Ллойд Дж. Системы тепловидения (1978), страница 61

Установка на конечном расстоянии имеет тот недостаток, что тест-объекты с низкой частотой должны быть довольно большими. В этом случае обеспечение и контроль равномерности излучения объекта могут вызывать значительные трудности. В рассматриваемой здесь методике предполагается, что при испытаниях используется коллиматор. Необходимо иметь достаточно большой набор тест-ооъектов, чтобы перекрыть диапазон пространственных частот системы. Требуется определить положение фокальной плоскости коллиматора и помещать тест-объекты именно в этой плоскости. Излучательные способности объекта и фона должны быть одинаковыми, постоянными и известными. Аппаратура, обеспечивающая получение и контроль приращения температуры, должна быть прокалибрована. Источник нагревания объекта должен быть стабильным, контролируемым и должен обеспечивать пространственную равномерность нагревания ~0,01' С.

Точность такого же порядка должны обеспечивать приборы, измеряющие температуру. Коллиматор должен иметь диафрагмы, а приемное устройство должно располагаться таким образом, чтобы свести к минимуму блики от окружающих предметов на приемник. Спектральная характеристика и ОПФ коллиматора не должны оказывать нежелательного воздействия на приемное устройство. ИЗМЕРЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ Наблюдатель, или наблюдатели, проводящие испытания, должны иметь высокую остроту зрения и нормальное цветовое зрение. Ояи долн<ны быть хорошо знакомы с тепловыми изображенняхпл и уметь интерпретировать изображение в присутствии шумов.

Они должны быть адаптированы па среднюю яркость экрана индикатора, а уровень окружающей яркости в лаборатории должен быть примерно согласован с уровнем яркости экрана. Кроме того, наблюдатели должны иметь достаточный опыт в установке и воспроизведении условий, при которых их способность к различеяшо объектов достаточно высока. Типичный порядок проведения испытаний следующий. Приемное устройство исследуемой системы помещают па пути пучка лучей из коллиматора и соответствующим образом фокусируют.

В поле зрения в известной наблюдателю позиции располагают тест-объект самой низкой частоты и разность температур ЛТ устанавливают равной О' С. Затем достаточно медленно сообщают йТ положительные значения, чтобы обеспечить равномерность излучения объекта и точность измерения температуры и чтобы дать наблюдателю достаточное время длн принятия правильного решения. Наблюдатель определяет величину йТ, при которой он разрешает штрихи объекта.

Затем процедура повторяется для все более высоких частот до тех пор, пока наблюдатель оказывается не в состоянии разрешить штрихи, какова бы ни была ЬТ. Для определения отрицательной ветви йТ р„р. можно использовать отрицательные йу, достаточно малые, чтобы не нарушить линейность характеристик системы как при положительных, так и отрицательных контрастах (обычно только на низких частотах). Это позволит оценить любые изменения температуры при испытаниях.

$1.4. Измерение эквивалентной шуму разности температур Рассмотрение результатов измерения эквивалентной шуму разности температур бТ„,Р не имеет смысла, если не приведены характеристики ограничивающего шумы электрического фильтра, используемого при измерениях. Для стандартизации и облегчения сравнения желательно использовать однозвенный ЛС-фильтр нижних частот, полоса частот которого (по уровню 3 дБ) равна обратной величине удвоенного времени элемента разложения. Чтобы сохранить высокое качество изображения, электрическая фильтрация шумов в самой системе обычно минимальна, и этот эталонный фильтр часто делают внешним, т. е. он, по существу, является частью экспериментальной установки.

Чтобы учесть в измерениях все источники шумов, принято брать сигналы с последней ступени схемы обработки в аналоговой форме, т. е. до коммутатора или широтно-импульсного модулятора. Если эта точка доступна, проведение испытаний 394 ГЛАВА 11 для определения ЛТпор будет тривиально. Нужно просто сформировать большой квадратный объект, излучающий как черное тело, угловой размер которого в несколько раз превосходит разрешение системы и температура которого больше ожидаемого значения ЛТ„,р примерно в 10 раз, а затем измерить полную (от максимума до минимума) амплитуду сигнала и среднеквадратичное значение шума в электронном изображении этого объекта.

Величина АТпср определяется тогда как частное от деления разности температур на отношение максимального значения амплитуды сигнала к среднеквадратичному значению шума. Необходимо обеспечить условия, при которых характеристики системы являются линейными, а помехи, которые не попадают на экран индикатора, такие, как переходные процессы при коммутации или сигналы отметок, появляющиеся в то время, когда трубка индикатора заперта, не оказывают влияния на измерения. Хотя АТ„,р — довольно сомнительный критерий качества, он, по-видимому, будет еще долго использоваться, поскольку для его измерения не требуется такой сложной аппаратуры и методики, как для определения ОПФ и ЬТраяр, и каждый может определить АТпср достаточно точно. ЛИТЕРАТУРА 1, Мооп Р., ТЬе Бс!епИ!с Ваяю о1!Ипт!па!!п8 Епвйпеемпи, Вотег, 1961.

2, Тее1 К. Р., РЬо!опте!ту, Арр1!ей Ор!!св апй Ор!!са1 Епд!пеег!пд, В. К!пбв!а!1е, ей., Чо!. 1, Асайеппс Ргевв, 1965, СЬ. 1, 3, БЬегг Б., Рппйаптеп!аЬ о1 О! яр!ау Буя!ет Вев!лп. ЪЧИеу-1п!егяс1епсе, 1970. 4, ЬпхепЬегд Н. К., КпеЬп В. Ь., В!яр!ау Був!етя Епд!пеег!п8, МсСгачгН!!1, 1968. 5, Моп1!оп 7. К., )Чоой 7. Т., Ттто-Рог! Ета1папоп ТесЬпо9пев Арр!!ей !о Сощгоегс!а! !гпаи!пв ТЬегптодгарЬв, Ргосеей!п8в о1 !Ье ТесЬп!са! РгоБгат, Е1ес1го-Орпса! Буя!егсв Вея!Еп Соп1егепсе, 1970, 6. Работа, проведеннан совместно с Ьаугооп Б.

Р., В!есЬа В. А., Ог1апйо Н. !. а лаборатории ночного видения сухопутных вооруженных сил СВ!А (частнаи публикации). 7, Бепйа1! В. Ь., Хегох Е!ес!го-ОрИса! Буя!егпв, Раяайепа, СаИогп!а (частное сообщение). 8. Вготтп В, Р., НпдЬея А!гсгай Сатрапу, Сп!тег С!1у, СаИогша (частное сообщение).

9. БЬаппоп К. В., Хеттпгап А. Н., А рр!. Орт. 2, 365 — 369 (1963). 10. !спев В. А., Чеайоп Р. С., Рлот. Яс!., апй Епх., 13, 200 204 (1969). 11. !спев К. А,, Рьог. Ясг. апй Епд., 11, 102 — 106 (1967), 12. БсЬайе О. Н., Бг., УЕМРТЕ, 73, 81 (1964). 13. В!асвтап Р. Б., Рьог. Яс!. апй Епу,, !2, 244 — 250 (1968). 14. Бапйегв А. А., Мойп1а!юп Тгапв!ег Рппсг!оп Меавпгетеп!в 1ог 1п(гагей Буягетя (доит. диссертации), ТЬе Сеогде ЖавЫпи!оп Нт чегмгу, ЧЧаяЫписоп, В.С. 1970. 15.

Та!)ап В., МегЬой 1ог ОЫа!п!п8 !Ье Тгапв(ег Рппс!юп 1ппп 1Ье Ейие Веяропве РппсИоп, УОЯА, 55, 1014 — 1019 (1965). 16. Вготтп Е. Р., А Ме!Ьой !ог Меаяпг!п8 гЬе Бра!!а)-Ргег)пенсу Кевропяе о! а Те!ет!в!оп Був1егп, ЮЕМРТЕ, 76, 884 — 888 (1967). Глава 12 Тепловые изображения Качество изображения, которое в состоянии обеспечить современные системы РЫВ, иллюстрируется с помощью приведенных ниже И фигур. Эти фотографии были сделаны Сойером ') с экрана РЫВ с выдержкой 0,2 с, чтобы максимально приблизить фотографии к визуальноиу восприятию шумов изображения в реальном масштабе времени. Использованная система гЫВ представляла собой систему телевизионного типа с последовательным сканированием.

На некоторые изображения наложены сетка, прямоугольный строб автоматической системы слежения и временнйе отметки. ') Яавуег Ь. Н., Нопеуие11 Баб!а!!оп Сеп!ег, Ьех!пн!огь Маввас)гпве!!в (частное сообщение). ТЕПЛОВЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ 397 Ю О Х о О ФО О О Г ГЛАВА ГВ Ф о Х Ю Р Х йС Ю Р О Е Х Ю $ Х Х Й ТЕПЛОВЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ $ о Ф' о о Ф Ю ГЛАВА 12 д о о й Ф Е" о Ф о о ф о ТЕПЛОВЫЕ НЗОБРАЖКНИЯ Х Ф о о Х о Х Х Х Е о о О Х Ф Предметный указатель Аберрации первичные 102 Аберрацпонная функция 102 Абсолютная влажность 47 Аетокорреляцня функции 99 Аддитивныйг шум 142 Астрономические телескопические систелгы 233 Ахромат 226 Вероятность обнаружения 144, 361 Влияние боковых частот 339 Воспринимаемое отношение сигнала к шуму 144 Восстановление постоянной составляющей 307 Вращающиеся преломляющие призмы 277 Вращающийся зеркальный барабан 271 Временное интегрирование 130 Время кадра 28 — элемента разложения 29 Входной зрачок 214 Выборка 331 — в двумерных моааиках 339 — через окна 33! Гауссов шум 143 Гауссова функппя рассеяния 94 Геометрические соотношения прп поиске 355 Германий 236 Гиперфокальное расстояние 249 Главные плоскости 213, 218, 219 — точки 213 Глубина поля зрения 247 — резкости 247 Градации серой шкалы 364 Двп'кение изображения 108 — объекта 355 Дельта-функции Дпрака 75, 88 Динамический диапазон 385 Дистанция наблюдения 138, 344 Закон Бугера — Ламберта — Бара 43 — Ламберта 35 — Планка 35 — Снеллиуса 206 — Стефана — Больцмана 36 Затемнение 288 Зеркальная оптика 220 Излучательная способность 33 Измерение функции рассеяния линни 387 — характеристик систем г!.!В 385 Импульсная реакция системы 75 Инвариантность по времени 77 Интеграл свертки 78 — суперпозицни 75 Инфракрасная система переднего обзора (ЕБ!В) 17 Инфракрасные видпкоиы 320 — квантовые счетчики 326 Кагкущаяся температура 16 !1арусельная сканирующая система 277 1бвантовын счетчик 326 классификация 347, 362 !!лпн 206 количество осажденной воды 50 !!ома 223 408 Ко»»л»утаи»«я 308, 34! Компенсация влияния температуры 242, 243 Комплексная функция зрачка 102 Коэффициент использовании развертки 28 — теплового расширения 239, 242 !(ремний 236 Кривизна полн 226 Критерии Джонсона 360 Критическая частота мельканий 132 Критический размер, определяемый раэмерами деталей объекта 357 Круговое сканирование 285 Лазерный параметрический преобраэователь иаображения 323 Линейность 75 Линза 208 Матричный преобразователь иэобра>кения 340 Междустрочное мерцание 135 й!елькания 132 — края 137 Методы матричного описания в оптике 214, 220 Минимальная обнаруживаемая рааность температур 184 — разрешаемая разность температур 176 — — — — измерение 392 Многогранный зеркальный барабан 271 3!одуляционная передаточная функция (МПФ) 82 3!осанка приемных устройств 339 Молекулярное поглощение 46 У!ультиплпкативные шумы 142 Несвертываемые процессы 86 Обнаружение 347, 361 Оонаружительная способность 26 — — теоретический предел 171 Однородность элементов по чувствительности 300 Опознавание 347, 366 Оптимизация спектрального диапазона 192 пггдмктншп указаткль Оптическая передаточная функция (ОПФ) 81 — — — измерение 387 — — — ограниченной дифракцией оптики 99 Оптический материал «Иртран» 236 Острость 152 Острота арения 116 Относительная влажность 50 Относительное отверстие 214 Отношение сигнала к шуму в точке изображения 144 Отражение 205 Отражения от холодных поверхностей 252 Охлаждаемая диафрагма 31 — — влияние на угол, в пределах которого воспринимается иалучение фона 171 — — коэффициент эффективности экранирования 172 Параллельное разложение картины 293 — сканирование 293, 298, 311, 337 Параметрический преобрааователь иэображения 323 Передаточная функция сигнала 385 — — — измерение 386 Пироэлектрический видиков 322 Плотность потока фотонов от фона 171 Площадь корреляции шумов 143 Поверхностная плотность потока излучения 20 Поверхность Петцваля 226, 227 Поглощение на аэроэолях 46 Покааатель дисперсии 224, 239 — ослабления 43 — поглощения 43 — преломления 205 — рассеяния 43 Поле зрения 27, 213 Помехи 355, 361 Порог отношения сигнала к шуму 145 Последовательное раэложение картины 293 — сканирование 294, 298 Постоянная Стефана — Больц»«аиа 36 Постоянные в ааконах излучения 36 Поток излучения 34 Преломление 213 Преломляющий клин 206 Преобразование иэображения с повышением частоты 323 — Фурье 79 ПРЕДМЕТНЫИ УКЬЗАТЕГ!Ъ Приемные устройства, непрерывно визнрующие картину 339 Простая линаа 208 Пространственная инвариантность 77 — частота 79 Пространственное интегрирование 129 Пуассоновы шумы 142 Радиационный контраст 38 Различение 347, 362 Расстояние между цеитрамп соседних строк 97 Расфокусировка 229, 247 Реакция глаза на синусопдальную волну (РСВ) 117 — системы на прямоугольную волну !79 Режим ограничения флуктуациямп числа фотонов фона 171 Свободный поиск 352 Связь по переменной составляющей сигнала 27, 300 Сдвиг пучка 275 Селеннд цинка 236 Сканирование 26, 86 — в двух направлениях 105 Сканирующая система с вращающимися в револьверной оправе объективами 286 Сканирующее устройство в виде вращающейся сегментпрованной ча~пгг 276 — — з параллельном пучке лучей 204, 258 — — — пространстве объектов 205 — — — сходящемся пучке 205, 258, 260 — — с плоским качагощимся зеркалом 258, 260, 266 Сканирующий зеркальный бараоан 271 — куб 278 Спад постоянного уровня 303 Спектр напряжения шума приемника излучения 165 Спектральная плотность потока излучения 34 — — — фотонов 36 Сползание строк 137 Стекло Т! 1173 236 Сульфид цинка 236 Сферическая аберрация 222 Телеобъектив 235 Телескопическая система Галилея 235 Телескопические системы 233 Телесный угол 34 Температурные коэффициенты покааателей преломления 239, 241 Теорема свертки 81 Термографические камеры 17, 19, 292 Тонкая линза 208 Увеличение 124 — угловое 73 Угловой размер картины 350 — — объекта 366 — — строки растра 141, 375 Угловые размеры фоточувствительного элемента приемника 27, 166, 214 Фазовая передаточная функция 83 Фпксапия глаза 350 Фокальные точки 213 Фокусное расстояние 210 Функция пропускания оптической системы 195 — рассеяния линии (ФРЛ) 85 — Везз!пс 91 — С!гс 90 — СошЬ 91 — Вес! 90 — 8!пс 90 Халькогенндные стекла 236 Характеристики приемного устройства 188 Ход луча 215 Хроматическая аберрация 224 — коррекция 226 Центральная предельная теорема 110 Частота кадров 28 с!ересстрочная развертка 134 т(псле строк растра, укладывающихся в размер изображения объекта 363 410 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Эвапорограф 319 Эквивалентная полоса частот 108 — шумовая полоса 165 — шуму излучательная способность 186 — — разность температур 162 — — — — намерение 393 Эквивалентное разрешение 108 — число линий 109, 154 Эквивалентные штриховые миры 357 Электрические фильтры 103 — частоты 103 Электронно-оптические преобразователи 322 Электронный коммутатор 308, 341 Энергетическая сила света 34 — яркость 34 Энергия излучения 34 Эффект Нарцисса 252 Эффективная постоянная времени глаза 130, 317 — температура 16 Яркость окружающего фона 141 Оглавление 5 9 Предисловие к русскому изданию 11редисловюе к американскому изданию Обозначения Глава 1 15 Введение .