Размер шрифта:
– +
Цвет сайта:
Изображения:
☷

Разработка ученых ТУСУРа поможет видеть в условиях тумана и задымления

09 июля 2025
Разработка ученых ТУСУРа поможет видеть в условиях тумана и задымления

Ученые ТУСУРа получили патент на способ формирования изображения карты дальностей до наблюдаемых объектов в рассеивающих средах.

Коллектив ученых кафедры телевидения и управления (ТУ) получил патент на способ формирования изображения карты дальностей до наблюдаемых объектов в рассеивающих средах.

«Сегодня существует большое количество приборов для построения карт глубин для разных целей. Под картами глубин в данном случае следует понимать изображение, каждый элемент (пиксель) которого несет информацию о дальности до наблюдаемого объекта. Большинство из существующих приборов для построения карт глубин способны работать только в условиях хорошей видимости (прозрачности среды). Так же существуют системы, которые упрощают видимость в тумане, но при этом они либо вообще не способны строить карты глубин, либо строят их с низкой детализацией. Особенность нашей системы заключается в том, что она позволяет строить карту глубин с высокой детализацией и скоростью, причем делает это в условиях плохой видимости, под плохой видимостью понимаются такие условия как: туман, задымление, условия видения под водой», - отмечает один из авторов патента, доцент кафедры ТУ, заведующий научно-исследовательской лабораторией «Телевизионная автоматика» Вячеслав Капустин.

Система, созданная учеными ТУСУРа, может стать «глазами» беспилотных систем, позволяя им ориентироваться в пространстве в условиях плохой видимости. Например, это может быть востребовано МЧС при тушении различных пожаров, чтобы обезопасить людей. Также после определенной модификации она может устанавливаться на пилотируемый транспорт в качестве системы помощи водителю в условиях тумана и других сложных условиях с недостаточной видимостью.

Работа над этой тематикой началась в университете несколько лет назад в рамках гранта РНФ. В основе – принцип активно-импульсного наблюдения.

«Главная проблема в сложных условиях видимости (сложных метеорологических условиях) заключается в том, что при наблюдении объектов в таких условиях, возникает помеха обратного рассеяния, которая заслоняет собой объекты и значительно ограничивает дальность их обнаружения. Помеха обратного рассеяния это грубо говоря фотоны, отразившиеся от среды в направлении наблюдателя. Наша система с импульсным источником освещения работающем в невидимом глазу диапазоне длин волн излучает мощные короткие вспышки (длительностью в 30 наносекунд). После этого через задержку стробирования фотоприемника принимается отраженный оптический импульс. Благодаря этому принципу система «выбирает», откуда мы будем видеть отраженные фотоны, а откуда проигнорируем, «обходя» таким образом помеху обратного рассеяния. Если специальным образом модулировать приемник либо излучатель, например, если сделать линейно нарастающую мощность излучения, либо чувствительность фотоприемника, мы можем получить зависимость «яркость-расстояние», и затем благодаря калибровке и привязке полученных значений к дальности мы получаем карту глубин, - рассказывает Вячеслав Капустин. - В сложных же условиях видения, линейность зависимости «яркость-расстояние» нарушается тем сильнее, чем ниже прозрачность среды. Нарушается она в следствии воздействия остаточной помехи обратного рассеяния. В нашем патенте мы описываем способы подавления влияния остаточной помехи обратного рассеяния на зависимость «яркость-расстояние» что бы точность построения карты глубин была сопоставимой с хорошими условиями видимости».

С применением прибора, созданного учеными университета, было проведено несколько экспериментов в аэрозольной камере Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, которая позволяет создавать условия сложной видимости (эффект тумана разной плотности, задымленность и т.д.). Лабораторные испытания подтвердили эффективность применяемого метода.

«Для создания одного кадра, содержащего карту глубин нам необходимо сделать 2 кадра с разными характеристиками. Для этого на данном этапе наша система работает с частотой 50 кадров в секунду (25 кадров для построения карты глубин). Этой частоты достаточно, чтобы глаз не замечал смену кадров, - рассказывает ученый.

Теоретически этого достаточно, чтобы вовремя обнаружить препятствие при движении в условиях плохой видимости на скорости до 40км/ч. В планах – подтвердить это предположение экспериментально».

Кроме того, в планах разработчиков, адаптировать систему с помощью программного обеспечения так, чтобы использовать ее как 3D-сканер высокой точности.

Другие новости

24 июля 2026

Фонд перспективных исследований (ФПИ) определил финалистов отбора работ на базе грантов Российского научного фонда (РНФ). В числе финалистов – заявка ТУСУРа.

25 сентября 2026

На секциях Школы молодых ученых, которая стала одним из значимых мероприятий форума «Микроэлектроника 2026», молодые исследователи ТУСУРа представили результаты своей научной деятельности.

16 октября 2026

Дайв-клуб Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУРа) «Наяда» разработал клапан поддува сухого гидрокостюма с EO-кордом. Устройство станет частью интеллектуальной экосистемы электропитания и освещения для дайверов и водолазов. Старт продаж клапанов планируется в 2026 году.

06 июля 2026

Сегодня, 6 июля, в Екатеринбурге открылась 16-я международная промышленная выставка «Иннопром», главная тема которой — «Индустрия 360: производство без границ». В ней участвуют 69 регионов России и более 50 стран мира.

НАВЕРХ