройством 8, снабженным согласующим объективом 7,и передают на экран дисплея 9. В том случае, когда временная задержка между моментом излучения импульса и ЭОП равна удвоенному времени, необходимому для прохождения светом расстояния до объекта и обратно, будут видеть только сам объект и участок пространства, непосредственно его окружающий. Глубина этого пространства определяется временем открытого состояния ЭОП. При формировании изображения световую помеху(помеху обратного рассеяния от слоя тумана или осадков) устраняют стробированием фотоприемной системы. Наблюдение в каждом кадре всего просматриваемого пространства обеспечивают скоростным автоматизированным сканированием по дальности просматриваемого пространства за время формирования на экране ЭОП 5 одного кадра видеоизображения посредством блока скоростного автоматизированного сканирования просматриваемого пространства и формирования изображения 10. Следовательно, основное преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что происходит освещение и обзор просматриваемого пространства на всю необходимую дистанцию в реальном масштабе времени с устранением светового сигнала от помехи - слоя рассеивающей среды -, без необходимости ручного выбора ограниченной по длине зоны наблюдения. Источники информации 1. Патент РФ 21778363, МПК 60 1/20. 2. Расторгуев В.В., Нуждин Н., Сидоров Ю., Сулимов и др. Система радиовидения АвтоРадар // ЭЛЕКТРОНИКА Наука. Технология. Бизнес. - 2000. - 5. - С. 48-51. 3. Орлов А. Интеллектуальные автомобильные системы СОПРЕСТ. ЭЛЕКТРОНИКА Наука. Технология. Бизнес. -2000. -6. - С. 48-52. 4. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4