Динамічне комплексування зображень з видимого та інфрачервоного каналів прицільно-спостережного комплексу за методом комплексного матричного формалізму

Автор(и)

  • Дмитро Хаустов Національна Академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-5542-2831
  • Ярослав Хаустов Національна Академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4553-0702
  • Євген Рижов Національна Академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-0132-3931
  • Олег Бурашніков Національна Академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-9975-5021
  • Едуард Личковський Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-1236-8614
  • Юрій Настишин Національна Академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-7521-3906

DOI:

https://doi.org/10.33577/2312-4458.25.2021.29-37

Ключові слова:

цифрова обробка зображень, комплексування зображень, тепловізійне бачення, формалізм матриць Джонса, комплексування зображень методом комплексної векторної функції

Анотація

Застосуванням нових математичних та комп’ютерних підходів для реєстрації та комплексування зображень цілей із видимого та інфрачервоного каналів прицільно-спостережного комплексу (ПСК) – один із шляхів підвищення ефективності ПСК зразків бронетанкового озброєння. Сучасні підходи до підвищення ефективності комплексування зображень зводяться до підвищення видимості цілі шляхом підвищення індексів якості комплексованих зображень. В роботі обгрунтовується принципово новий підхід до комплексування зображень, а саме динамічне комплексування, при якому ціль спостерігається у режимі відеокліпа, скомпонованого із послідовності стаціонарних комплексованих зображень, отриманих при різних параметрах комплексування, на відміну від традиційного стаціонарного комплексування, при якому рішення приймається із одного комплексованого зображення. На відміну від стаціонарного комплексування, метою якого є підвищення видимості цілі, динамічне комплексування дає змогу підвищити помітність цілі. Принцип динамічного комплексування, що пропонується в роботі, грунтується на матричному формалізмі, при якому комплексоване зображення будується у формі комплексної векторної функції, що за своєю математичною формою є аналогом вектора Джонса еліптично поляризованої світлової хвилі, що відкриває можливість матричного перетворення вектора комплексного комплексованого зображення та його параметризації за аналогією матричного формалізму Джонса для світлової хвилі. В статті наведено математичні принципи матричного формалізму, який лежить в основі динамічного комплексування, наведено приклади стаціонарного та динамічного комплексування за методом векторної функції та проведено порівняння із відповідними зображеннями, комплексованими за алгоритмами вагового складання в полі дійсних та комплексних скалярів. Показано, що підбором вагових коефіцієнтів загальний вигляд комплексованого амплітудного векторного зображення можна звести до алгоритмів вагового та усередненого складання в полі дійсних скалярів, вагового амплітудного та середньоквадратичного зображення в полі комплексних скалярних чисел та середньогеометричного зображення в полі комплексних векторів, які, таким чином, є частковими випадками загальної форми комплексованого амплітудного зображення в полі комплексних векторів.

Наведені в роботі анімаційні зображення, отримані за методом комплексної векторної функції, наочно ілюструють підвищення помітності об’єкта спостереження за рахунок динамічної зміни параметрів комплексування.

Посилання

″Ukrayinska kompaniya archer rozrobyla vdoskonalenyj tankovyj prytsil″ [Ukrainian company Archer has developed an improved tank sight]. (2021), URL: https://mil.in.ua/uk/news/ukrayinska-kompaniya-archer-rozrobyla-vdoskonalenyj-tankovyj-prytsil/ (Accessed 28 July 2021)

Dylan Malyasov (2021), Ukraine’s Archer develops new gunner’s sight for main battle tanks. URL: https://defence-blog.com/ukraines-archer-develops-new-gunners-sight-for-main-battle-tanks/?amp&__twitter_impression=true (Accessed 28 July 2021)

Ya. Ye. Khaustov , D. Ye. Khaustov, Ye. Ryzhov, E. Lychkovskyy and Yu. A. Nastishin. (2020), Fusion of visible and infrared images via complex function. Military technical collection. № 22, pp. 20-31 DOI: https://doi.org/10.33577/2312-4458.22.2020.20-31

Ya.Ye. Khaustov, D.Ye. Khaustov, A.P. Hryvachevskyi , Ye. Ryzhov, E. Lychkovskyy , I.N. Prudyus and Yu.A. Nastishin. (2021). Complex function as a template for image fusion. Results in Optics 2 100038. https://doi.org/10.1016/j.rio.2020.100038

D.Ye. Khaustov, Yu.A. Nastishin and O.Yu. Larin (2021), ″Analiz efektyvnosti rozvidky vorozhykh tsilei na poli boiu bahatokanalnym prytsilno-sposterezhnym kompleksom″ [Analysis of the effectiveness of reconnaissance of enemy targets on the battlefield by a multi-channel sighting and surveillance system]. Military technical collection CNDI OVT.

A.H. Wertheim (2010), Visual conspicuity: A new simple standard, its reliability, validity and applicability. Ergonomics Vol. 53, No. 3, pp.421–442.

Miguel P. Eckstein (2011), Visual search: A retrospective. Journal of Vision December Vol.11, 14. doi:https://doi.org/10.1167/11.5.14

Y.M. Bowler (1990), "Towards a simplified model of visual search", in Visual Search, D. Brogan, Ed., pp. 303—309, Taylor & Francis, London, UK.

A. Toet, P. Bijl, FL. Kooi, and J.M. Valeton (1997)., Image data setfor testing search and detection models, Report TM-97-A036, TNO Human Factors Research Institute, Soesterberg, The Netherlands.

Wolfe, J. M. (2015), Visual search. In J. M. Fawcett, E. F. Risko, & A. Kingstone (Eds.), The handbook of attention (pp. 27–56). Boston Review.

Lana M. Trick and James T. Enns. (1998), LIFESPAN CHANGES IN ATTENTION: THE VISUAL SEARCH TASK Cognitive Development, 13, 369-386

William K. Pratt. (2001), Digital Image Processing: PIKS Inside, Third Edition. New York, John Wiley & Sons, Inc.

Gonzalez Rafael C. and Richard E. Woods (2002), Digital Image Processing, New Jersey, Prentice-Hall, Inc.

A.H. Wertheim (2010), Visual conspicuity: A new simple standard, its reliability, validity and applicability. Ergonomics. Vol. 53, No. 3, March 421–442.

Huckauf A., Heller D. and Nazir T.A. (1999), Lateral masking: limitations of the feature interaction account. Perception and Psychophysics, 61 (1), 177–189.

Krikke K., Wertheim A.H., and Johnson A. (2000), The role of lateral masking in visual search. Perception, 29 (Suppl), 102.

Wertheim A.H., et al. (2006), How important is lateral masking in visual search? Experimental Brain Research, 170, 387–402.

A. Broca and D. Sulzer (1902), La sensation lumineuse en function du temps, Jorr. DE Physio. Et de Pathol. Generale 4, 632–640.

Luyao Tang, Tianran Chen, Xiaolin Zhang and Muqing Liu. (2020), Experimental study on brightness perception changing effect of pulsed light in short wavelengths. Optik, Volume 217, September 164817.

Shenglong Fan, Xin Gu, Xiaolin Zhang and Muqing Liu. (2014), Human perception on pulsed red and green lights. Optical Engineering 53(6), 065105.

Khaustov D.Ye., Khaustov Ya.Ye., Ryzhov Ye., Lychkowskyy E., Vlokh R. and Nastishin Yu.A. (2021), Jones formalism for image fusion. Ukr. J. Phys. Opt. Volume 22, Issue 3, 165-180.

Azzam R.M.A. and Bashara N.M. (1977), Ellipsometry and Polarized Light. North–Holland Amsterdam, New York.

Nastyshyn S.Yu., Bolesta I.M., Tsybulia S.A., Lychkovskyy E., Yakovlev M.Yu., Ryzhov Ye., Vankevych P.I. and Nastishin Yu.A. (2018), Differential and integral Jones matrices for a cholesteric. Phys. Rev. A 97, 053804.

Nastyshyn S.Yu., Bolesta I.M., Tsybulia S.A., Lychkovskyy E., Fedorovych Z.Ya., Khaustov D.Ye., Ryzhov Ye., Vankevych P.I. and Nastishin Yu.A. (2019), Optical spatial dispersion in terms of Jones calculus. Phys. Rev. A 100. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.013806. 013806.

A.F. Konstantinova, B.N. Grechushnikov, B.V. Bokut and Ye.G. Valyashko (1995), Optical Properties of Crystals. Navuka i Teknnika, Minsk.

Visual and Infrared Database image Fusion, provided for free downloading by the SMT/COPPE/Poli/UFRJ and IME–Instituto Militar de Engenharia within the CAPES/Pró–Defesa Program, in a partnership with IPqM–Instituto de Pesquisa da Marinhaat http://www02.smt.ufrj.br/~fusion/.

Ya.Ye. Khaustov, D.Ye. Khaustov, Е. Lychkovskyy, Ye.Ryzhov and Yu.A. Nastishin (2019), Image fusion for a target sightseeing system of armored vehicles. Military technical collection. № 21, pp. 28-37. DOI: https://doi.org/10.33577/2312-4458.21.2019.28-37

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-08

Як цитувати

Хаустов, Д., Хаустов, Я., Рижов, Є., Бурашніков, О. ., Личковський, Е., & Настишин, Ю. (2021). Динамічне комплексування зображень з видимого та інфрачервоного каналів прицільно-спостережного комплексу за методом комплексного матричного формалізму. Військово-технічний збірник, (25), 29–37. https://doi.org/10.33577/2312-4458.25.2021.29-37

Номер

Розділ

РОЗРОБЛЕННЯ ТА МОДЕРНІЗАЦІЯ ОВТ

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають