-
8/12/2019 Tisdale Et Al. Patent US4497065 - Target Recognition System Enhanced by Active Signature Measurements
1/16
O
Unlted States Patent [ 1 9 ] [ 1 1 ] P a t e n t N u m b e r : 4 , 4 9 7 , 0 6 5
T i s d a l e
e t
a l .
[ 4 5 ] Date
o f P a t e n t : J a n . 2 9 , 1 9 8 5
[ 5 4 ] TARGET
RECOGNITION
SYSTEM 4 , 3 2 4 , 4 9 1 4/ 9 8 2
Hueber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
358/125
ENHANCEDBY ACTIVE SIGNATURE 4,349,838 9 / 1 9 8 2 Daniel . . . . . . . . . . . . . . 3 5 8 / 1 2 5
MEASUREMENTS 4 , 3 8 6 , 8 4 8 6/1983 Clendenin e t a 1 . 358/
2 5
[ 7 5 ]
I n v e n t o r s :
G l e n n
E .
T i s d a l e ,
S e v e r n a
P a r k ;
P r i m a ' y
E x a m i e r _ e
H
B u d r F a u _
H a r l e y
B .
L i n d e m a n n , c a t o n s v i n c A t t o r n e y , A g e n t , o r FzrmW. E . Z 1 t e l l 1
both of Md [ 5 7 ] ABSTRACT
[ 7 3 ] A s s i g n e e : W e s t i n g h o u s e
E l e c t r i c
C o r p . , A
p a s s i v e e l e c t r o - o p t i c a l t a r g e t
r e c o g n i t i o n s y s t e m
P i t t s b u r g h , P a .
which
u t i l i z e s a d d i t i o n a l s i g n a t u r e measurements o f a n
a c t i v e
n a t u r e t o
enhance
t h e d i s c r i m i n a t i o n of d e s i r e d
[ 2 1 ] A p p l ' N O : 3 9 7 2 5 8 t a r g e t s f r o m d e t e c t e d c a n d i d a t e
t a r g e t s
i n t h e
? e l d o f
[ 2 2 ] F i l e d ;
J u l . 1 2 , 1 9 8 2
view
t h e r e o f
i s d i s c l o s e d . C a n d i d a t e t a r g e t s a r e
de
t e c t e d b y t h e p a s s i v e
t a r g e t
r e c o g n i t i o n s y s t e m
f r o m
[ 5 1 ] I n t . C l . 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . G01B 1 1 / 2 6 ; G06K 9/00 p a s s i v e image r a d i a t i o n r e c e i v e d from t h e ? e l d o f View
[ 5 2 ] US.
l .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
382/ 1; 2 4 4 / 3 1 5 ;
ofits
one or
more
passive Sensors A
a s e r
beam gener_
_ 3 5 6 / 4 ; 3 5 6 / 1 5 2 ; 3 5 8 / 1 2 5 ; 3 8 2 / 4 8 a t e d
s u b s t a n t i a l l y
- a t a p r e d e t e r m i n e d
wavelength
i s
F l e l d
of Search
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 ,
2 1 , positioned
t o i l l u m i n a t e each of
the de_
3 5 8 / 1 2 5 - 1 2 6 3
1 1 3 ;
3 6 4 / 5 1 6 _ 5 1 7 ;
2 5 0 / 2 0 3
R ; t e c t e d c a n d i d a t e t a r g e t s . An
a c t i v e
s e n s o r t u n e d
t o
t h e
3 4 3 / 6 R
6
DR
ND;
3 5 6 / 3 7 5
1 5 2
3 7 5 3 8 6 ;
p r e d e t e r m i n e d
w a v e l e n g t h
r e c e i v e s t h e
a c t i v e
l a s e r
4 5 5 / 6 0 9 6 1 1 ; 2 4 4 / 3 1 3 3 ' 1 6 _ 3 ' 1 8
r a d i a t i o n
s e p a r a t e l y
r e f l e c t e d
f r o m t h e i n d i v i d u a l l y
[ 5 6 ] R e f e r e n c e s C i t e d
g l u r n i n i t f e d
c a i L d i t i a t l e
t S r g e t s d A n
z c a i c g i v e s i g n a t u g e i s
erive
or
e a c o
t
e etecte can
1
ate targets rom
U ' S ' PATENT
DOCUMENTS
i t s r e c e i v e d a c t i v e image r a d i a t i o n . A c c o r d i n g l y , a de
3 , 0 7 6 , 9 6 1 2/ 9 6 3 B i b b e r o
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 343/6 R s i r e d
t a r g e t
i s
discriminated
from the detected candidate
3 , 2 6 1 , 0 1 4
7 / 1 9 6 6
D i a z
3 4 3 /
R
t a r g e t s
i n t h e ? e l d o f view o f t h e p a s s i v e s e n s o r
b a s e d
on
3 1 6 0 3 1 6 3 6 9 / 1 9 7 1 P m e
3 5 8 / 1 2 5
t h e d e r i v e d
a c t i v e
t a r g e t
s i g n a t u r e s
t h e r e o f . To
f u r t h e r
3 , 6 3 6 , 5 1 3
V1972
T f s d a l e
382/36 enhance
t h i s discrimination
process, polarizing
proper
g g i g i i , l l a l n i o l f f s e t a 1 t i e s o f t h e l a s e r beam may
b e
u s e d
a s a n
a d d i t i o n a l mea
3 9 4 7 8 3 3
3 / 1 9 7 6 3 8 2 / 3 7 surement
f o r
each candidate
t a r g e t beyond t h e
derived
3 , 9 5 3 , 6 6 7 4 / 1 9 7 6
L a y t o n
e t a 1 .
3 5 8 / 1 1 3
We a r g e t slgnamres there
4,034,208 7/1977 Vaeth
e t
a l .
. .
358/ 125
4 , 0 9 1 , 4 1 2 5 / 1 9 7 8 Salonimer
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 358/113 10 Claims, 8
Drawing
Figures
2 4 , 5 4
the 2
O N I R O L S
E C W 0 1 1 1 0 5
c o m e t s
2 I ' 2 L
[in
I D E O
D I S P L A Y SENS
S I G N A T U R
R E C U G N I T I O N
rum
T A R G E T
M5
C L A S S I F I C A T I O N
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US. P a t e n t
J a n . 2 9 ,
1 9 8 5
S h e e t 2 o f 8
4 , 4 9 7 , 0 6 5
Q E
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US.
a t e n t
J a n . 2 9 ,
1 9 8 5
X P I X E L S
F I G .
S h e e t
4 o f 8
4,497,065
(D
co
E
0000000000000000000000000DOOOOQO
0000000000000000000000000
@0000000 0000000000000 3318', 0000000000000000000000000
0000000
r-ono 000000000000 0000000000000000000000000
000000 -
00
00000000000 0000000000000000000000000
0m -
m00ooo0
000043000000
0000000000000000000000000
000 "000 00000000000000 0000000000
I000
FDDDO
OOQIIOQ'QIQQIDD
000000900
F00 ""~00 0000000000000 00000000
I000
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000 P I~I~0 0000000000000 00000000
m0
UOOODOD 00.200000000001011
000000000
00 ~FFFFP 0000000000000
000000000
m0
DUCIODOO
000000000Q00000|N000000000
.0
~v~r~r~v~v~
0000000000000
00000060
m0
GOOD-DOD
000000 0000000000000 000000000
'1
0*FFNFFF
0000000000000
00000000
\?lihb?n??'?" "DODv-OHOO 000000000000000
000000000
~0n00000 ~~FU~U~I~I~0 00000000000000000000
cu-tum- :OOu-unOO-D
0000000000,
000D00000
090000 P-OF
000000000000000000000000000w
0,
000
\?UN?I'N?0 DDOI'HDQQ y~l~r~r~l~r~l~v~pr~v~l~v~r~r~l~i~m7o000qo00w, w 000
50500000 * hFFI-F 000000000000000000000000000 "
00
mIJDDV'Hn0
"OQDFIOOO, 000000000000000000000000000D
' N 00
00 0000- ~-r~v~v~r~v~v~0
-
0000000000 I~ 00
3Q DDDDODDQ 000000000000
:0
Q0 b00000000000000 J
000
'00
00000000000000
0 l. 0000
00000000000000
"0
000000
0.70.000
000000000
"00000000
00000000
000000000
0000000000
00000000
.000000000
-000000000
N000 0000000000000 000000000
00
00000000000000 000000000
rid 0000000\ 00000000000000
00000000
;' 0000000000000.
0000.
0 0000000 000000000
Q "000000000000-d
I,
00000000000000 " 00000000
I N 000000000000 Dq
00000000000000.
000000000
0
-
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6/16
U . P a t e n t J a n .
2 9 ,
1 9 8 5
X
I X E L S - - >
F I G
S h e e t
5
o f 8
4 , 4 9 7 , 0 6 5
A
->
-
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U . S . P a t e n t
J a n .
2 9 , 1 9 8 5
S h e e t 6
o f 8 4 , 4 9 7 , 0 6 5
A
2
Q 2 Q 2
8 2
2 ' ; a
2 < 2 < >
( A l - A I S )
was umuoamu
-
8/12/2019 Tisdale Et Al. Patent US4497065 - Target Recognition System Enhanced by Active Signature Measurements
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U . S .
P a t e n t J a n . 2 9 , 1 9 8 5 S h e e t 8 o f 8 4 , 4 9 7 , 0 6 5
F I G
P I X L S
I O
-
8/12/2019 Tisdale Et Al. Patent US4497065 - Target Recognition System Enhanced by Active Signature Measurements
10/16
4 , 4 9 7 , 0 6 5
1
TARGET
RECOGNITION SYSTEM
ENHANCED
BY
ACTIVE
SIGNATURE
MEASUREMENTS
BACKGROUND
OFTHE
INVENTION
The
p r e s e n t i n v e n t i o n
r e l a t e s
t o t a r g e t r e c o g n i t i o n
s y s t e m s ,
i n
g e n e r a l , a n d more p a r t i c u l a r l y
t o
a p a s s i v e
e l e c t r o - o p t i c a l t a r g e t
r e c o g n i t i o n
s y s t e m
w h i c h
u t i l i z e s
a d d i t i o n a l
s i g n a t u r e
measurements
of a n
a c t i v e
n a t u r e
t o enhance t h e d i s c r i m i n a t i o n o f d e s i r e d t a r g e t s from
d e t e c t e d c a n d i d a t e t a r g e t s i n
t h e
? e l d o f
view
t h e r e o f .
G e n e r a l l y , e l e c t r o - o p t i c a l ( e / o ) t a r g e t r e c o g n i t i o n
systems operate on t h e ?eld of view of
one
or m o re
p a s s i v e imaging s e n s o r s ,
such a s
a t e l e v i s i o n camera
(TV) o r
f o w a r d - l o o k i n g
i n f r a r e d
d e t e c t o r ( F L I R ) ,
f o r
e x a m p l e , t o i s o l a t e t a r g e t s o f i n t e r e s t a n d s i g n a l t h e i r
presence t o an
operator
by
v i s u a l cues
which may be
d i s p l a y e d
o n a v i d e o
d i s p l a y
( C R T ) . A u d i b l e c u e i n g
m a y a l s o b e u s e d .
T h i s
c u e i n g
i n f o r m a t i o n
m a y i n c l u d e
t a r g e t c l a s si ? c a t i on ,
l o c a t i o n
i n t h e v i d e o d i s p l a y , a n d
p r i o r i t i z a t i o n
r e l a t i v e
t o o t h e r t a r g e t s which m a y
b e
p r e s e n t i n
t h e ? e l d
o f view o f t h e imaging s e n s o r . A
measure
o f
t h e performance o f
s u c h
s y s t e m s
i s
d e t e r
mined b y h o w w e l l t h e y d i s c r i m i n a t e t a r g e t s o f i n t e r e s t
from background
o b j e c t s s o a s
t o a v o i d
f a l s e a l a r m s o r
f a l s e o m i s s i o n s .
Some e x a m p l e s o f p a s s i v e e / o
t a r g e t
r e c o g n i t i o n
s y s t e m s and r e l a t e d technology a r e d i s c l o s e d i n t h e
f o l l o w i n g US . P a t .
N o s . :
3 , 6 3 8 , 1 8 8 ;
e n t i t l e d
C l a s s i ? c a t i o n Method And Ap
p a r a t u s For P a t t e r n R e c o g n i t i o n S y s t e m s ; i s s u e d t o
Glenn
E . T i s d a l e e t
a l on J a n . 2 5 , 1 9 7 2 ,
3 , 6 3 6 , 5 1 3 ; e n t i t l e d P r e p r o c e s s i n g
Method
And Ap
p a r a t u s
For P a t t e r n
R e c o g n i t i o n ; i s s u e d
t o Glenn
E .
T i s d a l e
on
J a n . 1 8 ,
1 9 7 2 , and
3 , 7 4 8 , 6 4 4 ; e n t i t l e d A u t o m a t i c R e g i s t r a t i o n Of o i n t s
I n
Two
e p a r a t e I m a g e s ;
i s s u e d t o
Glenn
E . T i s d a l e
i n
J u l y 2 4 ,
1 9 7 3 , a l l a s s i g n e d
t o
t h e same
a s s i g n e e
a s
t h e
i n s t a n t p a t e n t a p p l i c a t i o n .
T a r g e t r e c o g n i t i o n s y s t e m s o f
t h i s t y p e
u s u a l l y i n
clude one
or
more passive s e n s o r s , a preprocessor f o r
c o n v e r t i n g
t h e
s e n s o r
image
d a t a
i n t o a condensed f o r
mat f o r f u r t h e r
p r o c e s s i n g , means
f o r c o l l e c t i n g
o r
s e g
m e n t i n g i n f o r m a t i o n a s s o c i a t e d
w i t h
i n d i v i d u a l c a n d i
d a t e
t a r g e t s , and means f o r c l a s s i f y i n g t a r g e t s based on
d e r i v e d
p e r t i n e n t measurements o r
f e a t u r e s
from
t h e
c a n d i d a t e t a r g e t s . I n one kno wn s y s t e m ,
t h e
segmenta
t i o n
o p e r a t i o n i s i n i t i a t e d by t h e d e t e c t i o n o f a s p e c i ? c
image c h a r a c t e r i s t i c ,
such
a s
a
b l o b
o r
e d g e ,
which m a y
become
t h e
b a s i s f o r c o l l e c t i o n
o f
n e a r b y
image i n f o r
mation
of a
s c e n e .
C l a s s i ? c a t i o n
i s most
o f t e n
based
upon
t h e s h a p e s o f t h e c a n d i d a t e
t a r g e t i m a g e s
d e r i v e d
f r o m t h e s e g m e n t a t i o n o p e r a t i o n ,
a n d
may a l s o i n v o l v e
t e x t u r e s and i n t e n s i t y
d a t a
o f a
c a n d i d a t e
t a r g e t i m a g e ,
or
even context information
t h e r e o f .
As would b e e x p e c t e d , a t l o n g r a n g e s ( i . e . t h e d i s
t a n c e
t h e p a s s i v e
s e n s o r i s
p o s i t i o n e d from h e c a n d i d a t e
t a r g e t s ) , s a y on
t h e
o r d e r o f 3 5 k i l o m e t e r s , f o r exam
p l e , t h e s e n s o r
image
i n f o r m a t i o n a v a i l a b l e f o r a g i v e n
t a r g e t
d i m i n i s h e s i n
t h e
p r e s e n c e o f
b a c k g r o u n d
i m a g e s
a n d c l u t t e r . As a r e s u l t , t h e a b i l i t y t o c o r r e c t l y c l a s s i f y
a t a r g e t
i s r e d u c e d ,
t h u s , t h e p r o b a b i l i t y o f
f a l s e
a l a r m
or f a l s e
omission
occurrence
i s i n c r e a s e d .
Some a r g e t r e c o g n i t i o n s y s t e m s ,
l i k e t h o s e
d i s c l o s e d
i n US. P a t . N o s . 3 , 2 6 1 , 0 1 4 a n d 3 , 0 7 6 , 9 6 1 i s s u e d J u l y 1 2 ,
1 9 6 6 a n d F e b .
5 ,
1 9 6 3 , r e s p e c t i v e l y , h a v e p r o p o s e d a
m u l t i - s e n s o r c o o r d i n a t e d
s y s t e m by
i n c l u d i n g a r a d a r '
with
a
combination
of TV
nd
FLIR a s s i v e s e n s o r s t o
30
3 5
45
5 5
60
6 5
2
i n c r e a s e t h e amount of i n f o r m a t i o n f o r u s e
i n a c q u i r i n g
a t a r g e t . These systems
make
use
of
a
second sensor
t o
p r o v i d e
u s e f u l
i n f o r m a t i o n
a s s o c i a t e d w i t h
t h e d e t e c
t i o n o r r a n g e
o f p o t e n t i a l
t a r g e t s ,
b u t t h e y
do n o t a p p e a r
t o a s s i s t i n
t h e
c l a s s i ? c a t i o n p r o c e s s .
Other t a r g e t r e c o g n i t i o n s y s t e m s , l i k e t h e one
d i s
c l o s e d i n
US
a t . N o . 3 , 9 5 3 , 6 6 7 ; e n t i t l e d
P a s s i v e
And/Or
A c t i v e Imaging S y s t e m s ;
i s s u e d t o
A l l e n
C .
L a y t o n e t a l o n A p r . 2 7 , 1 9 7 6 , i n c r e a s e s
i t s
t a r g e t i m a g e
i n f o r m a t i o n
by a d d i n g
a c t i v e
l a s e r
i l l u m i n a t i o n
o f
t h e
? e l d o f view i n o r d e r t o enhance t h e FLIRs
c a p a b i l i t y
t o discern
i n a
scene c e r t a i n d e t a i l s , such a s man made
o b j e c t s ,
e s p e c i a l l y
u n d e r a d v e r s e
e n v i r o n m e n t a l c o n d i
t i o n s , l i k e t h e r m a l w a s h o u t ,
f o r
e x a m p l e .
H o w e v e r ,
t h i s
s y s t e m
r e q u i r e s a
h i g h l y
complex
m e c h a n i z a t i o n
c o m
b i n i n g t h e p a s s i v e a n d
a c t i v e
s e n s i n g e l e m e n t s . An
a d
vantage
o f
t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n
i s
t h a t i t m a y be em
b o d i e d
w i t h
m i n o r
m o d i ? c a t i o n
o f a n
e x i s t i n g
i m p l e
m e n t a t i o n
a s
w i l l become a p p a r e n t from t h e d e s c r i p t i o n
found h e r e i n below.
I n
view
o f
t h e
a b o v e , i t
i s r e c o g n i z e d
t h a t
one
w a y
o f
i m p r o v i n g
b o t h
t a r g e t
r e c o g n i t i o n / c l a s s i ? c a t i o n
a n d
f a l s e a l a r m / o m i s s i o n r e j e c t i o n
c a p a b i l i t i e s
o f
a p a s s i v e
t a r g e t
r e c o g n i t i o n s y s t e m i s
by
i n t r o d u c i n g one o r more
a d d i t i o n a l
image measurements
o f a n a c t i v e n a t u r e ,
e s p e c i a l l y when t h e
s e n s o r
i s a t l o n g r a n g e s from
t h e
t a r g e t s of i n t e r e s t s o a s t o
a m e l i o r a t e
t h e
lower
t a r g e t
r e s o l u t i o n s and t a r g e t t o c l u t t e r
c o n t r a s t
c o n d i t i o n s
which a r e p r e v a l e n t
i n
a n a l l p a s s i v e s y s t e m .
SUMMARYOF THE
INVENTION
I n accordance with
t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n , an e l e c t r o
o p t i c a l
t a r g e t r e c o g n i t i o n
s y s t e m
o p e r a t e s on b o t h a c
t i v e
and p a s s i v e
r a d i a t i o n
from t h e
? e l d
o f
view t h e r e o f
t o
d i s c r i m i n a t e d e s i r e d
t a r g e t s from
d e t e c t e d c a n d i d a t e
t a r g e t s .
At
l e a s t
one
p a s s i v e s e n s o r
r e c e i v e s
p a s s i v e
image
r a d i a t i o n from t h e ? e l d o f view t h e r e o f
and
con
v e r t s
t h e
r e c e i v e d
image
r a d i a t i o n
i n t o
? r s t e l e c t r i c a l
s i g n a l s
r e p r e s e n t a t i v e t h e r e o f . A a s s i v e
t a r g e t
r e c o g n i
t i o n
means
o p e r a t e s
on
t h e
? r s t
e l e c t r i c a l s i g n a l s t o
d e t e c t
c a n d i d a t e
t a r g e t s
i n t h e ? e l d o f
view
o f
t h e p a s
s i v e s e n s o r .
I n
a d d i t i o n , a
l a s e r be a m i s g e n e r a t e d sub
s t a n t i a l l y a t a
p r e d e t e r m i n e d
wavelength by a n a c t i v e
s o u r c e
and i s
p o s i t i o n e d
t o
i l l u m i n a t e i n d i v i d u a l l y
each
o f t h e c a n d i d a t e t a r g e t s d e t e c t e d
b y t h e p a s s i v e t a r g e t
recognition means.
Furthermore,
an a c t i v e
sensor
tuned
t o t h e
p r e d e t e r m i n e d w a v e l e n g t h
r e c e i v e s
t h e a c t i v e
l a s e r
r a d i a t i o n s e p a r a t e l y r e f l e c t e d from
t h e i n d i v i d u
a l l y
i l l u m i n a t e d
c a n d i d a t e
t a r g e t s and
c o n v e r t s
t h e
s e p a
r a t e l y
r e c e i v e d
a c t i v e l a s e r
r a d i a t i o n
i n t o r e s p e c t i v e
s e c o n d e l e c t r i c a l s i g n a l s r e p r e s e n t a t i v e t h e r e o f . n
a c t i v e s i g n a t u r e
i s
d e r i v e d f o r e a c h o f t h e
d e t e c t e d
c a n d i d a t e t a r g e t s
f r o m t h e r e s p e c t i v e
s e c o n d e l e c t r i c a l
s i g n a l s . A c c o r d i n g l y , a d e s i r e d t a r g e t i s d i s c r i m i n a t e d
from t h e d e t e c t e d c a n d i d a t e t a r g e t s i n t h e ? e l d o f view
o f t h e p a s s i v e s e n s o r b a s e d
on
t h e d e r i v e d
a c t i v e t a r g e t
s i g n a t u r e s t h e r e o f .
More
s p e c i ? c a l l y , t h e l a s e r
beam
may b e p o s i t i o n e d
t o t r a v e r s e
e a c h
d e t e c t e d
c a n d i d a t e
t a r g e t r e g i o n
i n t h e
?eld of view
i n d i v i d u a l l y t o
e f f e c t a t l e a s t one narrow
i l l u m i n a t i o n
sweep o f
e a c h
o f t h e
r e g i o n s .
The a c t i v e
s e n s o r i s o p e r a t i v e
t o
c o l l e c t t h e a c t i v e r e f l e c t e d
r a d i a
t i o n
s e p a r a t e l y from e a c h
c a n d i d a t e t a r g e t r e g i o n
con
c u r r e n t l y w i t h
t h e
r e s p e c t i v e
a c t i v e i l l u m i n a t i o n
t r a
v e r s a l
t h e r e o f . I n
one
a s p e c t
o f
t h e i n v e n t i o n , t h e c o l
l e c t e d a c t i v e r e ? e c t e d r a d i a t i o n from
a
c a n d i d a t e t a r g e t
during
t h e
narrow i l l u m i n a t i o n sweep t h e r e o f
i s
con
-
8/12/2019 Tisdale Et Al. Patent US4497065 - Target Recognition System Enhanced by Active Signature Measurements
11/16
4 , 4 9 7 , 0 6 5
3
v e r t e d
i n t o
a
s e r i e s
o f r a d i a t i o n
i n t e n s i t y
v a l u e s
sequen
t i a l l y c o r r e s p o n d i n g t h e r e t o . I n t h i s
a s p e c t ,
t h e
s e r i e s o f
r a d i a t i o n i n t e n s i t y
v a l u e s
i s u s e d d i r e c t l y a s t h e a c t i v e
s i g n a t u r e o f i t s c o r r e s p o n d i n g
c a n d i d a t e
t a r g e t .
I n
t h i s
c a s e ,
a
d e s i r e d
t a r g e t i s
d i s c r i m i n a t e d
from
t h e d e t e c t e d
c a n d i d a t e
t a r g e t s
b a s e d
on d i s t i n g u i s h i n g
c h a r a c t e r i s t i c s
between
t h e
s e r i e s
o f
r a d i a t i o n
i n t e n s i t y
v a l u e s
a s s o c i
a t e d with each c a n d i d a t e t a r g e t .
I n
a n o t h e r a s p e c t , a n
a p p r o p r i a t e v a l u e
i s
d e r i v e d f o r e a c h c a n d i d a t e
t a r g e t
r e p r e s e n t a t i v e
o f
t h e
r a d i a t i o n
i n t e n s i t y r a n g e
o f
t h e
v a l u e s i n
t h e
c o n v e r t e d s e r i e s c o r r e s p o n d i n g l y
a s s o c i
a t e d
with each c a n d i d a t e t a r g e t . I n which c a s e , a de
s i r e d t a r g e t
i s d i s c r i m i n a t e d from
h e
d e t e c t e d c a n d i d a t e
t a r g e t s
based on t h e d e r i v e d a p p r o p r i a t e v a l u e s c o r r e
s p o n d i n g l y a s s o c i a t e d t h e r e w i t h .
A
f u r t h e r a s p e c t o f t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n
i n c l u d e s
u s i n g
p o l a r i z a t i o n
p r o p e r t i e s o f t h e
a c t i v e
l a s e r beam o
f u r t h e r enhance
t h e d i s c r i m i n a t i o n o f a d e s i r e d
t a r g e t
from
t h e d e t e c t e d c a n d i d a t e t a r g e t s . For h i s
a s p e c t ,
t h e
a c t i v e s o u r c e i n c l u d e s means f o r p o l a r i z i n g t h e gener
a t e d
l a s e r
b e a m
and
t h e
a c t i v e
s e n s o r i n c l u d e s
means
f o r
r o t a t i n g
i t s d i r e c t i o n
o f p o l a r i z a t i o n
r e l a t i v e t o
t h e
t r a n s m i t t e d l a s e r r a d i a t i o n . A a r i a t i o n i n t h e p o l a r i z e d
r a d i a t i o n
r e s p o n s e
from a
d e t e c t e d c a n d i d a t e
t a r g e t
c o r r e s p o n d i n g
t o t h e r o t a t i o n i n t h e d i r e c t i o n o f p o l a r
i z a t i o n i s measured
and
used a s
an
a d d i t i o n a l character
i s t i c f o r each c a n d i d a t e t a r g e t
t o
a i d i n t h e d i s c r i m i n a
t i o n
p r o c e s s .
BRIEFDESCRIPTION OF
THE
DRAWINGS
FIG. 1
i s
a block diagram schema tic exemplifying a
t a r g e t r e c o g n i t i o n s y s t e m s u i t a b l e f o r
emboding t h e
p r i n c i p l e s
o f
t h e p r e s e n t i n v e n t i o n ;
FIG. 2 i s an i l l u s t r a t i o n of an exemplary
scene
viewed
by a
p a s s i v e
s e n s o r i n
i t s ? e l d
o f
v i e w ;
FIGS.
3 ,
4 and
5
a r e
i l l u s t r a t i v e
s a m p l e e x a m p l e s
s e l e c t e d f r o m computer m o d e l i n g r e s e a r c h s t u d i e s o f
e l e m e n t a l a r r a y s o f r a d i a t i o n i n t e n s i t y p a t t e r n s r e p r e
s e n t a t i v e
of t h e
s c e n e
i l l u s t r a t e d i n FIG. 2 ;
FIGS.
6 ,
7
a n d
8
a r e g r a p h s o f p l o t t e d
s e r i e s
o f r a d i a
t i o n
i n t e n s i t y v a l u e s
t a k e n f r o m d e s i g n a t e d
p i x e l
s w e e p
a r e a s of each of a number of
s e l e c t e d
candidate
t a r g e t s
from
t h e
? e l d o f view
o f a p a s s i v e s e n s o r
a s exempli?ed
by t h e model s t u d i e s shown i n FIGS.
3 , 4 and 5 .
DESCRIPTION OFTHE PREFERRED
EMBODIMENT
I t
h a s
b e e n
r e c o g n i z e d
t h a t
a i r - b o r n e e l e c t r o - o p t i c a l
t a r g e t r e c o g n i t i o n s y s t e m s f o r
weapon
d e l i v e r y
g e n e r
a l l y
i n c l u d e
a
l a s e r
s p o t
t a r g e t
d e s i g n a t o r
which
s
u s e d
f o r p u r p o s e s
o f
v i d e o
t r a c k i n g
o r
t h e
l i k e . I n
t h e s e
s y s
t e m s , t h e
l a s e r
beam
u t i l i z e d f o r s p o t t r a c k i n g i s
g e n e r
a l l y r e f e r e n c e d
t o
t h e l i n e - o f - s i g h t o f a
p a s s i v e
s e n s o r ,
l i k e a t e l e v i s i o n c a mer a or forward looking
i n f r a r e d
c a m e r a ,
f o r
e x a m p l e . T h u s , once
t h e
l a s e r
beam s p o t
i s
p o s i t i o n e d on a d e s i g n a t e d t a r g e t ,
commonly
kno wn a s
t a r g e t
a c q u i s i t i o n ,
v i d e o t r a c k i n g may
b e
i n i t i a t e d
which
c a u s e s
t h e
l i n e - o f - s i g h t o f
t h e p a s s i v e
s e n s o r
o r
b o r e s i g h t t o
b e l o c k e d o n t o t h e d e s i g n a t e d t a r g e t .
T a r g e t
a c q u i s i t i o n may
b e
p e r f o r m e d
m a n u a l l y
b y
a n
o p e r a t o r u s i n g a
v i d e o
d i s p l a y
s y s t e m
o r
a u t o m a t i c a l l y
by a t a r g e t r e c o g n i t i o n
s y s t e m
u s i n g v i d e o i n f o r m a t i o n
r e c e i v e d
from
t h e p a s s i v e
s e n s o r . I n e i t h e r c a se , d i s
c r i m i n a t i o n o f
a t a r g e t from
o t h e r d e t e c t e d o b j e c t s
w i t h i n a video scene s necessary b e f o r e a c q u i s i t i o n and
v i d e o t r a c k i n g c a n t a k e p l a c e . At c l o s e r a n g e s ,
d i s t i n
g u i s h i n g f e a t u r e s
o f
c e r t a i n v e h i c u l a r t a r g e t s a r e r e a d i l y
d i s c e r n i b l e f r o m n a t u r a l b a c k g r o u n d o b j e c t s t h u s m ak
0
1 5
2 5
3 5
4 5
6 5
4
i n g t h e a c q u i s i t i o n
p r o c e s s r e l a t i v e l y e a s y t h r o u g h p e r
c e p t i o n . However,
a s
t h e
d i s t a n c e
between a t a r g e t
and
t h e p a s s i v e
s e n s o r
becomes g r e a t e r and
g r e a t e r , i m a g e
r e s o l u t i o n
i s
r e d u c e d s u b s t a n t i a l l y
a n d
t h e a c q u i s it i o n /
d e s i g n a t i o n
c h o r e i n c r e a s e s
i n
d i f ? c u l t y .
F o r e x a m p l e ,
a t r a n g e s o f about
t h r e e
t o ?ve k i l o m e t e r s , c e r t a i n
w e l l
known
v e h i c u l a r
t a r g e t s
s u b t e n d o n l y
a
few
p i c t u r e
e l e m e n t s i n t h e ? e l d of
view
of a p a s s i v e
s e n s o r .
At
t h e s e r a n g e s , e s p e c i a l l y w i t h w i d e d y n a m i c v a r i a t i o n s i n
n a t u r a l i l l u m i n a t i o n , t h e r m a l
w a s h o u t ,
and
o t h e r
e n v i
r o n m e n t a l
f a c t o r s ,
t h e d i f ? c u l t y
i n d i s c r i m i n a t i n g
a
t a r g e t from
i t s
background w i t h a n y p a s s i v e s e n s o r , b e
i t
a t e l e v i s i o n c a mer a or forward looking i n f r a r e d cam
e r a or a combination of b o t h , i s
r e a d i l y
a p p a r e n t .
I t h a s b e e n
f u r t h e r
r e c o g n i z e d
t h a t a c t i v e i l l u m i n a t i o n
o f
a
video s c e n e , a s
evidenced
by
t h e p r e v i o u s l y r e f e r
e n c e d
US.
P a t .
N o .
3 , 9 5 3 , 6 6 7 ,
a u g m e n t s
t h e
c a p a b i l i t y
of a p a s s i v e
sensor
t o discern i n a video scene c e r t a i n
d e t a i l s o f a t a r g e t which would n o t
be
r e a d i l y a p p a r e n t
without
t h e a c t i v e i l l u m i n a t i o n
t h e r e o f .
However,
a
f u l l
r e a l i z a t i o n o f t h i s
approach t o implement
t h e s e v e r e
c r i t e r i a
a s s o c i a t e d
s u c h
a
p a s s i v e / a c t i v e s y s t e m a p p e a r s
q u i t e o n e r o u s
and
c o s t l y . O n t h e o t h e r h a n d , t h e
p r e
f e r r e d embodiment
o f
t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n
d e s c r i b e d
herebelow
p e r m i t s a more
s i m p l i ? e d
approach t o t h e
problem o f t a r g e t d i s c r i m i n a t i o n a t
e x t e n d e d
r a n g e s .
The p r e s e n t
embodiment
p r o p o s e s
t h e
u t i l i z a t i o n o f
e x i s t i n g
l a s e r s p o t t a r g e t d e s i g n a t o r / i d e o t r a c k i n g
a p p a r a t u s t o p r o v i d e
a d d i t i o n a l
a c t i v e
i m a g e
i n f o r m a
t i o n
t o
e n h a n c e t h e
t a r g e t
r e c o g n i t i o n /
c q u i s i t i o n p r o
c e s s . A lock diagram schematic e x e m p l i f y i n g a
t a r g e t
r e c o g n i t i o n s y s t e m s u i t a b l e
f o r
embodying t h e
p r i n c i
p l e s
o f
t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n
i s
shown
i n FIG.
1 . The
s y s t e m
u t i l i z e s a l a s e r s p o t t a r g e t d e s i g n a t o r / v i d e o
t r a c k e r s i m i l a r t o t h e
t y p e d e s c r i b e d
i n U S . P a t . No.
4 , 0 3 4 , 2 0 8 ;
e n t i t l e d
A c c e l e r a t i o n
Aided
T r a c k i n g
Of
A
Designated T a r g e t ; i s s u e d t o James
E .
Vaeth e t a l on
J u l y 5 , 1 9 7 7 , which i s r e f e r e n c e d h e r e i n
t o
p r o v i d e a
b e t t e r u n d e r s t a n d i n g
o f
t h e a p p a r a t u s a n d
o p e r a t i o n
t h e r e o f .
R e f e r r i n g t o FIG.
1 ,
t h e l i n e - o f - s i g h t o f
a
conven
t i o n a l p a s s i v e
s e n s o r
1 0 , which
may
be
a
t e l e v i s i o n cam
era or f orw ard looking i n f r a r e d c a m e r a or a c o m b i n a
t i o n
o f
t h e t w o ,
f o r e x a m p l e ,
m a y b e c o n t r o l l e d by a
c o n v e n t i o n a l
o p t i c s e t 1 2 which m a y
be
mounted
and
a d j u s t e d by a m u l t i a x i s s e t
o f
g i m b a l c o n t r o l s 1 4 . The
combination
o f
e l e m e n t s 1 0 , 1 2 and 1 4
a r e , a t
t i m e s ,
commonly e f e r r e d t o a s a gimbaled sensor group of an
e l e c t r o - o p t i c a l s e n s o r s y s t e m .
The
g i m b a l
c o n t r o l s
1 4
a r e
c o n v e n t i o n a l l y d r i v e n
by
a
corresponding
s e t
o f
e l e c t r o n i c
s e r v o s 1 5 , t h e embodiment o f which
b e i n g
w e l l
known i n
t h e p e r t i n e n t a r t ,
a n
example
o f which
b e i n g d i s c l o s e d i n t h e a f o r e m e n t i o n e d U S . P a t . No.
4 , 0 3 4 , 2 0 8 .
The v i d e o o u t p u t
1 8
o f
t h e p a s s i v e s e n s o r
1 0 ,
which
may
be
of
a
conventional r a s t e r scan frame
f o r m a t ,
may
b e d i s p l a y e d
on
a n o p e r a t o r s v i d e o d i s p l a y u n i t 2 0 . The
v i d e o
o u t p u t s i g n a l 1 8 , b e i n g r e p r e s e n t a t i v e
o f
t h e r a d i a
t i o n i n t e n s i t y p a t t e r n o f t h e
? e l d
o f view o f t h e
p a s s i v e
s e n s o r 1 0 , may
l s o be provided
t o a conventional p a s
s i v e t a r g e t r e c o g n i t i o n
s y s t e m 2 2 . The i n e - o f - s i g h t 1 6 o f
t h e p a s s i v e s e n s o r 1 0 m a y be
viewed
on
t h e video
d i s
p l a y 20 a s t h e p o i n t a t t h e i n t e r s e c t i o n
o f
a
s e t
of c r o s s
h a i r s
( n o t
s h o w n ) .
An o p e r a t o r d e s i r i n g t o p o s i t i o n t h e
l i n e - o f - s i g h t
o f
t h e
camera
1 0
on a p a r t i c u l a r
o b j e c t
i n
t h e ? e l d
o f view
t h e r e o f
m a y
do
s o through an o p e r a t o r s manual con
t r o l s 24
which
may be a two a x i s t r a c k i n g h a n d l e , l i k e a
-
8/12/2019 Tisdale Et Al. Patent US4497065 - Target Recognition System Enhanced by Active Signature Measurements
12/16
4 , 4 9 7 , 0 6 5
5
joy s t i c k o r
some
o t h e r manual
p o s i t i o n i n g
a p p a r a t u s
e q u i v a l e n t
t h e r e t o .
The
o p e r a t o r s m a n u a l c o n t r o l 2 4
m a y
p r o v i d e a
s i g n a l 2 6
t o t h e
s e r v o
e l e c t r o n i c s 1 5 i n
o r d e r
t o
d r i v e
t h e
g i m b a l e d
o p t i c
s e t c o m b i n a t i o n
1 2
and 1 4 t o p o s i t i o n t h e l i n e - o f - s i g h t o f t h e camera s e n s o r
1 0 . For e x a m p l e , i n
t h e
s c e n a r i o
d e p i c t e d
i n FIG. 1
t h e r e may
b e
a p l u r a l i t y o f o b j e c t s r e p r e s e n t e d b y t h e
elements 28
and
30 viewed
by t h e
camera s e n s o r 1 0 i n
i t s ? e l d o f view 2 7 . I n t h i s s c e n a r i o ,
l i n e - o f - s i g h t 1 6
m ay
be p o s i t i o n e d s o
t h a t
t h e ? e l d
o f view o f
t h e
camera
s e n s o r 1 0
i n c l u d e s t h e
p l u r a l i t y o f e l e m e n t s i n c l u d i n g 2 8
and
30.
I n
a n o t h e r a s p e c t o f t h e p r e f e r r e d
e m b o d i m e n t ,
t h e
l i n e - o f - s i g h t 1 6 of t h e
camera
s e n s o r 1 0
m a y
a l s o be
g o v e r n e d
b y t h e
p a s s i v e t a r g e t
r e c o g n i t i o n
s y s t e m
2 2
u t i l i z i n g
t h e
s i g n a l l i n e
3 2 which
i s p r o v i d e d
t o
t h e
s e r v o
e l e c t r o n i c s 1 5 from t h e t a r g e t r e c o g n i t i o n s y s t e m
2 2 . The
p a s s i v e
t a r g e t
r e c o g n i t i o n s y s t e m
2 2 may
h a v e
a n
embodiment and o p e r a t e
s i m i l a r t o
t h e
t a r g e t
recog
n i t i o n
s y s t e m s d e s c r i b e d i n
c o n n e c t i o n w i t h
t h e p r e v i
o u s l y r e f e r e n c e d US. P a t . N o s . 3 , 7 4 8 , 6 4 4 ; 3 , 6 3 8 , 1 8 8 ;
a n d 3 , 6 3 6 , 5 1 3 .
The
o p e r a t i o n
o f
t h e
t a r g e t
r e c o g n i t i o n
s y s t e m 2 2 a n d i t s r e l a t i o n s h i p t o t h e
p r e s e n t
i n v e n t i o n
w i l l
become
more f u l l y
understood a s
i t
i s e x p l a i n e d
i n
f u r t h e r
d e t a i l
i n
t h e
p a r a g r a p h s f o u n d b e l o w .
I n t h e
p r e s e n t embodiment,
t h e l a s e r beam s p o t t a r g e t
d e s i g n a t o r
m a y
i n c l u d e
a c o n v e n t i o n a l l a s e r t r a n s c e i v e r
3 4
( i . e .
t r a n s m i t t e r /
e c e i v e r ) f o r
g e n e r a t i n g a l a s e r beam
3 6
s u b s t a n t i a l l y
a t
a p r e d e t e r m i n e d w a v e l e n g t h ,
s a y on
t h e o r d e r
o f one m i c r o m e t e r , f o r
e x a m p l e .
I n t h i s
em
b o d i m e n t ,
t h e t r a n s m i t t e d beam 3 6 i s c o - a l i g n e d w i t h
t h e
l i n e o f s i g h t
16 of
h e camera
s e n s o r 12
and may be
p o s i t i o n e d
c o l i n e a r l y
t h e r e w i t h . I n t h e s c e n a r i o
o f FIG.
1 , t h e
l a s e r
beam 3 6
i s
p o s i t i o n e d t o s p o t i l l u m i n a t e t h e
o b j e c t
30 i n
t h e
?eld
of
view 27
a t a s p o t 3 8 . Re?ected
a c t i v e r a d i a t i o n from t h e
i l l u m i n a t e d
s p o t 3 8 m ay b e
g u i d e d
back t o
t h e r e c e i v e r p o r t i o n o f t h e l a s e r
t r a n
c e i v e r 34 over path
40 by
t h e
o p t i c s
s e t a t 1 2 . I n a
con
v e n t i o n a l s e n s e , t h e l a s e r
beam
r e c e i v e r ( n o t shown)
may
be
an a c t i v e
sensor
tuned t o t h e predetermined
t r a n s m i t t e d
w a v e l e n g t h
o f t h e l a s e r
beam
f o r r e c e i v i n g
t h e a c t i v e l a s e r r a d i a t i o n
s e p a r a t e l y
r e ? e c t e d
from
a n
i n d i v i d u al l y i l l u m i n a t e d o b j e c t l i k e t h a t shown
a t
3 0 .
Accordingly, t h e
a c t i v e
l a s e r
b e a m
s e n s o r a t 34 m a y
c o n v e r t
t h e s e p a r a t e l y
r e c e i v e d
a c t i v e r a d i a t i o n
i n t o
r e s p e c t i v e
e l e c t r i c a l s i g n a l s
r e p r e s e n t a t i v e
o f
t h e r a d i a
t i o n i n t e n s i t y
t h e r e o f
which
t h e n
m a y
b e p r o v i d e d o v e r
a
s i g n a l
l i n e 4 2
t o
a n
a c t i v e s i g n a t u r e
r e c o g n i t i o n b l o c k
44
which
m ay be
u t i l i z e d
f o r d e r i v i n g
a n
a c t i v e
s i g n a
t u r e
f o r t h e d e s i g n a t e d o b j e c t
3 0
f r o m t h e
e l e c t r i c a l
s i g n a l s
p r o v i d e d
t h e r e t o .
I t
i s
u n d e r s t o o d
t h a t
a l t h o u g h
t h e
a c t i v e s i g n a t u r e may b e o b t a i n e d d i r e c t l y f r o m
t h e
r e c e i v e d i n t e n s it y v a l u e s , a s i m p l i ? e d c a l i b r a t i o n o f t h e
s y s t e m may
b e
a c h i e v e d by c o m p a r i n g r a d i a t i o n i n t e n
s i t y
r e c e i v e d from c a n d i d a t e t a r g e t s w i t h
r a d i a t i o n i n
t e n s i t y
r e c e i v e d from background a r e a s . For
e x a m p l e ,
a
s i n g l e
h o r i z o n t a l
sweep t h r o u g h
t h e
t a r g e t ,
i n c l u d i n g a
s a m p l i n g o f
b a c k g r o u n d
t o
t h e
r i g h t
a n d l e f t
t h e r e o f ,
m a y
a l l o w
a d e t e r m i n a t i o n o f t h e r a d i a t i o n i n t e n s i t y
d i f f e r e n c e
a s s o c i a t e d
w i t h
t h e
c a n d i d a t e
t a r g e t .
S i g n a l s
4 6 a n d 4 8 which
m ay
b e r e p r e s e n t a t i v e o f p a s s i v e a n d
a c t i v e
t a r g e t
s i g n a t u r e s
g e n e r a t e d r e s p e c t i v e l y b y t h e
r e c o g n i t i o n s y s t e m s
22 and 44
m a y
be
provided t o a
? n a l t a r g e t c l a s s i ? c a t i o n b l o c k
5 0
f o r
e n h a n c i n g
t h e
r e c o g n i t i o n
o f
t h e d e s i g n a t e d
t a r g e t .
Once
t h i s
i s
a c
c o m p l i s h e d , t h e c l a s s i ? e r 5 0
may,
f o r e x a m p l e , govern a
c o n v e n t i o n a l
c u e i n g s i g n a l l e r 5 2 t o p r o v i d e a n a p p r o
2 5
40
45
6 5
6
p r i a t e d i s p l a y t o a n o p e r a t o r t h r o u g h t h e v i d e o d i s p l a y
u n i t 2 0 .
To
d e s c r i b e t h e
o p e r a t i o n o f
t h e p r e f e r r e d
e m b o d i
ment
a s d e p i c t e d
by t h e b l o c k
d i a g r a m
s c h e m a t i c o f
FIG. 1 ,
a t y p i c a l s c e n a r i o
o f
what
a n
e l e c t r o - o p t i c a l
t a r g e t
r e c o g n i t i o n s y s t e m
m a y e x p e c t t o
e n c o u n t e r
i n i t s
? e l d o f v i e w
w i l l b e
u s e d . The
e x e m p l a r y
s c e n a r i o i s
one
i n which a j e e p
i s
t r a v e l i n g along a road with two
bushes and
a
t r e e t o t h e r i g h t of
h e
road and
a
p o l e and
a g l o b e s i t t i n g i n t h e
background
t o t h e
l e f t
o f t h e
r o a d .
I n
a d d i t i o n , a p o o l o f water
m a y
i e somewhere i n t h e
f o r e g r o u n d v i c i n i t y
between
t h e b u s h e s a n d
t r e e .
T h i s
scene
may
e
viewed by h e camera s e n s o r
1 0 i n
i t s
?eld
o f view 2 7
a s
d e p i c t e d i n t h e i l l u s t r a t i o n o f FIG. 2 . I n
FIG.
2 ,
t h e o u t s i d e
d a s h e d
d o t
l i n e s
6 0
encompass
t h e
r e p r e s e n t a t i v e ?eld of view of t h e
camera
s e n s o r 10 a s
d i s p l a y e d on t h e v i d e o d i s p l a y 2 0
a n d
p r o v i d e d
t o
t h e
p a s s i v e t a r g e t
r e c o g n i t i o n
s y s t e m 2 2 .
I n
t h e p r e s e n t e x a m p l e , t h e
t r e e
6 2 ,
t h e b u s h
combina
t i o n
6 4 ,
t h e
r o a d
s u r f a c e
6 6 ,
t h e
j e e p
6 8 ,
t h e p o l e
a n d
g l o b e c o m b i n a t i o n
7 0 ,
a n d
t h e
p o o l o f
w a t e r
7 2 a l l show
up a s images
w i t h i n a s m a l l
window
o u t l i n e d
by
t h e
d o t - d a s h e d
l i n e s
7 4 .
The
windo w
a r e a
o u t l i n e d
by
t h e
d o t - d a s h e d l i n e s 74 m a y encompass a 60>
-
8/12/2019 Tisdale Et Al. Patent US4497065 - Target Recognition System Enhanced by Active Signature Measurements
13/16
4 , 4 9 7 , 0 6 5
7
b e
r e ? e c t e d s e p a r a t e l y from
e a c h c a n d i d a t e
t a r g e t r e
g i o n
c o n c u r r e n t w i t h
t h e
r e s p e c t i v e a c t i v e i l l u m i n a t i o n
t r a v e r s a l
t h e r e o f and
m a y
b e g u i d e d
t o t h e
a c t i v e l a s e r
r a d i a t i o n r e c e i v e r a t 3 4 a l o n g
t h e
p a t h
4 0 b y
t h e
o p t i c
s e t
1 2 . S u i t a b l e
modulation o f t h e a c t i v e r a d i a t i o n p e r
m i t s d i s c r i m i n a t i o n between a c t i v e and p a s s i v e
e n e r g y .
T y p i c a l l y , t h e
l a s e r
beam
s p o t
m a y
b e
swept
a c r o s s
t h e d e s i g n a t e d
i m a g e a r e a
o f t h e d e t e c t e d c a n d i d a t e
t a r g e t with
a
back
and
f o r t h d i t h e r t y p e motion
f o r
a
p l u r a l i t y o f
i l l u m i n a t i n g
s w e e p s . The n t e n s i t y
r a d i a t i o n
p a t t e r n
o f each
sweep m a y b e c o l l e c t e d i n t h e a c t i v e
s e n s o r of
t h e
l a s e r t r a n s c e i v e r 34 and converted i n t o
a
s e r i e s o f r a d i a t i o n
i n t e n s i t y
v a l u e s s e q u e n t i a l l y c o r r e
s p o n d i n g
t o
t h e
r a d i a t i o n
r e c e i v e d
d u r i n g
e a c h
i n d i v i d
u a l
s w e e p .
The
c o n v e r t e d s e r i e s o f
i n t e n s i t y
v a l u e s
m ay
b e p r o v i d e d t o
t h e
a c t i v e s i g n a t u r e r e c o g n i t i o n
b l o c k 4 4
over
s i g n a l l i n e
4 2 . I n
one c a s e , t h e
a c t i v e s i g n a t u r e
r e c o g n i t i o n b l o c k 4 4 m ay d e r i v e
a s
t h e
a c t i v e
s i g n a t u r e
o f e a c h c a n d i d a t e t a r g e t i t s
c o r r e s p o n d i n g
s e r i e s o f
r a d i a t i o n i n t e n s i t y v a l u e s which a r e
p r o v i d e d
t o
t h e
? n a l
t a r g e t c l a s s i ? e r
5 0 o v e r
s i g n a l
l i n e s
4 8
i n
which
c a s e
t h e
c l a s s i ? e r 5 0 m a y
d i s c r i m i n a t e t h e d e s i r e d
t a r g e t
from
t h e d e t e c t e d c a n d i d a t e t a r g e t s b a s e d
d i r e c t l y
on
d i s t i n g u i s h i n g c h a r a c t e r i s t i c s between t h e
s e r i e s
r a d i a
t i o n
i n t e n s i t y v a l u e s a s s o c i a t e d
w i t h
e a c h
c a n d i d a t e
t a r g e t . T h i s
w i l l
become more
r e a d i l y
a p p a r e n t
f r o m
t h e f u r t h e r d e s c r i p t i o n s f o u n d h e r e i n b e l o w .
I n a n o t h e r
c a s e
t h e a c t i v e s i g n at u r e r e c o g n i t i o n
block
44 m a y
d e r i v e
an
a p p r o p r i a t e
v a l u e f o r each can
d i d a t e
t a r g e t
r e p r e s e n t a t i v e
o f t h e r a d i a t i o n i n t e n s i t y
r a n g e o f
t h e v a l u e s i n
t h e
s e r i e s c o r r e s p o n d i n g l y
a s s o c i
a t e d
w i t h
each c a n d i d a t e t a r g e t i n
which
c a s e
t h e s e
a p p r o p r i a t e
v a l u e s
a r e r e p r e s e n t a t i v e o f
t h e
s i g n a t u r e s
o f
t h e c a n d i d a t e o b j e c t s
and
a r e p a s s e d
a l o n g
t o t h e ? n a l
t a r g e t c l a s s i ? e r
5 0
o v e r a s i g n a l
l i n e 4 8 .
The c l a s s i ? e r
5 0
may
t h e n
d i s c r i m i n a t e a d e s i r e d
t a r g e t
from t h e de
t e c t e d c a n d i d a t e t a r g e t s
b a s e d on
t h e
d e r i v e d
a p p r o p r i
a t e v a l u e s
c o r r e s p o n d i n g l y a s s o c i a t e d
t h e r e w i t h .
The
p r i n c i p l e s
o f t h e
p r e s e n t
embodiment a r e
b a s e d
on t h e premise
t h a t
t a c t i c a l v e h i c u l a r
t a r g e t s
such a s
t a n k s ,
j e e p s ,
a n d t h e l i k e ,
n o r m a l l y
h a v e
s m o o t h r e f l e c t
i n g s u r f a c e s i n which c a s e t h e
r e f l e c t e d
a c t i v e
r a d i a t i o n
from a
l a s e r
s p o t
beam i l l u m i n a t i o n
i s
narrowly
c o l l i
mated
and
e x c e p t f o r
v e r y
s p e c i a l s u r f a c e
o r i e n t a t i o n s
w i l l go r i g h t
p a s t
t h e a c t i v e r e c e i v e r s e n s o r .
Because o f
t h e low
d i s p e r s i o n
o f t h e r e ? e c t i v e
a c t i v e
r a d i a t i o n
f r o m
s u c h
t a r g e t s , l o w e r i n t e n s i t y
l e v e l s
w i l l b e p i c k e d
up by
h e a c t i v e s e n s o r
r e c e i v e r
d u r i n g
i n d i v i d u a l a c t i v e
i l l u m i n a t i o n t h e r e o f . On h e o t h e r h a n d , n a t u r a l back
ground
o b j e c t s ,
s u c h
a s
b u s h e s
and
t r e e s
and
t h e
l i k e ,
g e n e r a l l y r e f l e c t a c t i v e
r a d i a t i o n
i n r a n d o m l y d i s p e r s e d
p a t t e r n s
b e c a u s e o f t h e w i d e l y v a r y i n g a n d d i f f e r e n t
t e x t u r e s
o f
t h e s u r f a c e s
t h e r e o f . Under
t h e s e c o n d i t i o n s ,
much h i g h e r i n t e n s i t y l e v e l s w i l l b e p i c k e d
u p
b y t h e
a c t i v e s e n s o r
r e c e i v e r
d u r i n g a c t i v e i n d i v i d u a l i l l u m i n a
t i o n s
o f
t h e s e
t y p e n a t u r a l
b a c k g r o u n d o b j e c t s .
T h u s , i n
c o m p a r i n g t h e r a d i a t i o n i n t e n s i t y p a t t e r n s o r
s i g n a t u r e s
p i c k e d
up by
t h e
a c t i v e
s e n s o r r e c e i v e r , c e r t a i n d e s i r e d
t a r g e t s may
be
d i s c r i m i n a t e d
from t h e i r n a t u r a l s u r
r o u n d i n g s
d u e
p r i m a r i l y t o
t h e
s p e c i a l makeup o f t h e i r
d i s c r i m i n a t i n g
a c t i v e s i g n a t u r e s r e s u l t i n g f r o m
t h e
i n d i
v i d u a l a c t i v e i l l u m i n a t i o n
sweeps
t h e r e o f .
A n a l y t i c a l
o r e m p i r i c a l
d a t a t o s u b s t a n t i a t e
t h a t
a c
t i v e
r a d i a t i o n r e t u r n s
from
c e r t a i n
t a r g e t s
d i f f e r
i n
r a d i a
t i o n i n t e n s i t y
s i g n a t u r e
p a t t e r n s f r o m n a t u r a l b a c k
g r o u n d o b j e c t s h a v e
b e e n
o b t a i n e d f r o m c o m p u t e r
m o d e l i n g o f i m a g e s o f t a r g e t s a n d b a c k g r o u n d o b j e c t s
f o r a v a r i e t y
o f
s p e c t r a l
bands f o r b o t h
a c t i v e
and
p a s
25
3 5
40
4 5
6 5
8
s i v e s e n s i n g s y s t e m s . T h e s e c o m p u t e r
m o d e l
i m a g e s
t a k e i n t o account s p a t i a l r e s o l u t i o n a t v a r i o u s r a n g e s ,
meteorological conditions, at m o s ph e r ic conditions,
e t c . A l l o f t h e
measured r a d i a t i o n i n t e n s i t y r e f l e c t iv i t y
d a t a f o r b o t h b a c k g r o u n d o b j e c t s a n d t a r g e t s u r f a c e s
a r e
based
on information obtained from
t h e
Environ
m e n t a l
R e s e a r c h
I n s t i t u t e
o f
M i c h i g a n
( E R I M ) .
The
s i m u l a t e d i m a g e m o d e l s h a v e
b e e n
v a l i d a t e d i n p r e v i o u s
s t u d i e s .
F o r
t h e p u r p o s e o f
i l l u s t r a t i o n , t h r e e
s a m p l e e x a m p l e s
have
been
s e l e c t e d from t h e computer modeling r e
s e a r c h s t u d i e s
and
a r e d e p i c t e d i n FIGS. 3 ,
4
and 5 .
Each
i l l u s t r a t i v e
e x a m p l e
c o n t a i n s
a 60X
0
p i c t u r e
e l e m e n t a r r a y o f r a d i a t i o n
i n t e n s i t i e s r e p r e s e n t a t i v e
o f
t h e s c e n e
a s
d e s c r i b e d i n
connection
with t h e ? e l d of
view
i l l u s t r a t i o n o f
FIG.
2 .
The
r a d i a t i o n
i n t e n s i t i e s
w i t h i n
e a c h
r e p r e s e n t a t i v e
i m a g e a r e d e n o t e d by
num
b e r s
f r o m
O t o
9 9 ,
9 9 b e i n g t h e h i g h e s t r e c e i v e d
r a d i a
t i o n i n t e n s i t y . FIG. 3
r e p r e s e n t s
t h e r e c e i v e d s c e n e
r a d i a t i o n
i n t e n s i t i e s
o b t a i n e d from a p a s s i v e
SIV
TV
s e n s o r ,
FIG.
4
f o r
a p a s s i v e
FLIR
s e n s o r
i n
t h e
8-13
micron wa velength r a n g e ,
and
FIG.
5 f o r
an a c t i v e l a s e r
a t a wavelength
o f
1 . 0 6 m i c r o n s .
The
i m a g e s i n t h e
scene are s i z e d t o represent a range of about 8000 f e e t
w i t h
no
c o n v o l u t i o n
between a d j a c e n t p i c t u r e e l e m e n t s
due t o
l i m i t e d s e n s o r
r e s o l u t i o n .
I t
i s understood t h a t a t
g r e a t e r r a n g e s a d d i t i o n a l
a t m o s p h e r i c
a t t e n u a t i o n
m ay
b e
i n t r o d u c e d ,
and b l u r r i n g o f t h e i m a g e s m a y
occur
a s
a f u n c t i o n of t h e s e n s o r and i t s o p t i c s .
B a s e d on t h e d e s c r i p t i o n o f t h e p r e f e r r e d embodi
ment a s
d e p i c t e d
i n FIG. 1 , t h e
p a s s i v e
t a r g e t r e c o g n i
t i o n s y s t e m 2 2 m ay s e p a r a t e t h r e e r e g i o n s
from
t h e
s c e n e
a s
d e t e c t e d c a n d i d a t e
targets-the
j e e p
6 8 , t h e
two bushes
6 4 ,
and
t h e
cro wn
of
t h e
t r e e
62
( r e f e r t o
F I G .
2 ) .
P e r c e p t u a l l y ,
w i t h
t h e
r e s o l u t i o n shown i n
FIGS.
3 ,
4 and
5 ,
d i s c r i m i n a t i o n between
t h e
d e s i r e d
t a r g e t ,
b e i n g
t h e
j e e p
6 8 , a n d b a c k g r o u n d o b j e c t s ,
b e i n g
t h e
t r e e
6 2
a n d
b u s h e s
6 4 , would
b e r e l a t i v e l y s i m p l e
b a s e d upon
t h e
d e t a i l e d
edge
s t r u c t u r e s t h e r e o f .
How
e v e r , a t g r e a t e r d i s t a n c e s t h e r e w i l l e x i s t lower r e s o l u
t i o n and t h e
d i s c r i m i n a t i o n
p r o c e s s would
t h u s
become
p r o g r e s s i v e l y
more d i f ? c u l t with t h e p o s s i b i l i t y o f
a
f a l s e alarm o r f a l s e o m i s s i o n i n c r e a s i n g . Even a t t h e
l o w e r
r e s o l u t i o n ,
g i v e n
a n a d e q u a t e number o f p i c t u r e
e l e m e n t s ,
s a y on
t h e o r d e r o f
6 t o
8
i n
t h e
s m a l l e s t d i
mension o f t h e c a n d i d a t e
t a r g e t ,
t h e
r a d i a t i o n
i n t e n s i t i e s
o f
t h e c a n d i d a t e r e g i o n s m a y t i l l
b e examined
t o s e e
i f
a
b a s i s e x i s t s f o r
t h e d i s c r i m i n a t i o n
therebetween.
With r e f e r e n c e t o FIGS.
3
and , r e p r e s e n t a t i v e r a d i
a t i o n i n t e n s i t y
r a n g e s
f o r
t h e
i d e n t i ? e d
c a n d i d a t e
o b j e c t
r e g i o n s
i n
c o n n e c t i o n w i t h t h e p a s s i v e
s e n s o r
p i c k u p s
a r e a s s h o wn i n t h e following t a b l e :
TABLE
TV
FLIR
J e e p ( 6 8 ) 1 - 7 6 0 - 9 9
Two u s h e s
( 6 4 )
1 1 - 6 4
3 2 - 7 3
Tree
Crown ( 6 2 ) 1 1 - 7 8 3 6 - 7 0
The low r e s o l u t i o n e x a m p l e m ay b e s i m u l a t e d by
a v e r a g i n g t h e r a d i a t i o n i n t e n s i t y
v a l u e s
o f a
3 X 3
p i c
t u r e e l e m e n t window.
R e p r e s e n t a t i v e
a v e r a g i n g
r e s u l t s
f o r low r e s o l u t i o n examples
a r e
e s t i m a t e d i n
t h e f o l l o w
i n g
t a b l e :
TABLE
TV
FLIR
J e e p ( 6 8 ) 7 - 3 2 4 0 - 9 9
-
8/12/2019 Tisdale Et Al. Patent US4497065 - Target Recognition System Enhanced by Active Signature Measurements
14/16
4 , 4 9 7 , 0 6 5
9
TABLE - c o n t i n u e d
TV FLIR
Two
u s h e s
( 6 4 )
l 3 - 4 5
4 0 - 7 3
Tree Crown
( 6 2 )
1 5 - 4 0 5 5 - 7 1
Now h e same a n a l y s i s
m a y
b e
a p p l i e d t o t h e r a d i a
t i o n i n t e n s i t y
v a l u e s
i n
connection with
an
a c t i v e
l a s e r
i l l u m i n a t i o n ( > \ = l . 0 6 pm) a s
d e p i c t e d
i n
FIG. 5
w i t h
r e p r e s e n t a t i v e r e s u l t s t a b u l a t e d i n t h e f o l l o w i n g t a b l e :
1 0
TABLE
TV
FLIR
J e e p
( 6 8 ) 3 - 4 3 3 - 4 3
Two u s h e s
( 6 4 )
5 1 - 9 9
5 5 - 9 5
T r e e
Crown
( 6 2 ) 4 4 - 9 9 5 5 - 9 5
1 5
Where t a r g e t
t o c l u t t e r c o n t r a s t
i s
low f o r
p a s s i v e
e l e c t r o - o p t i c a l
s y s t e m s , c o m p a r i s o n o f T a b l e s 1 , 2 a n d
3
above r e v e a l s
t h e a d v a n t a g e o f t h e
a c t i v e i l l u m i n a t i o n
t o
enhance r a d i a t i o n i n t e n s i t y
c o n t r a s t .
I n t h e
c a s e u s i n g
a
TV
a s s i v e s e n s o r ,
a s
shown i n FIG. , t h e j e e p 6 8 h a s
l i m i t e d r a d i a t i o n
i n t e n s i t y
a r e a s
which
a r e
a
l i t t l e
l i g h t e r
t h a n t h e b u s h e s 6 4 , b u t t h e s e would b e h i g h l y
s e n s i t i v e
t o
a s p e c t .
G e n e r a l
e x p e r i e n c e
w i t h TV m a g e r y
shows
t h a t t r e e s or bushes a r e e a s i l y confus ed with v e h i c u l a r
t a r g e t s a t
l o n g r a n g e s . I n t h e
8 - 1 3 micron FLIR a s e ,
h i g h e r
r a d i a t i o n i n t e n s i t y
r e s p o n s e i s
o b t a i n e d
f r o m
t h e
e n g i n e
c o m p a r t m e n t
o f
t h e
j e e p 6 8 t h a n f r o m e i t h e r
t h e
bushes 64
o r
t r e e
cro wn
6 2 , and t h i s i n t e n s i t y c o n t r a s t
i s
u n a f f e c t e d by
r e s o l u t i o n . I t
i s g e n e r a l l y
w e l l known h a t
t h e low r e s p o n s e
a r e a s
d i s a p p e a r a t lower r e s o l u t i o n s .
T h u s ,
t h e s e p a r a t i o n
o f
v e h i c u l a r
t a r g e t s
f r o m
b a c k
g r o u n d o b j e c t s i s
g e n e r a l l y
e a s i e r
w i t h
FLIR p a s s i v e
s e n s o r s t h a n with TV a m e r a s ,
based
s o l e l y
on t h e p r e s
e n c e
o f
h o t s p o t s i n t h e
v e h i c u l a r
t a r g e t s . However, i f
3 5
t h e
e n g i n e s
o f
t h e v e h i c u l a r
t a r g e t s a r e o f f
and
c o o l ,
o r
a t c e r t a i n t i m e s
o f
t h e day
due
t o
t h e r m a l
w a s h o u t ,
t h i s
c r i t e r i o n m a y
be
u n r e l i a b l e .
To
e m p h a s i z e
t h e e f f e c t i v e n e s s
o f
t h e a c t i v e l a s e r
beam s p o t sweeps t h r o u g h t h e
d e s i g n a t e d
t a r g e t r e - 4 0
g i o n s , FIGS.
6 ,
7
a n d 8 h a v e b e e n p r e p a r e d
f r o m
t h e
c o m p u t e r s i m u l a t i o n m o d e l
r a d i a t i o n i n t e n s i t y
v a l u e s o f
F I G S . 3 , 4 a n d 5 ,
r e s p e c t i v e l y .
T h i r t y
p i x e l
l i n e a r
sweeps were t a k e n through t h e
i d e n t i ? e d
c a n d i d a t e
t a r g e t r e g i o n s a t t h e
d e s i g n a t e d c o o r d i n a t e s a s
d e n o t e d
4 5
i n
t h e
FIGS.
6 ,
7
and 8 . For e x a m p l e ,
t h e
a c t i v e l a s e r
beam
s p o t
i l l u m i n a t i o n sweep
t h r o u g h
t h e
j e e p 6 8
i s
a t
Y=25 and
e x t e n d s from X: 6 t h r o u g h X=45, f o r t h e
b u s h e s 6 5 , t h e sweep s a t
Y=4O
nd e x t e n d s from X=l
through X=30,
and
f o r t h e
t r e e
crown 6 2 , t h e sweep s 5 0
a t
Y=9
and
e x t e n d s
from X=3l through
X=60. The
r a d i a t i o n i n t e n s i t y v a l u e s a t e a c h o f
t h e
d e s i g n a t e d p i x e l
sweep a r e a s a r e p l o t t e d i n t h e g r a p h s
o f
FIGS.
6 , 7
and
8 .
R e f e r r i n g
t o FIG.
6
which s
t h e
r a d i a t i o n r e ? e c t i v i t y 5 5
c a s e f o r t h e TV amera, t
i s
s h o w n h a t t h e r e i s no c l e a r
d i s c r i m i n a t i o n p a t t e r n i n t h e r a n g e s o f
r a d i a t i o n i n t e n
s i t y
r e ? e c t i v i t y f r o m t h e
s e r i e s o f v a l u e s
p l o t t e d t h e r e i n .
A
i m i l a r d i s p l a y
i s
shown
n
t h e
g r a p h
o f FIG. 7 which
i s t h e example of
FLIR amera f o r
t h e t h r e e i d e n t i ? e d 6 0
c a n d i d a t e o b j e c t s .
On t h e o t h e r
h a n d ,
t h e p l o t t e d
s e r i e s o f
r a d i a t i o n
i n t e n s i t y v a l u e s i n t h e graph o f FIG. 8
a r e
r e p r e s e n t a
t i v e o f t h e r e ? e c t e d
r a d i a t i o n
i n t e n s i t y p a t t e r n s
o f
an
a c t i v e l a s e r
beam
s p o t
i l l u m i n a t i o n
sweep through
each
6 5
o f t h e
i d e n t i ? e d
c a n d i d a t e o b j e c t r e g i o n s a s d e s i g n a t e d
by t h e
c o o r d i n a t e s
a s shown. There
e x i s t s
a c l e a r d i s
c r i m i n a t o r y s e p a r a t i o n b e t w e e n t h e r a d i a t i o n
i n t e n s i t y
20
5
1 0
p a t t e r n s i g n a t u r e
o f
t h e j e e p
6 8
a n d
t h e
b u s h e s
6 4
a n d
t r e e
crown 6 2 background
o b j e c t s . T h u s , w i t h t h e
a c
t i v e l a s e r i l l u m i n a t i o n
s w e e p s ,
t h e s e p a r a t i o n i n t h e
r a d i a t i o n i n t e n s i t y s i g n a t u r e s i s
c l e a r l y
s u p e r i o r a n d
dramatic from t h o s e of h e p a s s i v e s e n s o r s
a s
e x h i b i t e d
b y t h e
g r a p h s
o f FIGS.
6 ,
7
a n d 8 .
F u r t h e r m o r e ,
e v e n
t h e
e n t i r e i n t e n s i t y
r a n g e s between t h e d e s i r e d t a r g e t
a n d background o b j e c t s a r e
t o t a l l y
s e p a r a t e f o r b o t h
r e s o l u t i o n s
a s
e x h i b i t e d
by t h e t a b u l a t i o n s i n Table 3 .
Even
i n t h e
low
r e s o l u t i o n c a s e which s
r e p r e s e n t a t i v e
o f
v e r y
l o n g r a n g e s , when
t h e
e n t i r e
i d e n t i ? e d
c a n d i
d a t e
t a r g e t m a y
s u b t e n d o n l y a few p i x e l s i n i t s s m a l l e s t
d i m e n s i o n , a n y d i s c r i m i n a t i o n method u s i n g t h e r a n g e s
o f
i n t e n s i t y v a l u e s would t i l l be
a c c u r a t e . T h e r e f o r e ,
a s
h a s
been d e s c r i b e d hereabove
i n
c o n n e c t i o n
with
t h e
embodiment d e p i c t e d i n FIG.
1 ,
t h e a c t i v e s i g n a t u r e
r e c o g n i t i o n
b l o c k
4 4 m ay
u s e
t h e s e r i e s o f i n t e n s i t y
v a l u e s
r e c e i v e d i n c o n n e c t i o n w i t h
t h e
l a s e r bea m
s p o t
i l l u m i n a t i o n sweeps o f t h e
v a r i o u s i d e n t i ? e d
c a n d i d a t e
t a r g e t s
d i r e c t l y
a s
t h e
r e p r e s e n t a t i v e s i g n at u r e s t h e r e o f
o r
i n d i r e c t l y
by
d e r i v i n g o r a p p r o p r i a t e
v a l u e s
r e p r e
s e n t a t i v e
o f
t h e r a d i a t i o n
i n t e n s i t y
r a n g e s o f
v a l u e s o f
t h e
s e r i e s
a s t h e
r e p r e s e n t a t i v e s i g n a t u r e o f e a c h
o f t h e
c o r r e s p o n d i n g
d e t e c t e d
c a n d i d a t e t a r g e t s . I n
e i t h e r
c a s e
t h i s
i n f o r m a t i o n
m a y
be
provided t o
t h e ? n a l
c l a s s i ? e r
5 0 v i a
s i g n a l
l i n e 4 8 wherein a
? n a l
d i s c r i m i n a t o r y c l a s
s i ? c a t i o n m a y
be performed b a s e d
on t h e a d d i t i o n a l
a c t i v e
s i g n a t o r y i n f o r m a t i o n p r o v i d e d
t h e r e t o .
A s i d e
from
t a r g e t d i s c r i m i n a t i o n enhanced by
r e
s p o n s e - l e v e l
s i g n a t o r y i n f o r m a t i o n c o r r e s p o n d i n g
t o
a c t i v e s o u r c e ( l a s e r ) i l l u m i n a t i o n a s d e s c r i b e d h e r e
a b o v e ,
a n o t h e r
a s p e c t
o f
t h e p r e s e n t i n v e n t i o n p e r t a i n s
t o
t h e
u s e o f
t h e
p o l a r i z a t i o n
p r o p e r t i e s
o f
an a c t i v e
l a s e r
t r a n s c e i v e r system such a s
t h a t
d e s c r i b e d i n
con
n e c t i o n
w i t h t h e
embodiment
o f FIG. 1 . I t i s w e l l
k n o w n
t h a t
e m i s s i o n s
from
a c t i v e
s o u r c e
l a s e r s
m a y
be
p o l a r i z e d
e i t h e r i n t e r n a l l y
a s p a r t o f t h e l a s e r
a p p a r a t u s
i t s e l f o r e x t e r n a l l y u s i n g
c o n v e n t i o n a l
p o l a r i z e r s . I n
a d d i t i o n , a c t i v e
p o l a r i z e d r a d i a t i o n r e s p o n s e
from
n a t u
r a l
o b j e c t s , s u c h a s
t r e e s ,
b u s h e s , s h r u b s , o r
t h e
l i k e ,
v a r i e s
by
o n l y a few p e r c e n t
a s
t h e
d i r e c t i o n
o f p o l a r i z a
t i o n o f t h e
a c t i v e
r e c e i v e r i s r o t a t e d r e l a t i v e t o t h e t r a n s
m i t t e d e n e r g y . T h i s phenomenon s due r i m a r i l y t o t h e
e f f e c t o f random
s c a t t e r i n g
o f
p o l a r i z e d r a d i a t i o n
f r o m
t h e i l l u m i n a t e d o b j e c t s . O n t h e o t h e r h a n d , t h e r e ? e c
t i o n s o f p o l a r i z e d
l a s e r
r a d i a t i o n from i l l u m i n a t e d
ve
h i c u l a r o b j e c t s ,
s u c h a s
t a n k s , j e e p s ,
o r t h e l i k e , t e n d s t o
be s p e c u l a r
i n
n a t u r e and s dependent on v a r i a b l e s
s u c h
a s
t h e
o r i e n t a t i o n of
h e o b j e c t
and
t h e
n a t u r e and
t h i c k
n e s s
o f
t h e
c o a t i n g
m a t e r i a l s
on
t h e s u r f a ce
t h e r e o f , f o r
e x a m p l e . As
a
r e s u l t ,
t h e r e
i s
a
s t r o n g
v a r i a t i o n
i n r a d i a
t i o n r e s p o n s e
from
v e h i c u l a r
s u r f a c e s which a r e normal
t o t h e
l i n e - o f - s i g h t
o f t h e a c t i v e t r a n s c e i v e r s , s o m e t i m e s
on t h e
order of 1 0 t o 1 . However, the
amount
of r e
sponse
v a r i a t i o n i s
reduced
a s
t h e v e h i c u l a r
s u r f a c e
m o ve s
a w a y
from
t h e normal, and t h e
t o t a l
r e s p o n s e a t
h i g h a n g l e s becomes
much
e s s
t h a n
t h e r e s p o n s e
from
n a t u r a l s u r f a c e s . T h e r e f o r e ,
t h e v a r i a t i o n i n p o l a r i z e d
r e s p o n s e from a
d e t e c t e d
c a n d i d a t e o b j e c t c o r r e s p o n d
i n g
t o t h e
r o t a t i o n i n t h e d i r e c t i o n o f p o l a r i z a t i o n o f t h e
a c t i v e sensor
provides
an
a d d i t i o n a l measurement t o
t h a t
o f
t h e a c t i v e r e s p o n s e - l e v e l s i g n a t o r y i n f o r m a t i o n
d e s c r i b e d
s u p r a
t o
d i s c r i m i n a t e d e s i r e d v e h i c u l a r
t a r
g e t s
from
t h e
o v e r a l l
d e t e c t e d c a n d i d a t e
t a r g e t s .
We l a i m :
1 . An l e c t r o - o p t i c a l t a r g e t
r e c o g n i t i o n
s y s t e m
which
o p e r a t e s
on b o t h
a c t i v e
and p a s s i v e
r a d i a t i o n
from t h e
-
8/12/2019 Tisdale Et Al. Patent US4497065 - Target Recognition System Enhanced by Active Signature Measurements
15/16
4 , 4 9 7 , 0 6 5
1 1
? e l d o f
view
t h e r e o f
t o
d i s c r i m i n a t e d e s i r e d t a r g e t s
f r o m
d e t e c t e d c a n d i d a t e t a r g e t s ,
s a i d s y s t e m
c o m p r i s
i n g :
a t l e a s t o n e p a s s i v e s e n s o r f o r r e c e i v i n g p a s s i v e i m a g e
r a d i a t i o n from t h e ? e l d
of
view
t h e r e o f
and con
v e r t i n g s a i d
r e c e i v e d
i m a g e r a d i a t i o n i n t o ? r s t
e l e c t r i c a l
s i g n a l s
r e p r e s e n t a t i v e
t h e r e o f ;
a p a s s i v e t a r g e t
r e c o g n i t i o n
means f o r
o p e r a t i n g
on
s a i d ? r s t e l e c t r i c a l s i g n a l s t o d e t e c t c a n d i d a t e t a r
g e t s i n
s a i d
? e l d o f
v i e w
o f s a i d
p a s s i v e s e n s o r ;
an a c t i v e source f o r generating a
l a s e r
b e a m substan
t i a l l y a t
a
p r e d e t e r m i n e d w a v e l e n g t h ;
means f o r p o s i t i o n i n g s a i d l a s e r be a m t o i l l u m i n a t e
i n d i v i d u a l l y
e a c h
o f s a i d
c a n d i d a t e
t a r g e t s
d e t e c t e d
b y
s a i d p a s s i v e t a r g e t
r e c o g n i t i o n
m e a n s ;
an a c t i v e sensor tuned t o s a i d predetermined wave
l e n g t h
f o r
r e c e i v i n g t h e a c t i v e l a s e r r a d i a t i o n s e p a
r a t e l y
r e f l e c t e d
f r o m s a i d i n d i v i d u a ll y i l l u m i n a t e d
c a n d i d a t e
t a r g e t s
a n d
c o n v e r t i n g
s a i d
s e p a r a t e l y
r e c e i v e d
a c t i v e l a s e r r a d i a t i o n
i n t o r e s p e c t i v e se c
o n d
e l e c t r i c a l s i g n a l s
r e p r e s e n t a t i v e
t h e r e o f ;
means by
d e r i v i n g
a n
a c t i v e s i g n a t u r e
f o r
each
o f
s a i d
d e t e c t e d
c a n d i d a t e t a r g e t s f r o m s a i d
r e s p e c t i v e
s e c o n d
e l e c t r i c a l
s i g n a l s ; a n d
means o p e r a t i v e t o d i s c r i m i n a t e a d e s i r e d t a r g e t
from
s a i d d e t e c t e d c a n d i d a t e t a r g e t s
i n
s a i d ? e l d
o f
view
o f
s a i d
p a s s i v e
s e n s o r b a s e d on s a i d d e r i v e d a c t i v e
t a r g e t s i g n a t u r e s
t h e r e o f
p r i o r
t o
a c q u i s i t i o n
a n d
t r a c k i n g
o f s a i d d e s i r e d t a r g e t .
2 . The e l e c t r o - o p t i c a l t a r g e t r e c o g n i t i o n
s y s t e m
i n
accordance w i t h c l a i m 1 wherein t h e p o s i t i o n i n g
means
i n c l u d e s
means f o r t r a v e r s i n g
e a c h d e t e c t e d c a n d i d a t e
t a r g e t r e g i o n i n t h e ? e l d o f v i e w i n d i v i d u a l l y w i t h
t h e
l a s e r
beam t o
e f f e c t
a t l e a s t one
narrow
i l l u m i n a t i o n
sweep o f
e a c h o f s a i d r e g i o n s ; a n d w h e r e i n t h e a c t i v e
s e n s o r i n c l u d e s
means
o p e r a t i v e
t o c o l l e c t
t h e
a c t i v e
r e f l e c t e d
r a d i a t i o n
s e p a r a t e l y from e a c h c a n d i d a t e
t a r
g e t
r e g i o n
c o n c u r r e n t l y w i t h v t h e r e s p e c t i v e a c t i v e i l
l u m i n a t i o n t r a v e r s a l t h e r e o f .
3 . The e l e c t r o - o p t i c a l t a r g e t r e c o g n i t i o n s y s t e m i n
accordance
with c l a i m
2
wherein t h e a c t i v e
s e n s o r
i n
c l u d e s
means f o r converting t h e c o l l e c t e d a c t i v e r e
? e c t e d
r a d i a t i o n from a c a n d i d a t e t a r g e t d u r i n g t h e
narrow
i l l u m i n a t i o n sweep thereof n t o a s e r i e s
of
a d i a
t i o n i n t e n s i t y
v a l u e s s e q u e n t i a l l y c o r r e s p o n d i n g t h e r e t o ;
wherein
t h e d e r i v i n g
means u s e s
t h e s e r i e s o f
r a d i a t i o n
i n t e n s i t y v a l u e s a s s o c i a t e d wth
e a c h c a n d i d a t e t a r g e t
d i r e c t l y
a s t h e a c t i v e s i g n a t u r e
t h e r e o f ; a n d w h e r e i n
t h e
d i s c r i m i n a t i n g means d i s c r i m i n a t e s a d e s i r e d t a r g e t
from
t h e d e t e c t e d
c a n d i d a t e t a r g e t s b a s e d on d i s t i n
g u i s h i n g c h a r a c t e r i s t i c s
between
s a i d s e r i e s o f
r a d i a t i o n
i n t e n s i t y v a l u e s
a s s o c i a t e d w i t h
e a c h
c a n d i d a t e
t a r g e t .
4 . The e l e c t r o - o p t i c a l
r e c o g n i t i o n
s y s t e m
i n a c c o r
dance with
c l a i m
2 wherein t h e a c t i v e s e n s o r i n c l u d e s
means
f o r
c o n v e r t i n g t h e
c o l l e c t e d
a c t i v e r e f l e c t e d
r a d i a t i o n
from
a c a n d i d a t e t a r g e t d u r i n g a
p l u r a l i t y o f
narrow i l l u m i n a t i o n sweeps thereof n t o a
s e r i e s
of
a d i
a t i o n i n t e n s i t y v a l u e s s e q u e n t i a l l y c o r r e s p o n d i n g
t h e r e t o ; wherein t h e d e r i v i n g means
d e r i v e s
a n appro
p r i a t e v a l u e f o r
e a c h
c a n d i d a t e
t a r g e t
r e p r e s e n t a t i v e
o f
t h e r a d i a t i o n
i n t e n s i t y range of t h e v a l u e s
i n
t h e con
v e r t e d
s e r i e s c o r r e s p o n d i n g l y
a s s o c i a t e d w i t h
each can
d i d a t e
t a r g e t ;
and wherein t h e d i s c r i m i n a t i n g means
d i s c r i m i n a t e s
a d e s i r e d t a r g e t from t h e d e t e c t e d c a n d i
d a t e
t a r g e t s
b a s e d
on
s a i d
d e r i v e d a p p r o p r i a t e
v a l u e s
c o r r e s p o n d i n g l y a s s o c i a t e d
t h e r e w i t h .
5 . An e l e c t r o - o p t i c a l t a r g e t r e c o g n i t i o n s y s t e m
i n
accordance
wih
c l a i m
1
wherein
t h e a c t i v e
source
i n
1 5
2 5
3 5
40
45
5 5
6 5
1 2
c l u d e s means
f o r p o l a r i z i n g t h e
g e n e r a t e d l a s e r b e a m ;
and wherein t h e
a c t i v e
sensor
i n c l u d e s means f o r
r o t a t
i n g i t s
d i r e c t i o n
o f
p o l a r i z a t i o n r e l a t i v e t o
t h e t r a n s m i t
t e d
l a s e r r a d i a t i o n
t o
d e t e r m i n e
t h e
v a r i a t i o n i n
t h e
p o l a r i z e d r a d i a t i o n r e s p o n s e from a
d e t e c t e d
c a n d i d a t e
t a r g e t c o r r e s p o n d i n g t o
s a i d
r o t a t i o n i n t h e d i r e c t i o n o f
p o l a r i z a t i o n whereby
s a i d d e t e r m i n e d v a r i a t i o n
may
b e
used a s an a d d i t i o n a l
measurement
f o r each
candidate
t a r g e t b e y o n d t h e d e r i v e d
a c t i v e
t a r g e t s i g n a t u r e s
t h e r e o f
t o
f u r t h e r enhance t h e d i s c r i m i n a t i o n o f
a
de
s i r e d
t a r g e t
f r o m
t h e
d e t e c t e d
c a n d i d a t e t a r g e t s .
6 .
Method
o f
d i s c r i m i n a t i n g
d e s i r e d
t a r g e t s
from
d e t e c t e d c a n d i d a t e t a r g e t s i n a c c o r d a n c e w i t h b o t h
a c t i v e and
p a s s i v e
r a d i a t i o n r e c e i v e d from t h e ? e l d o f
v i e w o f a n e l e c t r o - o p t i c a l t a r g e t
r e c o g n i t i o n s y s t e m .
s a i d method c o m p r i s i n g
t h e
s t e p s o f :
r e c e i v i n g p a s s i v e i m a g e
r a d i a t i o n
f r o m t h e ? e l d o f
view of a t l e a s t
one
p a s s i v e s e n s o r ;
d e t e c t i n g
c a n d i d a t e
t a r g e t s i n t h e
? e l d
o f view o f s a i d
p a s s i v e
s e n s o r
f r o m
t h e
p a s s i v e i m a g e
r a d i a t i o n
r e c e i v e d
t h e r e b y ;
g e n e r a t i n g a
l a s e r
beam
s u b s t a n t i a l l y
a t
a
p r e d e t e r
mined wavelength by
a n
a c t i v e s o u r c e ;
p o s i t i o n i n g s a i d
l a s e r beam t o
i l l u m i n a t e i n d i v i d u a l l y
e a c h
o f s a i d d e t e c t e d
c a n d i d a t e
t a r g e t s ;
r e c e i v i n g
t h e
a c t i v e l a s e r r a d i a t i o n
s e p a r a t e l y
r e
f l e c t e d
from
s a i d i n d i v i d u a l l y
i l l u m i n a t e d c a n d i
d a t e
t a r g e t s
by
a n
a c t i v e
s e n s o r ;
d e r i v i n g
a n
a c t i v e
s i g n a t u r e f o r e a c h o f s a i d d e t e c t e d
c a n d i d a t e t a r g e t s from s a i d a c t i v e
l a s e r r a d i a t i o n
r e c e i v e d s e p a r a t e l y t h e r e f r o m ; a n d
d i s c r i m i n a t i n g a d e s i r e d t a r g e t
from s a i d
d e t e c t e d
c a n d i d a t e t a r g e t s i n
s a i d
? e l d o f
view
o f
s a i d p a s
s i v e
s e n s o r
based on s a i d d e r i v e d a c t i v e s i g n a t u r e s
t h e r e o f
p r i o r t o a c q u i s i t i o n a n d t r a c k i n g
o f
s a i d
d e s i r e d
t a r g e t .
7 . The method i n a c c o r d a n c e
w i t h
c l a i m 6 wherein
t h e s t e p
o f p o s i t i o n i n g
i n c l u d e s
t r a v e r s i n g e a c h d e t e c t e d
c a n d i d a t e
t a r g e t
r e g i o n
i n
t h e
? e l d
o f v i e w i n d i v i d u a l l y
with
t h e
l a s e r
b e a m
t o e f f e c t
a t l e a s t one narrow i l l u m i
n a t i o n sweep o f
e a c h
o f s a i d r e g i o n s ; and wherein t h e
s t e p o f r e c e i v i n g
t h e a c t i v e
l a s e r
r a d i a t i o n
i n c l u d e s
c o l l e c t i n g
t h e a c t i v e r e f l e c t e d r a d i a t i o n s e p a r a t e l y
f r o m
e a c h
c a n d i d a t e
t a r g e t r e g i o n
c o n c u r r e n t l y
w i t h
t h e
r e s p e c t i v e
a c t i v e i l l u m i n a t i on sweep t h e r e o f .
8 .
The
method
i n accordance
with c l a i m 7 i n c l u d e s
t h e s t e p s o f :
c o n v e r t i n g t h e c o l l e c t e d
a c t i v e r e f l e c t e d r a d i a t i o n
from a
c a n d i d a t e
t a r g e t d u r i n g t h e narrow i l l u m i
n a t i o n sweep h e r e o f
i n t o
a s e r i e s
o f r a d i a t i o n i n t e n
s i t y
v a l u e s
s e q u e n t i a l l y
c o r r e s p o n d i n g
t h e r e t o ;
u s i n g
t h e s e r i e s o f
r a d i a t i o n i n t e n s i t y v a l u e s
a s s o c i
a t e d w i t h