L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ТРУДНО РАЗЛИЧИМЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ, СПОСОБНЫХ СОЗДАВАТЬ ПОМЕХИ НИЗКОЛЕТЯЩИМ ВЕРТОЛЕТАМ И САМОЛЕТАМ
| Название | СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ТРУДНО РАЗЛИЧИМЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ, СПОСОБНЫХ СОЗДАВАТЬ ПОМЕХИ НИЗКОЛЕТЯЩИМ ВЕРТОЛЕТАМ И САМОЛЕТАМ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Горелик Александр Леопольдович, Дехтяренко Александр Юрьевич, Тимушев Алексей Георгиевич, Кашарный Вячеслав Владимирович, Чеботарев Станислав Стефанович |
| Вид объекта патентного права | Изобретение |
| Регистрационный номер | 2437158 |
| Дата регистрации | 20.12.2011 |
| Правообладатель | Горелик Александр Леопольдович, Дехтяренко Александр Юрьевич, Тимушев Алексей Георгиевич, Кашарный Вячеслав Владимирович, Чеботарев Станислав Стефанович |
| Область применения (класс МПК) | G08B 23/00 (2006.01) |
Описание изобретения
Изобретение относится к способам и системам оповещения о препятствиях, представляющих угрозу безопасности полетов низколетящих аппаратов, например вертолетов. Техническим результатом является повышение точности выявления препятствий любой конфигурации в сложных метеоусловиях. Способ выявления трудно различимых препятствий, способных создавать помехи низколетящим вертолетам и самолетам, заключающийся в выполнении панорамной видеосъемки окружающего пространства в инфракрасном диапазоне с последующей компьютерной обработкой полученных видеосигналов, при этом компьютерная обработка заключается в предварительной фильтрации и контрастировании изображений, а также в компьютерной обработке видеоизображений и в распознавании потенциально опасных препятствий с помощью алгоритмов улучшения изображения и распознавания решетчатых и линейных структур. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области сигнализации, а более конкретно к способам и системам оповещения о препятствиях, представляющих угрозу безопасности полетов низколетящих аппаратов, например вертолетов.
В России и в ряде зарубежных государств полеты вертолетов в сложных метеорологических условиях (снег, дождь, туман) неоднократно приводили к их авариям и катастрофам вследствие столкновения с препятствиями искусственного происхождения, в частности с линиями электропередачи (ЛЭП), их опорами, телевизионными и радиоантеннами и т.п. Это объясняется спецификой полетов вертолетов на незначительной высоте при выполнении строительных, монтажных и погрузочно-разгрузочных работ, а также при взлете-посадке на неподготовленных площадках. При этом основную опасность представляют именно искусственные сооружения, поскольку все естественные препятствия, такие как горы, холмы и другие возвышенности, обычно отражены на полетных картах и/или в памяти бортового компьютера. С другой стороны, искусственные сооружения воздвигаются в считанные дни и часы, не отражены на картах и зачастую являются трудно различимыми в сложных метеорологических условиях. Наиболее серьезную проблему представляют такие сооружения, как антенны, вышки, линии электропередач и их опоры, которые практически не обнаруживаются штатными локаторами. Определенную опасность представляют также отдельно стоящие высокие деревья и мачты......
Формула изобретения
1. Способ выявления трудно различимых препятствий, способных создавать помехи низколетящим вертолетам и самолетам, заключающийся в выполнении панорамной видеосъемки окружающего пространства в инфракрасном диапазоне с последующей компьютерной обработкой полученных видеосигналов, включающей в себя этап предварительной фильтрации, этап контрастирования изображений и этап распознавания линий электропередач, решетчатых и линейных структур, отличающийся тем, что на этапе контрастирования применяют алгоритм, состоящий из следующих операций:
- повышают контрастность изображения за счет пропорционального расширения диапазона яркостей от минимальной до максимальной, встречающихся в данном изображении на всю шкалу от 0 до Imax;
- задают начальную величину угла сканирования α;
если 
, то:
- заменяют исходное изображение на транспонированное;
- если α>0, то заменяют его на 90°-α, иначе - на -90°-α;
- преобразуют кадр из прямоугольника в ступенчатый параллелограмм в соответствии с величиной текущего угла сканирования;
- выполняют построчное сканирование всего изображения под углом α;
- выполняют сканирование текущей строки изображения скользящим кадром под углом α;
- в каждом положении кадра выполняют анализ на наличие фрагмента провода в средней полосе кадра;
- устанавливают кадр в начало строки;
- усредняют яркости каждой из трех полос окна по ширине;
- удаляют 3-5% общего количества аномальных точек, яркости которых статистически существенно отличаются от яркостей остальных точек полосы;
- вычисляют среднее отличие яркостей точек средней полосы кадра от яркостей верхней и нижней полос (mпров) и его СКО (σпров).
- вычисляют среднее отличие яркостей точек верхней и нижней полос (mфон) и его СКО (σфон);
- проводят анализ вычисленных отличий путем сравнения с пороговыми значениями, причем если выполнены все следующие условия:
mпров<Mпров, σпров<Σпров, mфон>Mфон, σфон<Σфон,
- то множество точек изображения, накрываемых средней полосой текущего кадра, помечают как фрагмент провода;
- перемещают кадр в следующее положение вдоль оси сканирования, причем шаг по горизонтали составляет половину длины кадра, а шаг по вертикали равен шагу по горизонтали, умноженному на tgα;
- переходят к следующей строке с шагом между строками - 1 пиксель.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе предварительной фильтрации применяют алгоритм, состоящий из следующих операций:
- выявляют на целочисленном описании изображения пары пикселей-соседей перепады значений «интенсивности цветовых компонент», на которых содержится существенная информация об образах элементов линий разрывов «почти непрерывного прообраза» и о значениях перепадов на них;
- минимизируют ошибки квантования путем локального усреднения значений «интенсивности цветовых компонент» целочисленного описания изображения дифференцированно по отношению к парам пикселей-соседей класса образов элементов линий разрывов и парам пикселей-соседей, не относящихся к этому классу, с переходом из целочисленной области значений «интенсивности цветовых компонент» в диапазоне яркостей 0-255;
- выполняют локально обусловленное «деформирование» исправленного целочисленного описания изображения путем локально-монотонного нелинейного изменения масштаба значений «интенсивности цветовых компонент» отдельных пикселей, оптимизируя совместно параметры визуальности пар пикселей-соседей, классифицированных как «образы элементов границ».
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе распознавания решетчатых структур применяют алгоритм, заключающийся в выполнении следующей последовательности операций:
- выбирают начальный зародыш из области дополнения Kj=1; Nj=1; J1[1]=1; Jc[1]=1;
- проверяют, исчерпаны ли все элементы, входящие в область дополнения;
- если все элементы исчерпаны, выполнение операций прекращают;
- если не все элементы исчерпаны, выполняют поиск ближайшего элемента [i,j], входящего в область дополнения J1[1]=i; Jc[1]=j;
- выполняют обнуление счетчика соседей Ns=0;
- проверяют, равно ли число соседей четырем;
- если число соседей равно четырем, то принимают, что Kj=Kj+1, и повторяют операцию обнуления счетчика;
- если число соседей не равно четырем, то проверяют, находится ли следующий сосед в области дополнения;
- если результат проверки позитивный, то выполняют увеличение счетчика соседей Ns=Ns+1 и счетчика числа занятых элементов в массивах J1 и Jc Nj=Nj+1 с последующей повторной проверкой числа соседей;
- если результат проверки негативный, то выполняют дополнительную проверку того, справедливо ли равенство Kj=Nj;
- если равенство справедливо, то число областей дополнения увеличивают на единицу с последующей повторной проверкой, исчерпаны ли все элементы, входящие в область дополнения;
- если равенство не выполняется, повторяют операцию Kj=Kj+1 с последующим обнулением счетчика соседей.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе распознавания линейных структур применяют алгоритм, заключающийся в выполнении следующей последовательности операций:
- формируют симметричную относительно центрального пикселя Рc рассматриваемого отрезка локальную характеристику изображения, отражающую существенное различие в поведении интенсивности изображения при движении через центральный пиксель Рc вдоль и поперек отрезка;
- осуществляют выделение области анализа в соответствии с заданным центральным пикселем Рс и апертурой;
- выполняют пересчет вкладов пикселей в общий момент второго порядка круга с центром в пикселе Рс относительно осей, проходящих через пиксель Рс;
- выполняют поиск максимального и минимального моментов;
- вычисляют показатель локальной анизотропии Q;
- проверяют, не превышает ли показатель локальной анизотропии Q пороговое значение анизотропии;
- если проверка дает негативный результат, то увеличивают на единицу число точек с большой локальной анизотропией и завершают циклы по определению существенных различий в поведении интенсивности изображения при движении через центральный пиксель Рс вдоль и поперек отрезка;
- если проверка дает позитивный результат, то сразу переходят к завершению циклов по определению существенных различий в поведении интенсивности изображения при движении через центральный пиксель Рс вдоль и поперек отрезка.
5. Система для выявления трудно различимых препятствий, способных создавать помехи низколетящим вертолетам и самолетам, включающая в себя цифровую видеокамеру, выполненную с возможностью съемки в инфракрасном диапазоне 8-12 мкм, отличающаяся тем, что цифровая видеокамера установлена на гиростабилизированной платформе, причем выход видеокамеры подключен к входу коммутатора, а выход коммутатора подключен к монитору визуального наблюдения пилота и к входу бортового вычислительного модуля, содержащего последовательно включенные блоки контрастирования изображения, выделения признаков объекта и анализа ситуации, при этом выход бортового вычислительного модуля подключен к блоку тревожной сигнализации.
Медаль Альфреда Нобеля