Methods for logical processing of images of radar objects marks based on semantic features

RADAR AND RADIONAVIGATION РАДІОЛОКАЦІЯ І РАДІОНАВІГАЦІЯ УДК 004.89: 621.396 DOI:10.30837/rt.2024.1.216.12 В.В. ЖИРНОВ, канд. техн. наук, С.В. СОЛОНСЬКА, канд. техн. наук МЕТОДИ ЛОГІЧНОЇ ОБРОБКИ ЗОБРАЖЕНЬ ВІДМІТОК РАДІОЛОКАЦІЙНИХ ОБ’ЄКТІВ НА ОСНОВІ СЕМАНТИЧНИХ ОЗНАК Вступ Наводяться результати обґрунтування та розробки методів логічної обробки зображень відміток радіолокаційних об’єктів на основі семантичних ознак, дослідження можливостей створення алгоритмів та програм автоматичного виявлення радіолокаційних позначок повітряних об'єктів та їх розпізнавання в оглядових РЛС з обробкою реальних записів сигналів. Актуальність цих робіт – створення універсальних алгоритмів автоматичної обробки інформації для забезпечення ефективного виявлення та розпізнавання корисних сигналів на основі семантичних ознак. Складність класичних радіолокаційних систем [1, 2] полягає в недостатній автоматизації процесів обробки даних, у тому числі в системах виявлення та радіолокаційного розпізнавання відміток повітряних об'єктів щодо аналізу їх зображень. У нашому випадку необхідно наблизити процедуру обробки зображень об'єктів радіолокації до логіки експерта, для якої характерно послідовне залучення до аналізу ситуації розрізнювальних ознак між відображеннями від різних об'єктів. Завдання виявлення та розпізнавання сигнальних образів об'єктів радіолокації в даному випадку трансформується в завдання ознакової класифікації (розпізнавання). В сучасній техніці обробки сигналів та інформації недостатньо ефективно використовуються можливості експерта – оператора РЛС, який на основі даних про радіолокаційну обстановку: координати, форма, яскравість корисних і завадових відміток та багатооглядова передісторія, може ефективно отримувати та передавати радіолокаційну інформацію (РЛІ) споживачеві. Основною перевагою інтелектуальних моделей є аналіз просторово-часової картини, що відображається на екрані індикатора, виявлення відміток, фільтрування геометричних образів трас літальних апаратів і завадового фону [3 – 4]. Це дозволяє регулювати неявні пороги візуального виявлення, відкладати та змінювати недостовірні рішення та оцінки, приймати рішення щодо накопиченого траєкторного сигналу ЛА, надавати ознаки. Основою є розробка алгоритмів формування образів радіолокаційних сигналів для інтелектуальної системи виявлення відміток рухомих об'єктів та автоматизації операцій обробки інформації, що підвищують ефективність виявлення слабких сигналів завдяки накопиченню сигнальної (енергетичної) та логічної інформації. При цьому логічна інформація накопичується з аналізу динамічної карти інтенсивностей радіолокаційних сигналів з відстеженням змін, що відбуваються в ній, протягом багатьох зондувань РЛС. Методи обробки та розпізнавання радіолокаційних сигнальних образів [5] застосовуються в багатьох областях – у військовій справі, в авіації, у наземному та надводному транспорті. Базовим поняттям цих методів є подоба об'єктів і, навіть, кількісна міра подоби. Розпізнавання зображень є окремим випадком розпізнавання образів. Це перетворення інформації, що міститься у зображеннях, з метою виділення найважливіших з погляду того чи іншого конкретного завдання даних. Існують методи логічного розпізнавання [5], у яких обробка інформації виконується згідно з чітко визначеним алгоритмом з метою виділення цінної інформації, та методи інтуїтивного розпізнавання, коли відбувається генерація цінної інформації. 120 ISSN 0485-8972 eISSN 2786-5525 Radiotekhnika No. 216 (2024) Основна складність в існуючих системах полягає у недостатній автоматизації процесів обробки даних, в тому числі в системах виявлення та розпізнавання сигналів об'єктів та процесів за розрізняючими ознаками сигналів та сигнальних образів (просторового та спектрального зображень). Вирішення цієї проблеми стає важливим у випадках, коли об'єкти та відносини предметної області пов'язані складними логічними залежностями, що, у свою чергу, вимагає побудови математичних моделей, завдяки яким можливий ефективний логічний висновок, що відповідає вимогам користувача. Семантична складова зображення радіолокаційного об'єкта – це семантичний елемент, що містить смислову складову, і може виступати як одна з його характеристик. В інформаційних радіолокаційних системах, що оперують семантичними кодами, семантична складова може виражатися окремим символом – семантичним множником або ознакою. Постановка завдань дослідження. Існує суперечність у практиці: низька автоматизація процесів обробки даних, зокрема, у системах виявлення та розпізнавання сигналів об'єктів та процесів за розрізняючими ознаками сигналів та сигнальних образів. У той самий час немає ефективних технологій для вирішення завдань, коли об'єкт та його відображення (відносини, зображення) в сигнальній області пов'язані складними логічними залежностями. Застосування алгебри предикатів під час формування та опису сигнального образу дає можливість визначати семантичні складові його поведінки та на їх основі розробляти системи автоматичного виявлення та розпізнавання радіолокаційних об'єктів в реальному часі. Метод логічної обробки зображень відміток радіолокаційних об’єктів Аналіз методів виявлення та розпізнавання показав, що для систем автоматичної обробки радіолокаційної інформації доцільно використовувати методи логічного виявлення та розпізнавання [1, 2, 5], в яких обробка інформації виконується за визначеним алгоритмом з метою виділення цінної інформації, та методи інтуїтивного розпізнавання, коли відбувається генерація цінної інформації. Основна складність у методах логічного розпізнавання образів полягає у низькій автоматизації процесів обробки даних, у тому числі в системах виявлення та розпізнавання сигналів об'єктів та процесів за розрізняючими ознаками сигналів та сигнальних образів (просторового та спектрального зображень). Результати аналізу процесу формування та аналізу сигнальних образів для інтелектуальних систем виявлення та розпізнавання об'єктів показали доцільність класифікації всієї сукупності зображень відміток [6 – 8]. Такий підхід дозволяє створювати алгоритми автоматичної обробки інформації та підвищувати ефективність виявлення та розпізнавання корисних сигналів за рахунок накопичення сигнальної (енергетичної) та логічної інформації в аналізованому елементі дозволу та в його осередку. Для цього пропонується метод представлення інтелектуального образу радіолокаційних відміток, який дозволяє формалізувати та спостерігати динаміку формування семантичної ознаки протягом кількох зондувань РЛС. Далі було згенеровано узагальнену семантичну ознаку, яка характеризує поведінку сигнальної відмітки протягом декількох зондувань РЛС, як певний образ, подібний до образу, яким користується оператор при ототожненні сигнальних відміток. Розроблено метод прийняття рішення про виявлення та розпізнавання радіолокаційних об'єктів на основі аналізу матриці простору ознак (рис. 2). Перевага даного методу пов'язана з використанням додаткової інформації, отриманої під час створення та аналізу інтелектуального (...truncated)