Спосіб розпізнавання підводних об’єктів

Спосіб розпізнавання підводних об'єктів, який полягає в тому, що за допомогою оптичного датчика мутності гідросередовища вимірюють та аналізують частотно-контрастну характеристику гідросередовища, а також аналізують миттєвий спектр 3 ком розшукати підводний об'єкт, а потім розпізнавати його за допомогою телевізійної системи; оскільки у прототипі магнітометричний датчик і телевізійна камера конструктивно розташовані на загальній платформі, це призводить до збільшення габаритів підводної частини системи, а також до значного зростання гідродинамічних вимог щодо кабелю-троса, на якому буксирується платформа. Таким чином, прототип запропонованого винаходу, як це випливає із вказаних вище недоліків, має низьку ефективність розпізнавання. В основу винаходу поставлена технічна задача підвищення ефективності розпізнавання підводних об'єктів шляхом введення можливості ідентифікації об'єкта, що розпізнається, на основі певного набору зображень типових об'єктів для порівняння з зображенням об'єкта, яке відтворюється у приймачі інформації. При цьому на екрані блока відеоконтролю спостерігається зображення шуканого об'єкта тільки у тому випадку, коли цей підводний об'єкт ідентифікований з еталонним його зображенням. Розв'язання цієї технічної задачі здійснюється тим, що згідно зі способом, який полягає в тому, що для підвищення ефективності розпізнавання підводних об'єктів за допомогою оптичного датчика каламутності гідросередовища вимірюють та аналізують частотно-контрастну характеристику гідросередовища, а також аналізують спектр відеосигналу на виході адаптивного передспотворюючого фільтра, при цьому на основі вихідних сигналів аналізаторів частотно-контрастної характеристики гідросередовища і передспотвореного відеосигналу формують керуючий сигнал для регулювання АЧХ передспотворюючого і корегуючого фільтрів, формують базу зображень типових об'єктів, які необхідно розпізнавати, запам'ятовують еталонне зображення об'єкта, що розпізнається, ідентифікують шляхом порівняння з еталоном зображення підводного об'єкта, яке формується у приймачі інформації, приймають рішення щодо правильного розпізнавання підводного об'єкта на основі ідентифікації, а також подають сигнал зображення на блок відеоконтролю тільки у випадку правильного розпізнавання. При порівнянні з прототипом запропонований спосіб забезпечує більшу ефективність розпізнавання підводних об'єктів завдяки тому, що зображення підводного об'єкта на екрані кінескопа блока відеоконтролю спостерігається тільки в тому разі, коли об'єкт ідентифіковано з його еталонним зображенням. У випадку відсутності останнього спостерігач (оператор телевізійної системи) повинен затратити достатньо великий час на розпізнавання за рахунок того, що в його пам'яті зберігається дуже велика кількість об'єктів, які мають «розмитий» характер і значно відрізняються від еталонного зображення об'єкта, що розпізнається. Структурна схема системи розпізнавання, яка пояснює запропонований спосіб, зображена на кресленні (Фіг.). Схема містить: оптичний датчик 1 каламутності гідросередовища, блок вимірювання частотно-контрастної характеристики гідросередовища 2, аналізатор частотно-контрастної характе 97224 4 ристики гідросередовища 3, перший блок керування 4, послідовно сполучені джерело сигналу (телевізійна камера) 5, адаптивний передспотворюючий фільтр 6, канал зв'язку (кабель-трос) 7, адаптивний корегуючий фільтр 8, приймач інформації 9, блок порівняння зображення з еталонним зображенням об'єкта 10, блок прийняття рішення 11, блок відеоконтролю 12, а також аналізатор миттєвого спектра передспотвореного сигналу 13, блок віднімання 14, блок запам'ятовування зображення еталонного об'єкта 15, блок бази зображень типових об'єктів 16, другий блок керування 17 і канал керування 18. Схема, зображена на кресленні, працює таким чином. Сигнал з виходу оптичного датчика каламутності гідросередовища 1 надходить до входу блока вимірювання частотно-контрастної характеристики гідросередовища 2. На основі вимірювання аналізатор частотно-контрастної характеристики гідросередовища 3 на своєму виході формує сигнал постійного струму, який через перший блок керування 4 подається до другого входу (Вхід 2) блока віднімання 14, на перший вхід якого (Вхід 1) надходить керуючий сигнал постійного струму з виходу другого блока керування 17. Цей сигнал формується на виході аналізатора миттєвого спектра передспотвореного сигналу 13. Одночасно керуючий сигнал з виходу другого блока керування подається до другого входу (Вхід 2) адаптивного передспотворюючого фільтра 6, на перший вхід якого (Вхід 1) надходить сигнал телевізійного зображення підводного об'єкта з виходу телевізійної камери 5. Для адаптивного регулювання АЧХ адаптивного корегуючого фільтра 8 використовується керуючий сигнал постійного струму, який формується на виході блока віднімання, і через канал керування 18 подається до другого (керуючого) входу (Вхід 2) фільтра 8, на перший (інформаційний) вхід якого (Вхід 1) надходить сигнал з виходу каналу зв'язку 7, а вхід останнього з'єднаний з виходом адаптивного передспотворюючого фільтра 6. Сигнал відтвореного зображення підводного об'єкта подається до входу приймача інформації 9, а з його виходу – до входу (Вхід 1) блока порівняння зображення з еталонним зображенням об'єкта 10, причому до другого входу (Вхід 2) останнього надходить сигнал еталонного зображення об'єкта з виходу блока запам'ятовування еталонного об'єкта 15, який формується із набору еталонних зображень блока бази зображень типових об'єктів 16. Прийняття рішень щодо ідентифікації зображення підводного об'єкта формується блоком прийняття рішення 11, на вхід якого подається сигнал з виходу блока порівняння зображення з еталонним зображенням об'єкта 10. У тому випадку, коли підводний об'єкт ідентифікований, сигнал зображення відтворюється на екрані кінескопа блока відеоконтролю 12. Це можна зробити, якщо на вхід блока прийняття рішення ввести ключовий каскад, який насичується (відкривається) тільки в тому випадку, коли завершився процес ідентифікації підводного об'єкта. Запропонований спосіб забезпечує більшу ефективність розпізнавання підводних об'єктів при порівнянні з прототипом завдяки тому, що в остан 5 ньому розпізнавання підводного об'єкта виконується безпосередньо спостерігачем (оператором системи) на екрані кінескопа телевізійної системи, а в запропонованому способі зображення об'єкта розпізнається за допомогою приладу (блоками порівняння зображення з еталонним зображенням об'єкта і прийняття рішень). Відомо, що імовірність правильного розпізнавання об'єкта спостерігачем в середньому на 2–3 % нижче імовірності правильного розпізнавання приладом [Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. – М.: Радио и связь, 1986. – С. 99]. Крім того, у прототипі відсутня апріорна інформація відносно об'єкта, який треба розпізнавати, а в запропонованому способі вона є (забезпечується блоками 15 і 16). При цьому відомо, що наявність апріорної інформації щодо об'єкта, який розпізнається,значно збільшує імовірність його правильного розпізнавання. Так, при відношенні середніх потужностей сигналу до шуму з урахуванням фільтрації в зоровій системі людини =8 імовірність правильного розпізнавання р=0,85 [Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. – М: Радио и связь, 1986. – С. 116]. Наведемо розрахунок виграшу в ефективності розпізнавання, який може бути одержаний від використання запропонованого способу. Для розрахунку виграшу проведемо порівняння середніх імовірностей правильного розпізнавання підводного об'єкта у випадку відсутності ансамблю еталонних зображень і при його наявності. При цьому доцільно розглядати сильно зашумлені зображення, для яких =8. При розпізнаванні об'єкта спостерігачем, який користується зображенням на екрані кінескопа блока відеоконтролю, потрібно мати справу із достатньо великим ансамблем зображень, що зберігаються у пам'яті спостерігача. У випадку наявності апріорної інформації щодо об'єкта, який розпізнається, ансамбль еталонних зображень 97224 6 значно зменшується, що повинно забезпечувати більш високу імовірність правильного розпізнавання. Нехай кількість зображень об'єкта, що зберігаються у пам'яті спостерігача, Nc=60, а кількість об'єктів, які сформовані блоком бази зображень типових об'єктів і блоком запам'ятовування зображення еталонного об'єкта, Ne=2. Це можна пояснити тим, що у даному випадку спостерігач заздалегідь знає, який із підводних об'єктів підлягає розпізнаванню. Середня імовірність правильного розпізнавання об'єкта визначається за виразом [Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. – М.: Радио и связь, 1986. –С. 113] p=0,5[1+Ф(Q1-Q0)], (1) де Ф(х) – інтеграл імовірності; Q1, Q2 – коефіцієнти, які визначаються із графіків рис. 2.6 [Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. – М.: Радио и связь, 1986. –С. 55]. Знаходимо середню імовірність правильного розпізнавання об'єкта p1 спостерігачем при Nc=60; Q0=2,16; Q1=0,65. За формулою (1)одержуємо p1=0,8. У випадку наявності апріорної інформації, тобто при Ne=2, знаходимо Q0=0; Q1=0,5; р2=0,92, де р2 – середня імовірність правильного розпізнавання об'єкта запропонованим способом. Виграш у ефективності правильного розпізнавання підводного об'єкта у знаходиться як відношення ймовірностей =p2/p1. (2) Використовуючи вираз (2), одержуємо =1,15 або 6 дБ. Техніко-економічна ефективність запропонованого способу полягає у збільшенні середньої імовірності правильного розпізнавання підводного об'єкта на 6 дБ. 7 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 97224 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601