Ллойд Дж. Системы тепловидения (1978) (1095910), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Ясно, что при использовании такой схемы любой ииакочастотный элемент картины будет искажаться вследствие спада постоянного уровня и появления отрицательного выброса. Это вызывает искажения изображения трех типов. Первый тип искажений наблюдается для больших по площади объектов с умеренной разностью температур и не очень существен. Подобные искажения возникают в случае, когда объект, подобный изображенному на фиг.
8.8, сканируется в одном направлении и сигнал усиливается Фиг. 8,7. Прямоугольный импульс и реакция на него. ТИПЫ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ СИСТЕМ Фнг. 8.9. Наблюдение небольшого сильно нагретого объекта без восстановления постоянной составляющей. а — объент: б — иаображение лри сканировании в одном нанравлении; е — воображение нри енанировавии в двух наораеленивх.
по переменной составляющей. В некоторых случаях такое искажение может маскировать присутствие других объектов. Гораздо более серьезным является второй тип искажений (фиг. 8.9), когда в поле зрения находятся сильно нагретые объекты. Поскольку среднее значение сигнала на выходе схемы равно нулю, положительный сигнал от сильно нагретого объекта будет сопровождаться отрицательным сигналом меньшей амплитуды, но большей продолжительности. Это искажение может занять весь экран индикатора (фиг.
8.9). Третий тип искажений изображения воаникает в системах с многоэлементными приемниками и свяаан с зарядом ~оу на выходе каждого из у каналов, равным о ух)оу = ~ уу яу1 (8.34) где у = Π— момент наблюдения. Таким образом, этот заряд отражает предысторию канала. Очевидно, что средние сигналы на выходе из каналов не одинаковы, так что'в общем случае заряды ~оу не равны друг другу. Обращаясь к уравнению (8.26), видим, что эти заряды определяют уровень ее (б) на выходе каждого канала. Таким образом, два канала при наблюдении одного и того же объекта на разных фонах могут дать различные сигналы на выходе.
Это становится ясным из рассмотрения фиг. 8ЛО, где показан тест-объект, и фиг. 8,11, где показаны сигналы на выходе и вид полученного изображения. Не существует удовлетворительного решения, позволяющего одновременно устранить все три типа искажений изображения. Спад постоянного уровня можно устранить путем увеличения постоянной времени, но это увеличит продолжительность отри- зс--озув ГЛАВА  — Манал 1 Канал У Фиг. 8ЛО. Тест-объект для демонстрации пользы восстановления постоянной составляющей.
Манал 1 наема Канал е фема Ю Фнг. 8Л(. Реакции каналов в системе без восстановления постоянной составляющей на тест-объект, изображенвыи на фиг. 8ЛО, в предположении, что ЛС (( Т1 (а); впд изображения (б). ТИПЫ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ СРРСТЕМ 307 дассабна|й утастон снаниробания Фиг. 8И2. Восстановление постоянной составляющей с помощью опорного теплового источника. цательного выброса, и, наоборот, продолжительность отрицательного выброса можно уменьшить путем уменьшения постоянной времени, но это увеличит спад постоянного уровня.
Реакцию каналов можно сделать более однородной, применяя усиление по постоянному току, но это усложнит подачу питающего напряжения на приемник и уменьшит контрасты для деталей объекта с малыми ЛТ'. Спад и отрицательный выброс можно уменьшить путем зна- бремя а бремя Ю лируамата енв оостоян- остаблятоаСей бремя Фиг. 8ЛЗ. Сгггвалы с восстановленной и иевосстаиовленной постоянными составляющими. о — яркость на входе; б — реакция приемника ло передачи сигнала по переменной составляющей; в — реакция приемника после передачи сигнала по переменной составяющей беа восстановления постоянной составляющей; г — реакция приемника после передачи сигнала по переменной составляющей с восстановлением постоянной состанляющей. 20" ГЛАВА З чительного увеличения ширины полосы рабочих частот относительно низкочастотной границы, как в системах с последовательным сканированием, но это не устраняет третий тип искажений.
Удовлетворительным решением является использование последовательного сканирования в сочетании с искусственным восстановлением постоянной составляющей. В одном из вариантов восстановления постоянной составляющей (фиг. 8.12) на неактивном участке сканирования приемник визирует опорный тепловой источник. Этим источником может быть пассивный элемент, например диафрагма, или активный излучатель, например нагреваемый проводник в виде узкой полоски. Во время виаирования приемником этого источника сигнал приемника с выхода конденсатора замыкается на землю через резистор и конденсатор заряжается до некоторой постоянной величины, характеризующей реакцию приемника на эталонный источник. Когда приемник достигает активного участка сканирования, схема начинает работать в нормальном режиме и усиливается только переменная составляющая сигнала, наложенная на эталонное напряжение конденсатора. Видеосигналы с восстановленной и невосстановленной постоянными составляющими сравниваются на фиг.
8.13. 8.4.2. Коммутация В системах, в которых используется параллельная обработка сигналов и-элементного приемника излучения, часто желательно уменьшить число и каналов до единственного видеоканала. Это позволяет уменьшить потребление мощности электронной схемой, избежать обработки видеосигнала по множеству каналов, удобно состыковать схему обработки с одноканальным индикаторным устройством, например с однолучевой электронно-лучевой трубкой, или передать видеоинформацию по единственному каналу связи.
Процесс сведения п каналов к одному называется коммутацией и может осуществляться как чисто электронным, так и оптикозлектронным способами. Рассмотрим простой случай сканирования по азимуту линейкой соприкасающихся чувствительных элементов приемника (фиг. 8.14). При электронном коммутированни выходы предусилителей приемника подключены к электронному коммутатору, который последовательно опрашивает каждый элемент, повторяя этот процесс периодически. Такую обработку можно назвать обработкой с временнйм разделением каналов, поскольку один выходной канал при множестве входных каналов с элементов уделяет определенное время на обработку сигнала с каждого элемента.
Сигнал с коммутатора подают на блок обработки видеосигнала и индикатор, показанный здесь в виде электронно-лучевой трубки, луч трубки развертывает в пространстве сигнал, изменяющийся во времени, ТИПЫ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ СИСТЕМ Линейни нудетеительньт елементау иаиеннини Фиг.
884. Злеитроииая коммутация. и сигналы с различных элементов соответствующим образом изображаются на поверхности экрана. Если частота коммутации достаточно велика, каждый разрешаемый элемент изображения будет опрашиваться достаточно часто, и мы получим бесструктурное изображение. С этой точки зрения типичный электронный коммутатор подробно анализируется в гл.
9. До последнего времени создание электронного коммутатора с достаточно низким уровнем шумов, характеризуемого отсутствием переходных процессов и достаточно высокочастотного, чтобы обеспечить требуемые характеристики системы при его применении, являлось весьма трудной проблемой. Из-за сложности систем с коммутаторами такого типа их труднее изготовить, и они значительно дороже и менее надежны, чем системы некоторых других типов. Общие принципы построения систем с коммутацией и чересстрочной разверткой описаны Кариженским и Мирошниковым И4!. Одним из путей упрощения электронной схемы обработки сигнала является сведение множества входных каналов к одному выходному каналу оптико-электронным способом. При этом все сигналы на низком уровне поступают на многоэлементный индикатор обычно в виде сканирующей линейки светодиодов, визируемой затем телевизионной камерой, чтобы получить единый видеоканал (фиг.
8.15). В такой схеме возможны следующие недостатки. Во-первых, пространственная частота выборки телевизионной камеры (число вертикальных линий) должна существенно превышать частоту выборки при сканировании тепловой картины, чтобы предотвратить искажение изображения. Во-вторых, движение по кадру в тепловизнонной и телевизионной частях системы должно быть столь хорошо синхронизировано, чтобы обеспечить постоянное положение на экране светящейся линии, являющейся геометрическим местом точек, которые одновременно пересекаются линиями сканирования тепловизора и телевизионной камеры.
ГЛАВА 8 Фнг. з5. Оптико-эдектроннан коммутация. 1 — линейка еветодиодов;  — объектив; 3 — еканирувзмее зеркало; з — видикон, Это позволяет сделать линию незаметной и, если требуется, погасить ее электронным способом. В-третьих, из-за инерционности мишени вндикона изображение обычно не исчезает полностью к концу кадра, поэтому движущиеся нагретые источники создают остаточное ложное изображение. Оба метода имеют свои достоинства и недостатки. При электронной коммутации обычно не происходит ухудшения МПФ, а при оптико-электронном способе не удается избежать ухудшения МПФ в телевизионной камере. Электронная коммутация может внести дополнительные шумы и нестационарные помехи в отличие от оптико-электронного способа.
При использовании обоих способов возникают искажения, связанные с выборкой: при электронной коммутации — в виде второго растра, перпендикулярного первому, а в оптико-электронном способе — за счет перекрытия теплового и телевизионного растров. 8.5. Сканирующие системы г11В Сканирующие системы Р11К различаются по типу сканирования и способам обработки сигналов с предусилителей приемника. Имеются три типичных способа обработки: многоканальная последовательная или параллельная обработка, стандартная телевизионная обработка и,наконец, нестандартная обработка по типу телевизионной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
