Ллойд Дж. Системы тепловидения (1978) (1095910), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Тест-объект представляет собой квадратный объект с переменньиг угловым размером И' на равномерном фоне большой протяженности. Минимальная обнару;кнваемая разность температур ЛТ,е„определяется как разность температур черного тела, необходимая наблюдателю для обнаружения квадратного объекта при неограниченном времени наблюдения и заранее известном местоположении объекта. Пусть средняя величина, характеризующая излучение малого участка изображения на экране (т. е. участка, который воспринимается глазом без пространственной суммации), равна 7 (х, у) ЛТ, где Т (х, у) — нормированное распределение яркости изображения квадратного объекта с распределением яркости О (х, у), а ЛТ вЂ” разность температур объекта и фона.
Тогда среднее ва кадр и на строку отношение сигнала и среднеквадратичной ') Соответствующее сокращение на ангпнйском языке МВТП (пнп1тппг де!есгаЫе !еюрегагпге г!)Кегепсе).— 1)рико перев. ОБОБ!ценныГ Бгитгрпсс 185 величине шума в изображении равно 3 (х, у) аТ (5.59) (С)Ш)с с/о ~ уо П) гост сС) о ЬТ пор!с ~ у'Йгйп) о (С)П)), = (С)П)),(Т,7))'" ~ 1 у'У) 8сссс'(И!)) г~ П!' о (5.60) Подставляя выражение для (С!)П)о полагая (Сс'Ш)р — — )5 РешаЯ УРавнепие осисосительпо ЛТ Л7'== ХТ,осс, получим ! Та ) у- П) 8нссо (И )) гй~г,'сС! а ат для простоты и считая.
что пор ~ аоу)уйй Т(а, у)(Т,Т)си ~ + Полученную фупкцвсо поясно преобразовать в функцию частоты. если определить основную частоту тест-объекта в виде 7т = 172 И', (5. 62) тогда (1) я!Во ( ) Грсге сС) 2) т о лт а ао (1) гя сС!' о сс7ооо (!г — — 2!у )— (5.63) Г' г 1! (2)т) + ) го ) Т (к, у) (ТЯсСо ) Пусть протяженность функции рассеяния линии (ФРЛ) системы в направлении у составлнет )го). Тогда при сканировании без перекрытия число ссезависиосысс выборок шума вдоль изображения объекта по углу места приблизительно равно (И'+) го()с)).
Если предположить, что глаз осуществляет пространствопную суммацию в поправлении х по всему размеру Ис, то воспринимаемое отпоспепие сипсала к шуму будет равно сс ) у Й "е~'тсс! ГЛАВА 188 )езг рне ( ~ ) паРа ( (Д2(т) (гу( ЛТ б У) (Те" ) е Пренебрегая членом ( гу ), получим ( — — )= У 2 А((Т„„~РИ' (/а())"' ЛТабн ет = 2не) 1(, У) (т,У)пе (5.64) (5.65) Сравнивая формулу (5.65) с формулой для ЛТР„Р, видим, что Трудность точного определения ЛТ,б„по приведенным формулам связана с необходимостью расчета величины 1 (з, у), представляющей собой среднее значение интеграла свертки.
Для объектов, много меныпих, чем угловой размер чувствительного элемента приемника излучения, величина 1 (х, у) уменьшается пропорционально отношению телесных углов объекта и чувствительного элемента приемника. В этом случае формулу для ЛТ,б„можно использовать для расчета возможности обнаружения объектов, являющихся практически точечными источниками.
5.30. Эквивалентная шуму излучательная способность Эквивалентная шуму разность температур ЛТ„Р представляет собой идеализированную характеристику, позволяющую рассчитать отношение видеосигнала к шуму для большого объекта, излучающего как черное тело на равномерном фоне, также излучающем как черное тело. Поскольку кажущаяся разность температур картины может быть обусловлена не только разницей в температурах соседних участков, но и разницей в излучательной способности, полезно ввести аналог ЛТ„ар, который будет использоваться, когда объект с постояннои по большому участку поверхности излучательной способностью отличается по атому параметру от черного тела.
Поскольку серое тело (объект) испускает меньше излучения, чем черное тело (фон) при той же температуре, видеосигнал, получаемый в системе от серого объекта, будет отрицательным относительно уровня фона. Параметр, который мы хотим рассмотреть, это излучательная способность е, которая дает отношение видеосигнала к 1пуму, равное единице, относительно Драйден (9) отметил, что ЛТабн может быть связана с ЛТР„Р, если предположить, что размер стороны квадрата И' равен шйрйне полосы в тест-объекте при определении ЛТР,„Р, и записать формулу для ЛТ,б„в виде !87 ОБОБЩЕННЫЕ КРИТЕРИИ е=1 Фпг. 5.о. Вяд тест-объекта для определения налучательной способности, зквквалентной |пу»|у.
фона, излучающего как абсолютно черное тело. Будем называть эту величину эквивалентной шуму излучательной способностью евер ) В соответствии с этим определением величина 1/евер дает отношение видеосигнала к шуму (С»'Ш), обусловленное данным спор. Вывод выражения для е,р аналогичен выводу 7ЛТпер. Предположим, что объект имеет форму, показанную на фиг.
5.8. Разность между значениями спектральной плотности излучения объекта и фона равна ЬИ'к = БИ'ь (Тв) — И'ь (Тв) = (е — 1) И'к (Тв). (5. 67) Разность спектральных потоков излучения, попадающих на приемник, равна лр ( ) ь( Я) 4 сфг ()„) (5.68) и соответствующее напряжение сигнала будет следующим: М' (Х) = ) "( " ' ( ' т,(Х) О" (Х).
(5.69) )» аЬЛ»»! Интегрируя по Х, решая уравнение относительно с»у,)ря и полагая А»г,/к„ = — 1, получаем — 1=(е — 1) ' ~ Игь(Тэ) П*(Х) т„(Х) с(Х. (5.70) и )» аЬЛ)я 'е ') Соответствую|нее сокрап|енпе на апгяпйскоп языке ХЕЕ (по)ве едп)таеп! ею)зв!т))у).— Прок. кс»|ею глАвА э (88 Решая уравнение (5.70) относительно е и полагая е = е„,р, на- ходим а г аоа/я еООр— АаФ ) И'л(Тв) Т)* О) т„().) Б. о (5.71) Используя приведенные выше формулы для КТрор, можно пере- писать (5.71) в виде дИ г(Тв) дТ о спор — - 1 ~Торэ !гг (Тв) о !э~ (1) !)*(х ) (5.72) Хоукинс (2) ввел подобную величину, названную им эквивалент- ной шуму относительной излучательиой способностью. 5.11.
Характеристики приемного устройства Трудно ввести единый параметр, характеризующий приемпоо устройство, который имел бы смысл для всех типов систем, поскольку общие объективные факторы не всегда можно непосредственно связать с субъективной оценкой качества изображения и способностью извлекать из него информацию. Чтобы в какой-то степени упростить проблему, Сендалл )7) делает существенное различие между теми параметрами, которые используются для синтеза системы, и теми, которые применяются при ее анализе.
В то время как ттТрор и ЛТр„р первоначально введены как характеристики, необходимые для анализа, количественные критерии, предложенные Сендаллом, полезны для достижения эффективных результатов при проектировании, т. е. при синтезе систем. Ниже приведеп вывод, полученный, следуя Сендаллу, для широкого класса систем, чувствительность которых определяется белым шумом приемника излучения, а разрешающая способность которых в значительной мере определяется угловым размером чувствительных элементов приемника. В дальнейшем будем полагать, что входной зрачок оптической системы круглый без экранирования, развертка — без пропусков и перекрытий, электронная обработка производится однозвенным ЛС-фильтром нижних частот, форма чувствительных элементов приемника излучения— прямоугольная.
ОБОБщкннык криткр!ш 18е ))ы(п!женин, соответствующие этим предположениям, имеют следу!ощий вид: 4 )' аоо1)в Л Тлор (5.73) орпоо ) ', !)*(Ь) то(Л) о)ь ° " а)4'ь (тв) Мн -- —. 2 2т, (5.74) и та == ни()!)„)АВР (для систем с пнраллельпым сканированием). (5.75) Тогда Л)а = нАВР)4нсфц„ (5.76) 2 у' заЬАВЬуло(Ь)оо оо 7 норв , г ни'о(тв) о!))Во !) ." В (Л) 'оо (ь) о)ь о 2 $ ЛАВР Г)0 (5. 77) о() У адоо Во ~ Во (Л) т (л) НЛ о Определим теперь характеристику приемного устройства Р в виде ) .Ъ,В„~) ',, В*(Л)т.(Л)НЛ о (АВЕ)!/'-' а()атлор (5.78) 2 3' лд)В Это хороший обобщенный параметр, поскольку отношение бТ нор!Р! ' характеризует тепловую чувствительность, (АВ)"о представляет размер стороны квадрата, эквивалентного по площади полю зрения. а и() для многих систем определяет разрешающую способность. Таким образом, с уменьшением АТ„,Р)Ро!о, увеличением (АВ)П' и уменьшением оо(4 качество системы улучшается.
ГЛАВА Ь тэе Для приемника, работающего в режиме ОФ с теоретически идеальной охлаждаемой диафрагмой ", имеем 1)' =- 20о"пЛ,'1) (Чеде,) ' (5.79) и можем написать — 'Оо (Чс~ЧЧ) ~ ЗГ ~-ДОЧЬ ()') то (А) С()- р'ч о (5. 80) Если теперь примем т, ().) = т„и введем следующие параметры: ;у' и„ Коэффициент сложности приемного устройства =- С =' 1ГЛ (5.811 Коэффициент полезного действия приемного устройства = = Е ='т.
(Ч,.Ч.,Чч)'", (5.82) Радиационпая функция приемного устройства =-. эг о (5.83) то Р = СЕЛ. Пнтерпретация Е и Л проста, а С показывает, что после того, как Е и Л оптимизированы, дальнейшее улучшение характеристик возможно только за счет увеличения входного зрачка или увеличения числа элементов приемника излучения. Если угловой размер чувствительного элемента приемника не является определяющим фактором, влияющим на МПФ приемного устройства, желательно подставить вместо сс эквивалентное разре- ШЕНИЕ Гм З НаПРаВЛЕНИИ СКаНИРОВаНИЯ (5.84) где Г„ есть МПФ системы в направлении сканирования. Если ана- логично определить Гк, формула для обобщенной характеристики приемного устройства Р принимает вид 1АВАЕ)мз сзсаотиор (5.85) В заключение отметим, что, согласно приведенным выше опреде- лениям обобщенной характеристики, она не меняется с ростом частоты кадров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
