Пристрій для дистанційного знімання
Номер патенту: 107046
Опубліковано: 10.11.2014
Автори: Станкевич Сергій Арсенійович, Попов Михайло Олексійович, Бурачек Всеволод Германович, Донець Володимир Володимирович
Формула / Реферат
Пристрій для дистанційного знімання, який вміщує об'єктив та фотоприймальну матрицю з передпідсилювачем в єдиному корпусі, електронні блоки обробки та передачі інформації, який відрізняється тим, що між об'єктивом та фотоприймальною матрицею розміщена плоскопаралельна пластинка, обладнана п'єзоелектричним механізмом кутового дискретного зсуву нормалі до поверхні пластинки відносно візирної осі на малі кути, а плоскопаралельна пластинка механічно зв'язана з корпусом через елементи п'єзоелектричного механізму, при цьому мають місце електричні зв'язки: вихід фотоприймальної матриці (ФПМ) зв'язаний з першим входом передпідсилювача (ПП), перший вихід ПП зв'язаний із входом ФПМ, другий вихід ПП зв'язаний з першим входом блока обробки інформації (БОІ), перший вихід блока управління (БУ) зв'язаний з другим входом БОІ, другий вихід БУ зв'язаний з ПП; третій вихід БУ зв'язаний з першим входом генератора блока (ГБ), четвертий вихід БУ зв'язаний з першим входом програмного блока (ПБ), перший вихід БОІ зв'язаний із входом БУ, вхід БУ зв'язаний з першим виходом БУ, другий вихід БОІ зв'язаний з входом блока збереження та запису інформації, вихід ПБ зв'язаний з другим входом ГБ, перший вихід ГБ зв'язаний з другим входом БОІ, другий і третій виходи ГБ зв'язані з елементами п'єзоелектричного механізму.
Текст
Реферат: Винахід належить до галузі аерокосмічного знімання. Пристрій для дистанційного знімання вміщує об'єктив та фотоприймальну матрицю з передпідсилювачем в єдиному корпусі, електронні блоки обробки та передачі інформації. Для підвищення розрізненості аерокосмічних знімків по площі в 4n2 разів за рахунок заміни пікселів субпікселами для кожної з отриманих на першому етапі віртуальних матриць R, G1, G2, В між об'єктивом та фотоприймальною матрицею UA 107046 C2 (12) UA 107046 C2 розміщена плоскопаралельна пластинка, обладнана п'єзоелектричним механізмом кутового дискретного зсуву нормалі до поверхні пластинки відносно візирної осі на малі кути. Плоскопаралельна пластинка механічно зв'язана з корпусом через елементи п'єзоелектричного механізму. UA 107046 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі аерокосмічного знімання. Відомі пристрої аерокосмічного знімання, що ґрунтуються на схемі реєстрації зображення об'єкта на мішені багатоелементної фотоприймальної матриці оптико-електронного приладу (ОЕП) [1], відомі традиційні фотографічні пристрої з фіксацією зображення об'єкта на фотоплівці [2], пристрої аерокосмічного знімання (АКЗ) зі скануванням зображення місцевості оптикоелектронною системою, що містить ПЗЗ-лінійку [1]. До недоліків відомих пристроїв цифрового аерокосмічного знімання треба віднести: - недостатньо високу розрізнювальну здатність (розрізненість); - мале поле зору. Відомий спосіб та пристрій для реєстрації зображень [3], в якому забезпечується субпіксельна реєстрація країв на зображені шляхом врахування відхилень розподілу яскравості від унімодального. Недоліком цього пристрою є відсутність фізичного вимірювання субпіксельних сигналів, тобто вимірі за допомогою його є різновидом інтерполяції. Відомий пристрій, що реалізує спосіб для одержання зображень з реєстрацією субпіксельної інформації [4], в якому визначаються інтенсивності сигналів та центроїди місць розташування сигналів в межах кожного піксела. Недоліком цього пристрою є висока складність конструкції: кожний фотоприймальний елемент матриці обладнується декількома додатковими вимірювальними електродами та передпідсилювачами сигналів. Ще відомий пристрій для одержання зображень з надрозрізненістю, що реалізує спосіб [5], в якому субпіксельний сигнал формується за допомогою дифракційних елементів з мікролінзами в кожному пікселі. Недоліком цього пристрою також є висока складність конструкції. Відомий оптико-електронний пристрій та спосіб його функціонування [6], в якому здійснюється субпіксельний зсув зображення за рахунок додаткової оптичної системи. Недоліком цього пристрою є обмеження кількості субпікселів, що розрізняються, кількістю додаткових оптичних систем, що унеможливлює значне підвищення розрізнювальної здатності знімальної системи. Загальним недоліком вищеописаних відомих пристроїв аерокосмічної зйомки є неможливість суттєвого підвищення роздільності кольорової цифрової камери та отримуваного камерою кольорового цифрового знімку з використанням субпіксельних технологій. Пристрій дистанційного знімання, що реалізує спосіб [7] є ефективним у чорно-білому варіанті, але для кольорових знімків може бути використаний тільки частково. Пристрій та спосіб [7] для дистанційного знімання ґрунтується на субпіксельній технології і даний пристрій можна використовувати в якості аналога, прийнятого за прототип. Загальною ознакою з запропонованим пристроєм є наявність зсуву зображення об'єкту при зніманні. Задачею винаходу є підвищення геометричної розрізненості аерокосмічного знімку. Поставлена задача вирішується за рахунок створення пристрою для дистанційного знімання, який вміщує об'єктив та фотоприймальну матрицю з передпідсилювачем в єдиному корпусі, електронні блоки обробки та передачі інформації, що відрізняється тим, що між об'єктивом та фотоприймальною матрицею розміщена плоскопаралельна пластинка, обладнана п'єзоелектричним механізмом кутового дискретного зсуву нормалі до поверхні пластинки відносно візирної осі на малі кути, а плоскопаралельна пластинка механічно зв'язана з корпусом через елементи п'єзоелектричного механізму, при цьому мають місце електричні зв'язки: вихід фотоприймальної матриці (ФПМ) зв'язаний з першим входом передпідсилювача (ПП), перший вихід ПП зв'язаний із входом ФПМ, другий вихід ПП зв'язаний з першим входом блока обробки інформації (БОI), перший вихід блока управління (БУ) зв'язаний з другим входом БОI, другий вихід БУ зв'язаний з ПП; третій вихід БУ зв'язаний з першим входом генератора блока (ГБ), четвертий вихід БУ зв'язаний з першим входом програмного блока (ПБ), перший вихід БОI зв'язаний із входом БУ, вхід БУ зв'язаний з першим виходом БУ, другий вихід БОI зв'язаний з входом блока збереження та запису інформації, вихід ПБ зв'язаний з другим входом ГБ, перший вихід ГБ зв'язаний з другим входом БОI, другий і третій виходи ГБ зв'язані з елементами п'єзоелектричного механізму. Технічним результатом є підвищення розрізненості кольорового зображення цифрового аерокосмічного знімку як мінімум в чотири рази. На фіг. 1 представлена схема запропонованого пристрою для дистанційного зондування: 1 - об'єктив 2 - ППП (плоско-паралельна пластина) 3 - п'єзоелектричні шайби 4 - фотоприймальна матриця 5 - корпус 6 - передпідсилювач 1 UA 107046 C2 5 10 15 20 25 30 35 7 - блок обробки інформації 8 - блок управління 9 - генераторний блок 10 - програмний блок 11 - блок запису і збереження інформації. Вузли 1…4 розміщені в єдиному жорсткому корпусі 5. Електронні блоки 6…11 можуть бути розміщені як в корпусі 5, так і поза корпусом та зв'язані між собою і з матрицею 4 електрично. Робота пристрою відбувається наступним чином. Світлові промені від об'єкту з зовнішнього простору падають на об'єктив 1, який фокусує промені, що проходять через ППП 2 на мішень матриці 4, де утворюється зображення об'єкта. Прозора скляна ППП 2 закріплена на внутрішніх виступах корпусу 5 на трьох п'єзоелектричних шайбах, розташованих під кутами 120° по окружності корпуса. За командою блока управління 8 здійснюється включення блоків 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, при цьому електричні сигнали від блока 4 посилюються блоком 6 та направляються на вхід блока 7, де виконується обробка отримуваних цифрових зображень. Одночасно по команді блока 8 через блок 10 (за закладеною в нього програмою) блок 9 подає необхідні напруги на п'єзоелектричні шайби 3, при цьому змінюються розміри шайб, викликаючи зміну нахилу ППП 2 в заданих напрямках на задані кути, що забезпечує зміщення зображення об'єкту, що знімається, на мішені матриці 4. За сигналами блока 9 зміна товщини шайб 3 відповідно з програмою блоку 10 призводить до траєкторії переміщення зображення об'єкта мішені матриці 4 у вигляді чотирикутника зі сторонами mрх та mру, кратними сторонам піксела матриці; при положенні зображення в кожній вершині цього чотирикутника за командою блока 8 виконується експозиція. Отримані таким чином сигнали дозволяють сформувати чотири варіанти однокольорових матриць, тобто чотири віртуальні матриці, кожна з яких складається з однокольорових пікселів, наприклад, R, G1, G2, В. Порівняно з вихідною матрицею віртуальні рядки та стовпці мають лінійну розрізненість в два рази вище, а отримана віртуальна матриця має розрізненість по площі в чотири рази вище. Подальше підвищення розрізненості отримують, зменшуючи дискретне зміщення py p m x m n та n , де n - знаменник зображення послідовно по осях X та Y матриці на величину при діленні сторони піксела на субпіксельні відрізки. Наприклад, при n=2 для кожного кольору отримаємо дві віртуальні матриці з підвищенням лінійної розрізненості в два рази, а відносно вихідної матриці - в чотири рази. Сигнали про рівень засвічування пікселів віртуальних матриць обробляються в блоці 7 по технології, викладеній в [7], при цьому в процесі подальшого знімання почергово виконують кутове зміщення оптичної осі знімального приладу по напрямку рядків і стовпців фотоприймача Py Px матриці на кількість позицій n з інтервалом: ƒn та ƒn , P де: Px , y - лінійні розміри сторін прямокутного піксела матриці; ƒ - фокусна відстань об'єктива цифрової камери; 40 20626 5 - кутова константа. При дешифруванні визначають рівень електричних сигналів від засвічування прямокутних PxPy P P x y ділянок n2 пікселів, де n , n - сторони прямокутної ділянки відповідно по напрямках рядків і стовпців, базуючись на групи пікселів з однаковим рівнем сигналів від їх засвічування, переважно мінімального рівня, після чого по даних сигналах від прямокутних ділянок PxPy 45 2 визначають рівень електричного сигналу для кожної ділянки піксела площиною n , що відповідає його засвічуванню, і таким чином поділяють кожний піксел кожної віртуальної 50 однокольорової ПЗЗ-матриці на n 2 субпікселів. На фіг. 1 показано поетапне перетворення кольорової матриці R, G1, G2, В у віртуальні однокольорові субпіксельні матриці для варіанта n=2 а) вихідна ПЗЗ-матриця; б) перший етап: віртуальні однокольорові матриці R, G1, G2, В; 2 UA 107046 C2 PxPy в) другий етап: віртуальні однокольорові субпіксельні матриці із розміром субпіксела 4 при n=2. Таким чином, запропонований пристрій дозволяє отримати підвищення розрізненості 5 10 15 20 аерокосмічних знімків по площі в 4n2 разів за рахунок заміни пікселів субпікселами для кожної з отриманих на першому етапі віртуальних матриць R, G1, G2, В. Джерела інформації: 1. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования Земли. - М.: Картгеоцентр-Геоиздат, 2001. - 228 с. 2. Дорожинський О.Л. Основи фотограмметрії. - Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2003. - 214 с. 3. Shiba H. Image registration method, image registration apparatus and recording medium/ United States Patent No 6,434,279. - August 13, 2002. 4. Jackson W.B., Jared D.A., Basu S., Biegelsen D.K. Position sensitive detector based image conversion system capable of preserving subpixel information/ United States Patent No 5,754,690. May 19, 1998. 5. Mendlovicy D., Zalevski Z., Konforti N., Marom E., Shabtay G., Levy U., Karako S. Superresolving imaging system/ United States Patent No 6,344,893. - February 5, 2002. 6. Waslowski K., Merettig G. Opto-electronic device and method for its operation/ European Patent No 1821120. - 16.02.2007. 7. Бурачек В.Г., Зацерковний В.I., Попов М.О., Станкевич С.А. Пристрій для дистанційної зйомки. Патент України на винахід № 95697, 25.08.2011, Бюл. № 16. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 Пристрій для дистанційного знімання, який вміщує об'єктив та фотоприймальну матрицю з передпідсилювачем в єдиному корпусі, електронні блоки обробки та передачі інформації, який відрізняється тим, що між об'єктивом та фотоприймальною матрицею розміщена плоскопаралельна пластинка, обладнана п'єзоелектричним механізмом кутового дискретного зсуву нормалі до поверхні пластинки відносно візирної осі на малі кути, а плоскопаралельна пластинка механічно зв'язана з корпусом через елементи п'єзоелектричного механізму, при цьому мають місце електричні зв'язки: вихід фотоприймальної матриці (ФПМ) зв'язаний з першим входом передпідсилювача (ПП), перший вихід ПП зв'язаний із входом ФПМ, другий вихід ПП зв'язаний з першим входом блока обробки інформації (БОІ), перший вихід блока управління (БУ) зв'язаний з другим входом БОІ, другий вихід БУ зв'язаний з ПП; третій вихід БУ зв'язаний з першим входом генератора блока (ГБ), четвертий вихід БУ зв'язаний з першим входом програмного блока (ПБ), перший вихід БОІ зв'язаний із входом БУ, вхід БУ зв'язаний з першим виходом БУ, другий вихід БОІ зв'язаний з входом блока збереження та запису інформації, вихід ПБ зв'язаний з другим входом ГБ, перший вихід ГБ зв'язаний з другим входом БОІ, другий і третій виходи ГБ зв'язані з елементами п'єзоелектричного механізму. 3 UA 107046 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 4
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюBurachek Vsevolod Hermanovych, Donets Volodymyr Volodymyrovych, Popov Mykhailo Oleksiiovych, Stankevych Serhii Arseniiovych
Автори російськоюБурачек Всеволод Германович, Донец Владимир Владимирович, Попов Михаил Алексеевич, Станкевич Сергей Арсениевич
МПК / Мітки
МПК: G01C 11/00
Мітки: дистанційного, знімання, пристрій
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-107046-pristrijj-dlya-distancijjnogo-znimannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для дистанційного знімання</a>
Попередній патент: Сардельки “кролячі”
Наступний патент: Спосіб підвищення розрізненості кольорового зображення цифрового аерокосмічного знімка
Випадковий патент: Захисний чохол для транспортного засобу