Способ формирования в пространстве комбинированного видимого объемного изображения объекта, излучающего в видимом и инфракрасном диапазоне, и устройство для его осуществления

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ КОМБИНИРОВАННОГО ВИДИМОГО ОБЪЕМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, ИЗЛУЧАЮЩЕГО В ВИДИМОМ И ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ,И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Зайцева Елена Георгиевна Саракач Сергей Александрович Апитенок Сергей Владимирович(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(56) Тепловизоры 1 иоптимизированы для применения в диагностике зданий, 2007, ///33498 , 2007.2090979 1, 1997.14149 , 2006.1463341 2, 2004.1379050 , 1975.(57) 1. Способ формирования в пространстве комбинированного видимого объемного изображения объекта, излучающего в видимом и инфракрасном диапазоне, в котором с помощью пластинки, установленной наклонно к оптической оси, разделяют излучение объекта на два оптических канала соответственно для инфракрасного и видимого излучения, в каждом из каналов с помощью матрицы оптических элементов, установленной перпендикулярно соответствующей оптической оси, воспроизводят множество плоских изображений объекта, соответствующих множеству его ракурсов, далее одновременно записывают инфракрасные изображения с помощью соответствующей оптической системы на микроболометрическую матрицу и видимые изображения - с помощью объектива видеокамеры на ее светочувствительную матрицу, преобразуют их в электрические сигналы,14540 1 2011.06.30 суммируют в заданном режиме сигналы разных каналов, соответствующие каждому из изображений, воспроизводят на поверхности дисплея с учетом результатов суммирования множество плоских видимых изображений объекта, а затем преобразуют их в комбинированное видимое объемное изображение объекта с помощью матрицы оптических элементов, установленной параллельно поверхности дисплея. 2. Устройство для формирования в пространстве комбинированного видимого объемного изображения объекта, излучающего в видимом и инфракрасном диапазоне, содержащее установленную наклонно к оптической оси и оптически связываемую с объектом пластинку для разделения излучения объекта на два оптических канала соответственно для инфракрасного и видимого излучения, оптически связанные с пластинкой первую и вторую матрицы оптических элементов для воспроизведения множества плоских изображений объекта, соответствующих множеству его ракурсов, установленные перпендикулярно оптической оси канала для инфракрасного и видимого излучения соответственно, а также оптическую систему, связывающую первую матрицу с микроболометрической матрицей, видеокамеру с объективом и светочувствительной матрицей, оптически связанную со второй матрицей, и электронный блок обработки и суммирования сигналов, связанный с микроболометрической матрицей, матрицей видеокамеры и дисплеем, параллельно поверхности которого установлена матрица оптических элементов для преобразования изображений на дисплее в комбинированное видимое объемное изображение объекта. Изобретение относится к тепловизорной технике, а именно к методам и системам записи изображения движущегося объекта, излучающего в видимом и инфракрасном диапазоне,и формирования в пространстве комбинированного видимого объемного изображения объекта. Известен способ 1 получения изображения объекта в инфракрасном диапазоне оптического излучения, заключающийся в записи инфракрасного излучения через оптическую систему, формирующую инфракрасное изображение на поверхности болометров, преобразующих это изображение в электрические сигналы. Эти сигналы обрабатываются электронным блоком и преобразуются на дисплее в видимое человеку изображение. Аналог имеет следующие недостатки. Во-первых, способ обеспечивает возможность записать и воспроизвести только плоское, а не объемное изображение, обладающее большей информативностью. Во-вторых, способ не обеспечивает достаточно точную локализацию инфракрасного распределения на объекте из-за отсутствия сопоставления с изображением в видимом диапазоне оптического излучения. Наиболее близким к изобретению по сущности является способ 2 получения комбинированного изображения объекта в инфракрасном и видимом диапазонах оптического излучения, заключающийся в том, что производится одновременная запись инфракрасного изображения через оптическую систему на микроболометрическую матрицу и видимого изображения видеокамерой, содержащей объектив и светочувствительную матрицу. Затем оба изображения преобразуются в электрические сигналы, суммируются в задаваемом пользователем режиме и преобразуются в комбинированное плоское изображение на дисплее. Недостатками способа являются получение недостаточно полной информации об объекте исследований из-за записи и воспроизведения плоского, а не объемного изображения,предоставление ее в недостаточно удобной для восприятия форме, так как запись производится только из одной точки пространства. Известно устройство 1 для получения изображения объекта в инфракрасном диапазоне оптического излучения, содержащее оптическую систему для формирования инфракрасного изображения на поверхности болометров, преобразующих это изображение в электрические сигналы, электронный блок обработки этих сигналов и дисплей, преобразующий сигналы в видимое человеку изображение. 2 14540 1 2011.06.30 Аналог имеет следующие недостатки. Во-первых, устройство обеспечивает возможность записать и воспроизвести только плоское, а не объемное изображение, обладающее большей информативностью. Во-вторых, устройство не обеспечивает достаточно точную локализацию инфракрасного распределения на объекте из-за отсутствия сопоставления с изображением в видимом диапазоне оптического излучения. Наиболее близким к изобретению по сущности является устройство 2 для получения комбинированного изображения объекта в инфракрасном и видимом диапазонах оптического излучения, содержащее оптическую систему, формирующую инфракрасное изображение на поверхности микроболометрической матрицы, которая преобразует инфракрасное излучение в электрические сигналы, видеокамеру, содержащую объектив и светочувствительную матрицу, электронный блок обработки и суммации сигналов об инфракрасном и видимом изображениях, а также дисплей, преобразующий эти сигналы в видимое человеку изображение. Недостатками устройства являются получение недостаточно полной информации об объекте исследований из-за записи и воспроизведения плоского, а не объемного изображения, предоставление ее в недостаточно удобной для восприятия форме, так как устройство производит запись только из одной точки пространства. Задачей изобретения является увеличение количества записываемой и воспроизводимой информации об исследуемом объекте и предоставление ее в удобной для восприятия форме за счет записи и воспроизведения объемного изображения объекта. Поставленная задача решается тем, что в способе формирования в пространстве комбинированного видимого объемного изображения объекта, излучающего в видимом и инфракрасном диапазоне, с помощью пластинки, установленной наклонно к оптической оси,разделяют излучение объекта на два оптических канала соответственно для инфракрасного и видимого излучения, в каждом из каналов с помощью матрицы оптических элементов, установленной перпендикулярно соответствующей оптической оси, воспроизводят множество плоских изображений объекта, соответствующих множеству его ракурсов, далее одновременно записывают инфракрасные изображения с помощью соответствующей оптической системы на микроболометрическую матрицу и видимые изображения - с помощью объектива видеокамеры на ее светочувствительную матрицу, преобразуют их в электрические сигналы, суммируют в заданном режиме сигналы разных каналов, соответствующие каждому из изображений, воспроизводят на поверхности дисплея с учетом результатов суммирования множество плоских видимых изображений объекта, а затем преобразуют их в комбинированное видимое объемное изображение объекта с помощью матрицы оптических элементов, установленной параллельно поверхности дисплея. Устройство для формирования в пространстве комбинированного видимого объемного изображения объекта, излучающего в видимом и инфракрасном диапазоне, содержит установленную наклонно к оптической оси и оптически связываемую с объектом пластинку для разделения излучения объекта на два оптических канала соответственно для инфракрасного и видимого излучения, оптически связанные с пластинкой первую и вторую матрицы оптических элементов для воспроизведения множества плоских изображений объекта, соответствующих множеству его ракурсов, установленные перпендикулярно оптической оси канала для инфракрасного и видимого излучения соответственно, а также оптическую систему, связывающую первую матрицу с микроболометрической матрицей,видеокамеру с объективом и светочувствительной матрицей, оптически связанную со второй матрицей, и электронный блок обработки и суммирования сигналов, связанный с микроболометрической матрицей, матрицей видеокамеры и дисплеем, параллельно поверхности которого установлена матрица оптических элементов для преобразования изображений на дисплее в комбинированное видимое объемное изображение объекта. Разделение инфракрасного и видимого излучения с помощью пластинки, наклоненной к пересекающимся осям оптической системы для инфракрасной записи и объектива видеокамеры, позволяет обеспечить при формировании в пространстве комбинированного видимого 3 14540 1 2011.06.30 объемного изображения точное совмещение преобразованного в видимое инфракрасного и исходного видимого изображений. Использование оптических матриц для воспроизведения множества плоских изображений объекта в инфракрасной и видимой областях оптического излучения позволяет осуществить запись из множества точек пространства, и соответственно увеличить количество записанной информации об объекте. Преобразования изображений объекта, сформированных оптическими матрицами, производимые оптической системой для инфракрасной записи и объективом видеокамеры, устраняют псевдоскопичность (наличие в объемном изображении рельефа, обратного по глубине рельефу объекта съемки 3) за счет поворота изображений сверху вниз и слева направо. Воспроизведение множества плоских изображений объекта на поверхности дисплея и формирование из них с использованием матрицы комбинированного объемного изображения объекта в пространстве обеспечивает увеличение количества записываемой и воспроизводимой информации об исследуемом объекте и предоставление ее в удобной для восприятия форме. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства. Устройство содержит разделяющую инфракрасное и видимое излучения пластинку 1,матрицы 2 и 3 из оптических элементов для воспроизведения изображений 4 и 5 в инфракрасном и видимом диапазонах, оптическую систему 6 для формирования инфракрасных изображений на поверхности микроболометрической матрицы 7, видеокамеру 8, содержащую объектив 9 и светочувствительную матрицу 10, электронный блок 11 обработки и суммации сигналов об инфракрасном и видимом изображениях объекта 12, дисплей 13,матрицу 14, состоящую из оптических элементов и предназначенную для воспроизведения объемного изображения 15 в видимой области излучения. Пластинка 1 установлена наклонно к пересекающимся осям оптической системы 6 и объектива 9 видеокамеры 8. Видимое и инфракрасное излучение от объекта 12, достигая разделительной пластинки 1, делится на две части видимое излучение отражается пластинкой, а инфракрасное пропускается. Матрица 2, установленная перпендикулярно оси оптической системы 6, воспроизводит в инфракрасной области множество 4 изображений объекта 12 в различных ракурсах. Производится запись множества 4 инфракрасных изображений через оптическую систему 6 на микроболонометрическую матрицу 7. Матрица 7 преобразует совокупность инфракрасных изображений на своей поверхности в электрические сигналы, поступающие в электронный блок 11 обработки и суммации сигналов об инфракрасном и видимом изображениях. Матрица 3, установленная между пластинкой 1 и объективом 9 видеокамеры 8 перпендикулярно оси объектива, воспроизводит в видимой области оптического излучения множество 5 изображений объекта 12 в различных ракурсах. Производится запись множества 5 изображений через объектив 9 видеокамеры 8 на ее матрицу 10. Матрица 10 преобразует совокупность видимых изображений на своей поверхности в электрические сигналы, поступающие в электронный блок 11 обработки и суммации сигналов об инфракрасном и видимом изображениях. Из блока 11 обработки и суммации электрические сигналы поступают на дисплей 13,преобразующий эти сигналы во множество плоских видимых комбинированных изображений объекта в различных ракурсах. Матрица 14, состоящая из оптических элементов,предназначенных для воспроизведения изображений в видимой области излучения, установленная параллельно поверхности дисплея 13, преобразует множество плоских видимых комбинированных изображений объекта 12 в различных ракурсах в видимое комбинированное объемное изображение 15. Предложенный способ и устройство можно использовать при исследовании теплового состояния объектов в медицине, технике, энергетике, строительстве и в других областях./ - Загл. с экрана. 2. Тепловизорыиоптимизированы для применения в диагностике зданий. Электронный ресурс / -. Главная страница. Новости. 16.05.07. - Режим доступа //.-./3 - Загл. с экрана. 3. Дудников Ю.А., Рожков Б.К. Растровые системы для получения объемных изображений. - Л. Машиностроение, Ленинградское отд., 1986. - С. 120, 126, 127. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5