Исследование тепловизионного канала
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Введение
Измерение характеристик инфракрасных систем
Эффективность тепловизора при НС
Исследование тепловизора с помощью тест-объектов
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Главной задачей данной курсовой работы является исследование тепловизионного канала. Для эксперимента был выбран тепловизор "Скат", применяемый для обнаружения НС и ЧС в условиях городской застройки.
Одной из основных характеристик тепловизора является пространственное разрешение. Это телесный угол, который ограничивает разрешение деталей объекта. Обычно это элементарный телесный угол, которым осуществляется анализ пространства; этот угол определяется совместным действием передаточных функций оптической системы, приёмника, электронной системы, системы визуализации и глаза наблюдателя. Передаточная функция системы определяется остаточным контрастом изображения миры с периодической структурой и контрастом самой миры, равным единице. Эта функция зависит от пространственной частоты миры. Таким образом, понятие пространственного разрешения может оцениваться способностью системы воспринимать раздельно два малых объекта или модуляционной передаточной функцией; при этом применяется преобразование Фурье. Наконец, понятие пространственного разрешения непосредственно связано с инерционностью системы через скорость сканирования.
Температурное разрешение это минимальная различимая разность эффективных температур объекта и его окружения. В зависимости от природы объекта определение температурного разрешения принимает различные формы. Для тепловизора "Скат", применяемого для нашего эксперимента, температурное разрешение имеет значение 0,1С. Разность температур, эквивалентная шуму, ?Тп - это разность эффективных температур протяженного объекта и его окружения, которая дает пиковый сигнал, равный эффективному напряжению шума системы. Минимальная разрешаемая разность температур ?Тразр - это минимальная разность эффективных температур между штрихом и промежутком миры Фуко с периодической структурой, позволяющая визуально разрешить штрихи миры. Минимальная обнаруживаемая разность температур ?Tобн - это минимальная разность эффективных температур протяженного объекта и его окружения, при которой становится возможным восприятие объекта при визуальном наблюдении. Все эти эффективные температуры оцениваются в условиях, когда объекты уподобляются черным телам: разность эффективных температур может быть обусловлена как разностью истинных температур, так и разницей в коэффициентах излучения или в общем случае обеими причинами.
Параметр ?Т связывает температурное и пространственное разрешение системы. Этот параметр характеризует влияние шума на угловое разрешение с учетом свойств блока визуализации. При определении ?Т используют визуальное разрешение в изображении штрихов миры с периодической структурой (миры Фуко) и по возможности слабым температурным контрастом. Для обеспечения стандартных условий нужно использовать набор мир, содержащих по четыре параллельных штриха, отстоящих друг от друга на одинаковых в каждой мире расстояниях, причем пространственная частота каждой миры вдвое больше, чем предыдущей, а высота штриха в семь раз больше его ширины. Разность температур между штрихами и фоном, рассматриваемыми, как черные тела, также должна быть по возможности минимальной, чтобы система работала с максимальной чувствительностью. Результаты наблюдения изображения связаны и с физиологией зрительного восприятия, и с интерпретацией увиденного в мозгу человека. Интегрирование по времени с постоянной времени глаза в определенной мере способствует сглаживанию получаемой информации, что уменьшает шумы.
Метод проведения измерений состоит в том, что вначале разность температур между штрихом и промежутком миры сводят к нулю, так что наблюдатель видит однородное поле. Усиление системы устанавливают на максимум. Шум в изображении проявляется тогда в виде зернистости и случайных сцинтилляций. Постепенно повышая разность температур, достигают порога восприятия ?T1 соответствующего визуальному разрешению штрихов изображения. Затем увеличивают разность температур до величины, соответствующей получению чёткого изображения и снова уменьшают её до тех пор, пока не исчезнет видимая периодическая структура. Достигнутый порог исчезновения ?T2 обычно меньше, чем ?T1. Действительно, легче отслеживать изображение в процессе постепенного исчезновения его очертаний, так как положение изображения с самого начала четко определено, тогда как перед появлением изображения внимание наблюдателя не фиксируется в определенной точке. По определению ?Tразр для данной пространственной частоты вычисляется как среднее арифметическое этих двух величин:
?Tразр = (?Т1 + ?Т2) /2С
Опыт показывает, что эта функция очень быстро возрастает с ростом пространственной частоты миры. Измерения могут быть проведены по изображению объективным методом. При правильно выбранной постоянной времени фотометра полученные значения будут мало отличаться от значений, определенных с помощью субъективного метода (наблюдается, однако, некоторая остаточная разность, понятная, если учесть восприятие спектрального распределения шумов глазом, который мало чувствителен к шумам на низких пространственных частотах, а высокие частоты