Ллойд Дж. Системы тепловидения (1978) (1095910), страница 21
Текст из файла (страница 21)
на каждом краю) Р' = /г/2. Влияние мелькания края на восприятие изображения недостаточно ясно, чтобы предсказать его последствия, однако зто еще один фактор, который заставляет отдать предпочтение высоким частотам кадровой развертки н сканированию в одном направлении. 4.8, Число строк на высоту кадра и оптимальная дистанция наблюдения Энгстрем (48) смоделировал изображения телевизионного типа без чересстрочной развертки при частоте 24 кадр/с и числе строк на высоту кадра 60, 120, 180, 240 и со.
Исвользуя высоту индикатора 150, 300 и 600 мм и освещенность от 50 до 60 лк, Энгстрем определял оптимальную дистанцию наблюдения. Он установил, что па- 139 3 ф Ф Я Ы О О ФИЗИОЛОРИЯ ЗРИТЕЛЬНОРО ВОСПРИЯТИЯ ~п ПП о Х д о й Ф М Ф о о о о 3 о о о Ю РЛАВА 0 000 2 3 н 5 Диананиил ни6ле3япл, м 00 Фиг. 4.18. Раарешаемое число строк растра на сантиметр в зависимости от дистанции наблюдения для трех размеров картины по вертикали [48[. Кривая соответствует угловому расстоянию межпу странами 2', размер картины по вертйкавв: ° 150 мм; О ЗОО мм; Х 000 мм.
в 20 ф. 10 1 г 3 0 5 0 Оиппинцол ниолмОнния, м Фиг. 4.49. Число наблюдателей, выбирающих дистанпню менее указанной [51]. 1 — взображевие, в котором строчная структура растра повавпеиа колебаниями электронного пуча; з — обычное воображение. 0 010 фф Д ч ч200 ч чз 88 100 00 ~~ зо ; го ч 10 0[0 1 2 з Яиапамын ниджо мгн.м Фнг.
4Д7. Видимость строп растра в зависимости от размера картины по вертикали и днстанпии наблюдения [48[. Размер' по вертввави: 1 — ЕОО М; З вЂ” ЗОО Юс 3 — 150 мм. ФизиолОГия 3РительнОГО ВоснРиятня блюдатели ооычно выбирают дистанцию, на которой растр едва заметен, и что меньшие дистанции отвергаются именно из-за видимости растра. Результаты приведены на фиг. 4.17 и 4.18. Кривая на фнг. 4 18 покааывает, что наблюдатели непроизвольно выбирают дистанцию, с которой расстояние между строками видно под углом 0,58 мрад 12'). Энгстрем также нашел, что если изображения, полученные с использованием растра и без него, рассматриваются с дистанции, обеспечивающей одинаковую видимость, то эта дистанция примерно на 50% превышает оптимальное расстояние наблюдения изображения с растром.
В более поздних экспериментах Томпсон )51) определял оптимальные дистанции наблюдения для телевизионного изображения с растром и изображения, в котором строчная структура растра подавлена колебаниями электронного луча. Он установил, что для 480 активных строк, 60 полей и частоты 30 кадр)с средние оптимальные дистанции были таковы, что угловой размер картины с растром составлял по вертикали 7,6', а картины без растра 13,1'. Это соответствовало примерно 0,28 мрад на строку в первом случае и 0,48 мрад на строку во втором. Первая цифра расходится с результатани Энгстрема, что, возможно, объясняется ббльшнп числом наблюдателей у Томпсона. В этом отношении весьма показательным является распределение по наблюдателям, представленное на фнг.
4.19. Один нз выводов, который можно сделать на основании этого распределения, заключается в том, что система с фиксированным увеличением (или с фиксированной дистанцией наблюдения) удовлетворит только неоольшую часть наблюдателей. Ясно, что неограниченное уменыпение числа строк на высоту кадра в конечном счете приведет к недопустимому для данного класса картин ухудшению качества изображения.
Энгстрем на основании своих исследований указывает, что для телевизионного вещания 240 строк являются удовлетворительными, 180 — недостаточными, 120 — приемлемыми на пределе, 60 — недопустимо малыми. В большинстве случаев применения РЫК аналогичных оценок не делалось, однако для решения таких задач, как навигация н разведка поля боя. следует, по-видимому, принять цифры, близкие к указанным. Таким образом, рекомендации Энгстрема применимы н для РЫК. 4.9. Роль яркости окружающего фона Опыт специалистов, использующих оптико-элентронные изображающие приборы, показывает, что теоретически рассчитанные характеристики не всегда достигаются в практических условиях. Часто ухудшение характеристик связано с сильным влиянием яркости окружающего фона на восприятие информации с экрана гллвл 4 индикатора.
Глаз адаптируется к средней яркости окружающего фона, поэтому попытка обеспечить хорошее восприятие за счет высокой яркости экрана индикатора не приведет к желаемым результатам, если окружающий фон будет темным. Глаз будет адаптироваться к среднему (низкому) уровню яркости и, следовательно, будет работать не в оптимальных условиях. Для учета этого явления Люксенберг и Кюн ~431 ввели коэффициент окружающего фона Г, как отношение яркости окружающего фона к яркости рабочей поверхности. Например, окружающим фоном может быть внутренность кабины летчика, а рабочей поверхностью — экран индикатора.
По мнению Люксенберга и Кюна, коэффициент г', влияет на визуальное восприятие следующим образом: 1. При 0,1 < Е, < 1 обеспечиваются оптимальные условия зрительного восприятия. 2. При г', ( 0,1 условия зрительного восприятия хуже, чем в предыдущем случае. 3. Условие Г, ) 1 соответствует наихудшему случаю. Важность коэффициента Р, применительно к системам тепловидения убедительно показал Кийя [521. Характеристики обнаружения и опознавания цели оператором ГЫВ существенно улучшаются, когда экран индикатора гЫВ окружен равномерным фоном примерно такой же яркости, что и экран.
Этот факт имеет большое значение, поскольку при испольаовании г1.1В типичным является наолюдение через светонепроницаемый окуляр или непосредственное наблюдение экрана индикатора на темном фоне. Таким образом, оценивая требуемый уровень яркости индикаторов тепловизионных систем, необходимо знать и учитывать световой уровень окружающего фона, чтобы можно было обеспечить хороший коэффициент окружающего фона. 4.10. Обнаружение объектов на фоне случайных шумов Обнаружение простых объектов на фоне случайных шумов является хорошо изученным визуальным процессом. Исследовано маскирующее действие двух основных типов шумов. Это — пе аависящие от сигнала аддитнвные гауссозы шумы, типичные для фотонных приемников излучения, работающих при высоком уровне фона, и аависящие от сигнала мультипликативные пуассоновы шумы, присущие оптическим сигналам и типичные для приемников излучения, работающих при низком уровне фона. Попытки объяснить сущность обнаружения визуальной системой оптических сигналов на фоне шумов, распределенных по законам Гаусса и Пуассона, и теоретически предсказать результаты эксперимента делаются на основе флуктуационной теории.
История развития ФИЗИОЛОГИЯ ЗРИТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ 443 н основные положения флуктуационной теории рассмотрены Лего [531. В последующих разделах данной главы рассмотрены отдельно два типа шумов, суммированы результаты экспериментов и показана их взаилшсвязь. 4.10.1.
Обнаружение на фоне не зависящих от сигнала шумов Вероятность обнаружения различных простых объектов на фоне аддитивных белых гауссовых шумов исследовалась Кольтманом [541, Кольтманом и Андерсоном [32], Шаде [38], а также Розеллом и Вильсоном [391. Кольтман и Андерсон получали прямоугольную волну на телевизионном экране на фоне белого гауссова шума и определяли порог обнаружения в зависимости от пространственной частоты.
Шаде определял условия обнаружения на фотографиях трехштрихового тест-объекта на фоне шумов. Розелл и Вильсон определяли пороги обнаружения прямоугольных тест-объектов на фоне «живых» шумов на телевизионном экране. Некоторые из этих экспериментальных результатов представлены на фиг. 4.20 для конкретных значений постоянной времени глаза Т„частоты обновления информации с", площади объекта на индикаторе А1, площади корреляции шумов на индикаторе А, (номинально соответствующей элементу разрешения), спектра напряжения шума д [1) и МПФ видеоконтрольного устройства г . Все эти эксперименты убедительно показывают, что вероятность й й 0,8 ~ Е06 О,4 да о,г о о, 1 о, г о,о о, 4 о,д о,о дт Омношевае длдгвсигнала л шуму Швг. 4.20.
Вероятность обнаружения в аависныости от отношения видеоси гнала я шул1у для яряыоугольных тест-объектов (391. 1'аемеры теет-оолеатов: г — 4 х 186 строк: г — 4 х 128 строк; г — 4 х 64 строк; 4— 4 х 4 строя, ~ГЛАВА 4 144 (С/Ш) р — — (С/Ш) ~ (Т,РА,/Ас) ~~~ (4. 14) где (С/Ш); — отношение сигнала к шуму в точке изображения, т. е. в области корреляции А„а А, ==(1 ~2 1 аэ (У) г2 (/) с//1 (4.15) е Экспериментальные данные такого рода описываются универсальной кривой, показанной на фиг. 4.21 и устанавливающей связь между вероятностью обнаружения и (С/Ш)р.
Нормализованные данные с фиг. 4.20 показаны в виде точек, наложенных на теоретическую кривую фиг. 4.21. Эта кривая представляет интегральный закон распределения гауссовой плотности вероятности. Обозначая вероятность обнаружения как функцию (С/Ш)р через Рд~т>, имеем в' <суш> -в 1 (4.16) о р/2п Данные Розелла и Вильсона (39! дают среднеквадратичное отклонение о порядка 1 и среднюю величину )ь порядка 3,2.
Уравнение (4.16) можно сформулировать следующим образом. Величина Р~с~ш> есть вероятность того, что сигнал плюс мгновенное значение шума превышают 3,2о. Другой смысл этой функции распределения вероятности заключается в том, что вероятность правильного обнаружения сигнала на экране индикатора равна вероятности того, что отношение сигнала к шуму равно 3,2 или больше. ') Роаелл относнт эту величину и индикатору (С/Ш)в. Мы счнтаеч такое обоэначенне неточным, поскольку речь идет об отношении сигнала м шуму, воспрнннмаемому вввуальной свстемой.
оонаружения является однозначной функцией отношения сигнала к шуму, если остальные параметры качества изображения остаются постоянными. Кольтман с Андерсоном, Шаде, а также Розелл с Вильсоном обоощили эти результаты на широкий класс условий, используя концепции о пространственных и временнйх интегрирующих свойствах системы. Эффект пространственного интегрирования учитывается предположением, что глаз улучшает отношение сигнала к шуму изображения в (Аг/А,)ь/э раз, а улучшение за счет временного интегрирования учитывается коэффициентом (Т,Р)т/э. Тогда можно определить воспринимаемое отношение сигнала к шуму (С/Ш)ро формулой <РИЗИОЛОГИЯ ЗРИТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ 145 1,0 Ь 0,0 ,са ь й 0,4 г в в Всснуинимасине нанншнние сигнале н шуму Фиг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
