Ллойд Дж. Системы тепловидения (1978) (1095910), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Так как аЬ = ар)п, можно преобразовать уравнение (5.42) к виду 2т~ пАВР)птт„1 поР а()ВтВо (Х ) то(ЛЫ)ЛТ) Здесь можно менять независимо ар при постоянном 1 и соответствующем изменении аЬ. Наконец, для линейной чересстрочной азимутальной развертки без перекрытия и вертикальной линейки чувствительных элементов приемника В = пр1, где Т вЂ” кратность чересстрочной развертки, получаем 2 )т лаЬАРХ()1т)яо поа ( аа)юо т)отто (т и) т (Лит)ЛТ) (5.44) ЛТпор — эффективный критерий качества приемного устройства и оценки чувствительности при проверке системы.
Однако, он малопригоден для результирующей оценки качества изображения. Другие, более полезные критерии рассмотрены в следующих разделах. откуда видно, что чувствительность пропорциональна корню квадратному из кратности развертки. Применяя любые из написанных выше формул, можно решить, какой спектральный диапазон использовать для решения конкретной задачи. Если, например, размер входного зрачка задан по соображениям размещения системы на транспортном средстве или ограничивается размером имеющихся заготовок оптического материала и, кроме того, заданы поле зрения и частота кадров, другие параметры могут выбираться по соображениям экономики или максимальной простоты решения задачи. Тривиальный пример — сравнение требуемых диаметров входных зрачков объективов для двух систем, работающих соответственно в диапазонах 3 †5 8 — 44 мкм с одинаковыми, за исключением .0* (Х)и т„ параметрами и одинаковой ЛТпор.
В этом случае получаем Вот ГТ)этот (МЖ(ЛТ)о ) И (5.45) Воз 1 Вт'тот (ЛН'1ЛТ)т ( ГЛАВА 5 172 я, определяется формулой ьео"р (Л) =' () есл(ТВ) оЛ1 о (5.29) Тогда ))* (Л) = [ —" ) т)ыЮ~о*,р (Л). (5.30) подстановка АА* (лр) в формулу для йт„р дает ИП У'аЕЛ)Я12,а офАото4~2РД, (Лр) (ЯР)ЬТ) ' (5.31) где Ʉ— фактический телесный угол, а Йр — минимальный теоретически возможный телесный угол, получим ппз тсаЬЛ)аа о0Аотоц~с~ 'фзРД (лр) 1А%1ьт) Наилучшая, теоретически возможная охлаждаемая диафрагма — это такая диафрагма, которая ограничивает излучение фона конусом, определенным относительным отверстием оптической системы Р!1'.
Таким образом, для круглого входного зрачка диаметром Ро " пРз, (2 и 4)з (5.34) 2 )'а)я г оР Ретов1('-Ч1ЫР*ь (Л,) (ЬЪУ~ВТ) Используя те же обозначения, для .0* получим ))* (Л) =Ж (т)„з),)"2))ОФ(Л). (5.36) Эти две формулы показыва|от, как тот или иной параметр ограни- чивает работу системы с фотоприемниками в режиме ОФ, и удобны для сравнительного анализа при проектировании. ') Эта формула приблизительно верна для Р!Т ( 1: 1,5. При ббльших относительных отверстиях пуп<но использовать точное выражение 12л = зшь [атсся (Р(2))], Вводя коэффициент эффективности экраяирования охлаждаемой диафрагмой Ч„: т)„А ()р!й„, (5.32) Ововщгнные кгитнгии 5.5.
Недостатки ЛХа,р как обобщенного критерия Пороговая разность температур ЛТ„,р как обобщенный критерий имеет ряд недостатков: 1. В видеоканале часто возникают нестационарные процессы, которые не видны на индикаторном устройстве, а на шкале вольтметра, измеряющего среднеквадратичное напряжение шума, приводят к завышенным отсчетам, если только эти процессы пе подавляются и в вольтметре. 2. Уровень пикового напряжения сигнала Г, требует пояснения и определяется с известной долей произвола (фиг. 5.1). 3. Пороговая разность температур ЛТ„ю измеренная на выходе электронной системы, не всегда показательна для всей системы з целом, потому что между точкой намерения ЛТа,р и конечным изображением имеются свои яространстзеяяые фильтры и источники шумов. 4.
ЛТ„,р учитывает полный шум в полосе, а глаз по-разному воспринимает шумы различных типов и часготы. 5. Проектирование системы в расчете на минимум измеренного значения ЛТа0р без рассмотрения других факторов, влияющих на качество изображения, мо;кет привести к совершенно неудовлетворительным результатам. Например, часто оказызаегся возможным улучшить ЛТ,ю измеренное в лабораторных условиях, за счет расширения спектрального диапазона, а в результате характеристики системы в реальных условиях могут резко ухудшиться. Одна из возможных причин ухудшения ЛТ„,р заключается в том, что при расширении спектрального диапазона система становится чувствительной к солнечным бликам.
Если фотоприемник работает в режиме ОФ, может также оказаться, что высокое отношение сигнала к шуму, полученное в лабораторных условиял, резко уменьшится в реальных условиях из-за ослабления сигнала атмосферой и будут восприниматься одни шумы фона. 6.
Величина ЛТ„,р не учитывает влияния на отношение сигвала к шуму различий в излучательной способности. 7. Величина ЛТя,р практически бесполезна при сравнении систем, работающих в разных спектральных диапазонах, с различпычи характеристиками пропускання излучения атмосферой. Кроме того, критерий ЛТя,р не учитывает следующих факто- ров 8. Зрительный аппарат работает как фильтр нижних частот, отрезающий шумы на высоких пространственных частотах.
9. Зрительный аппарат состоит из множества узкополосных фильтров, работающих независимо. Таким образом, объект 176 ГЛАВА 5 5.7. Минимальная разрешаемая разность температур В гл. 4 указывалось, что на субъективное восприятие качества изображения сильное влияние оказывают следующие факторы: резкость, зернистость, передача контраста и искажения структуры изооражения. Влияние каждого из этих факторов описывает соответствующая объективная характеристика в случае, когда трн остальных фактора постоянны или несущественны.
Обычно все четыре фактора действуют одновременно, и, поскольку точно неизвестно, насколько ухудшение одной характеристики эквивалентно ухудшению другой, предсказание поведения системы для большого зшогообразия конкретных задач представляет сложную проблему. Вта проблема является общеизвестной для оптико-элоктронных приооров, но в тепловых системах она становится особенно острой, поскольку обычно контрасты в тепловом изображении выглядя не совсем так, как в видимой картине, так что трудно предложить набор стандартов, подобный применяемому в вещательном телевидении.
Мы очень чувствительны к изменениям в изоорзжении па домашнем телевизоре нли на полутоновых газетных фотографиях, однако в изображении г1.1В можно пе заметить срасн~гтельно серьезного ухудшения качества из-за несколько необычного вида даже изображения высокого качества и нестандартности различных систем Г11В. Таким образом, необходимо иметь обобщенный критерий, включающий зсе четыре элемента качества изображения, т. е. единый критерий, характеризующий систему приоор — наблюдатель. Имеется много возможных путей сформировать такой приближенный критерий.
учитывающий ограничения порогового восприятия наблюдателя, вызванные случайныин шумами, помехами, контрастом, пространственно-частотным спектром или временем наблюдения. В системах ГИК пространственное разрешение и тепловая чувствительность являются доминирующими характеристиками. В этом разделе основное внимание уделяется такому распространенному критерию, как тепловая чувствительность для данного отношения сигнала к шуму в функции пространственной частоты. 1Паде !5! вывел такой критерий для фотографических, кинематографических и тепловизионных систем. Это — отношение сигнала к шуму в изображении, требуемое яаблюдателю для разрешения трехштрихового стандартного тест-ооъекта ВВС США з присутствии шумов.
Жину !6! и Сендалл [7! обнаружили, что критерий Шаде с весьма неболыпимн изменениями применим к тепловому изображению, и вывели выражение, определяющее разность температур штрихового тест-объекта, которая обеспечивает необходимый для разрешения порог отношения сигнала к шуму по Ша- ОБОБЩЕННЫЕ КРИТЕРИИ 177 В)пс ( 2 ) =- [з)н(гг))2)т)))(я))2)т) 2!т (5.46) Шаде н др. показали, что система глаз — мозг действует подобно согласованному фильтру (или в данном случае подобно согласованному пространственному сумматору), суммирующему малые участки площади, в связи с чем необходимо брать двойной интеграл от яркости картины на экране индикатора.
Для простоты будем полагать, что полосы достаточно длинные, и краевыми эффектами можно пренебречь. 3. Влектронная система обработки сигнала и контрольное устройство не вносят дополнительных шумов. 4. Система сравнительно проста, без перекрытия при скакировании и характеризуется определенной МПФ и спектром мощности шума де ()). 5. Система работает линейно, так что реакция на объект описывается МПФ. 6. Образование изображения пространственно-инвариантно в направлении сканирования.
') Соотистетсующес сокращение ие английском комке 1т111Т1) (шиидиши геео!Рой)е гешрсгегиге г)Лсгсигс).— Прил. иерею г.-озтз де. Теперь общепринятое название этой функции — минимальная разрешаемая разность температур ГхТреер г). Чаще всего она определяется не по трехштриховому, а по четырехштриховому тест- объекту. Важным является случай ограничения шумами, поскольку инфракрасные системы изображения дают максимальную чувствительность, когда шумы видны наблюдателю, как это бывает, когда усиление в системе устанавливается на высоком уровне, чтобы скомпенсировать неблагоприятные особенности картины или внешние условия наблюдения. В приведенном ниже выводе используются те же допущения, что и при выводе ГтТ„Р, и, кроме того, принято, что $.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
