Инфракрасные системы «смотрящего» типа
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В ИКС «СМОТРЯЩЕГО» ТИПА
Структурная схема обработки сигналов в ИКС «смотрящего» типа на рис. 9.1 более подробна, чем та, что в самом общем виде рассматривалась в гл. 1. Входной аналоговый оптический сигнал, условно представленный на рис. 9.1 в виде двумерного распределения яркости Ь(х, у), преобразуется оптической системой (объективом) с функцией рассеяния точки ЯогггС*^) в двумерное распределение освещенности Е{х, у) на чувствительном слое МПИ. После дискретизации изображения путем выборки отдельных его элементов и осреднения амплитуд сигналов по площади каждого элемента чувствительного слоя МПИ, производящего пространственную выборку, эти сигналы поступают на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), квантующий их по уровню. Затем образованное таким образом цифровое изображение фильтруется. На заключительном этапе преобразований выходной сигнал реконструируется, т. е. возвращается к аналоговой форме, и отображается на дисплее или каком-либо другом устройстве. Знак «*» на рисунке обозначает свертку функции, знак «х» - умножение, а знак «+» - сложение. Функции %(■) с разными индексами обозначают импульсные реакции отдельных звеньев системы на воздействия в виде дельтафункций, преобразования которых по Фурье представляют собой частотные характеристики этих звеньев. На рис. 9.1 показаны не все возможные звенья системы, а лишь принципиальные с точки зрения рассматриваемых вопросов. Шумы ФПУ, включая шумы схемы считывания сигналов с элементов МПИ, приведены к выходу ФПУ. Блок реконструкции, т. е. преобразования цифрового дискретного электронного изображения в аналоговую форму, и система отображения показаны раздельно, хотя часто последняя выполняет не только преобразование электронного изображения в видимое оптическое, но и реконструкцию изображения.
После краткого рассмотрения схемы на рис. 9.1 можно отметить, что преобразование сигналов, приходящих на вход ИКС «смотрящего» типа, характеризуется следующими тремя основными процессами:
8 Инфракрасные системы «смотрящего» типа
МПИ и схема считывания
|
N |
|
Элемент чувствительного слоя ФПУ |
|
7 Ё&.у) |
|
Эго *<Х’У) <**х. у) Х, у^(х. у) [*.»1&зО*Уэ(^)]М^) |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цифровой Блок (фильтр) Система отображения
Фильтр реконструкции (дисплей)
Ф, у) ^ ^ ФУ) 5и(х, у)
|
Г £со(*Л0 |
Ушкв £ф(х>У)
-к*.
Рис. 9.1. Структурная схема модели ИКС «смотрящего» типа с цифровой обработкой изображения
- размытием изображения (аналогового сигнала) до его выборки, которое обусловлено дифракцией и аберрациями в оптической системе, возможными вибрациями изображения, конечностью размеров и формой чувствительного элемента приемника излучения, осуществляющего выборку и осреднение сигнала;
- выборкой изображения, т. е. представлением его конечным числом функций (совокупностью дискретных амплитуд сигнала в отдельных точках размытого до выборки изображения) и получением изображения в цифровой форме, при этом в спектре сигнала могут появиться побочные гармоники (спектры), приводящие к «ложным» изображениям (подробнее см. далее);
- реконструкцией цифрового сигнала в аналоговую форму с помощью электронного фильтра, системы отображения (дисплея) и зрительного аппарата человека-наблю - дателя.
Перед тем, как рассматривать электронный тракт (аппаратно-программный блок ИКС) и систему отображения, целесообразно проанализировать некоторые специфические для ИКС «смотрящего» типа методы обработки изображений и сигналов: пространственную выборку двумерных сигналов и микросканирование изображения, а
также вкратце остановиться на фильтрации и реконструкции цифрового сигнала, т. е. на «возвращении» ему аналоговой формы.
