tisdale et al. patent us4497065 - target recognition system enhanced by active signature...

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


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


2/16


3/16

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


4/16


5/16

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

0|I~0ODOOO0 0000000000000 _ 000000000

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


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

->


7/16

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


8/16


9/16

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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 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


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


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>


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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 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


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


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


beam

s p o t


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


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


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


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


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


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


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


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


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


t h e r e o f ;

a p a s s i v e t a r g e t


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


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


t h e r e o f ;

means by

d e r i v i n g

a n


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


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


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


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


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


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


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


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


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

tisdale et al. patent us4497065 - target recognition system enhanced by active signature...

Documents