Методика оценки эффективности тепловизионных приборов при наблюдении объектов через аэрозольные образования
УДК 621.384.32
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ ПРИ НАБЛЮДЕНИИ ОБЪЕКТОВ ЧЕРЕЗ АЭРОЗОЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ
© 2012 г. В. А. Овсянников, доктор техн. наук; В. Л. Филиппов, доктор физ.-мат. наук
НПО “Государственный институт прикладной оптики”, г. Казань
E-mail: npogipo@tnpko.ru
Предложена уточненная методика расчета вероятности обнаружения и распознавания посредством современных высокочувствительных тепловизионных приборов (ТВП) объектов местности, находящихся за аэрозольными образованиями, учитывающая специфические особенности ТВП, а также прозрачность и излучение этих образований и атмосферы и использующая усовершенствованную модель зрительного анализатора оператора-дешифровщика. Сформулирован соответствующий критерий обнаружения или распознавания таких объектов посредством ТВП.
Ключевые слова: тепловизионный прибор, эффективность, аэрозольное образование, критерий обнаружения/распознавания.
Коды ОCIS: 110.3000.
Поступила в редакцию 18.05.2011.
Введение и постановка задачи
Одним из действенных способов защиты объектов от оптико-электронных систем (ОЭС) наблюдения является использование различных помех, в частности аэрозольных образований (АО), снижающих эффективность даже наиболее помехозащищенных ОЭС – тепловизионных приборов (ТВП), работающих в дальнем ИК диапазоне спектра. При этом традиционный, используемый в инженерной практике критерий возможности вскрытия (обнаружения или распознавания) объектов, наблюдаемых через АО, определяется соотношением
tп > tпор(Lп < Lпор),
(1)
где tп и tпор – соответственно фактический и пороговый (маскирующий) коэффициенты пропускания помехи (АО) в спектральном рабочем диапазоне ТВП Dl; Lп = –lntп и Lпор = –lntпор – соответственно фактическая и пороговая (маскирующая) оптические толщины помехи в том же диапазоне.
Пороговые значения Lпор (или tпор) на практике, как правило, определяются исходя лишь из значений теплового контраста объектов, п ороговой чувствительности ТВП и прозрач ности атмосферы на трассе.
Однако для реализации потенциально высокой температурной чувствительности совре-
менных, в частности несканирующих, ТВП их передаточная функция сигнала – зависимость перепада выходной яркости изображения от входной разности радиационных температур протяженного объекта и фона – должна быть достаточно крутой, что при ограниченном в общем случае диапазоне яркостей индикатора (монитора) ТВП обеспечивается лишь для узкого диапазона регистрируемых разностей температур [1]. Это означает, что полупрозрачные АО ограниченных размеров с температурой, отличной от температуры фона, вообще говоря, играют для наблюдаемого объекта роль “пьедестала”, который может не только понизить локальный контраст изображения объекта, определяемый по отношению к яркости изображения пьедестала, но и привести к полному исчезновению этого контраста, а следовательно, к исключению возможности обнаружения объекта. С другой стороны, с увеличением яркости изображения локального фона объекта – пьедестала – контрастная чувствительность зрительного анализатора оператора-дешифровщика повышается (и наоборот), причем эти два фактора являются конкурирующими.
Отметим, что контраст изображения объектов может снизиться до нуля и в отсутствие АО, если расстояние от ТВП до фона значительно больше, чем до объекта, а для температуры атмосферы Ta и радиационных температур
“Оптический журнал”, 79, 3, 2012
71
объекта То и фона Тф выполняется одно из соотношений: Тф
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ ПРИ НАБЛЮДЕНИИ ОБЪЕКТОВ ЧЕРЕЗ АЭРОЗОЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ
© 2012 г. В. А. Овсянников, доктор техн. наук; В. Л. Филиппов, доктор физ.-мат. наук
НПО “Государственный институт прикладной оптики”, г. Казань
E-mail: npogipo@tnpko.ru
Предложена уточненная методика расчета вероятности обнаружения и распознавания посредством современных высокочувствительных тепловизионных приборов (ТВП) объектов местности, находящихся за аэрозольными образованиями, учитывающая специфические особенности ТВП, а также прозрачность и излучение этих образований и атмосферы и использующая усовершенствованную модель зрительного анализатора оператора-дешифровщика. Сформулирован соответствующий критерий обнаружения или распознавания таких объектов посредством ТВП.
Ключевые слова: тепловизионный прибор, эффективность, аэрозольное образование, критерий обнаружения/распознавания.
Коды ОCIS: 110.3000.
Поступила в редакцию 18.05.2011.
Введение и постановка задачи
Одним из действенных способов защиты объектов от оптико-электронных систем (ОЭС) наблюдения является использование различных помех, в частности аэрозольных образований (АО), снижающих эффективность даже наиболее помехозащищенных ОЭС – тепловизионных приборов (ТВП), работающих в дальнем ИК диапазоне спектра. При этом традиционный, используемый в инженерной практике критерий возможности вскрытия (обнаружения или распознавания) объектов, наблюдаемых через АО, определяется соотношением
tп > tпор(Lп < Lпор),
(1)
где tп и tпор – соответственно фактический и пороговый (маскирующий) коэффициенты пропускания помехи (АО) в спектральном рабочем диапазоне ТВП Dl; Lп = –lntп и Lпор = –lntпор – соответственно фактическая и пороговая (маскирующая) оптические толщины помехи в том же диапазоне.
Пороговые значения Lпор (или tпор) на практике, как правило, определяются исходя лишь из значений теплового контраста объектов, п ороговой чувствительности ТВП и прозрач ности атмосферы на трассе.
Однако для реализации потенциально высокой температурной чувствительности совре-
менных, в частности несканирующих, ТВП их передаточная функция сигнала – зависимость перепада выходной яркости изображения от входной разности радиационных температур протяженного объекта и фона – должна быть достаточно крутой, что при ограниченном в общем случае диапазоне яркостей индикатора (монитора) ТВП обеспечивается лишь для узкого диапазона регистрируемых разностей температур [1]. Это означает, что полупрозрачные АО ограниченных размеров с температурой, отличной от температуры фона, вообще говоря, играют для наблюдаемого объекта роль “пьедестала”, который может не только понизить локальный контраст изображения объекта, определяемый по отношению к яркости изображения пьедестала, но и привести к полному исчезновению этого контраста, а следовательно, к исключению возможности обнаружения объекта. С другой стороны, с увеличением яркости изображения локального фона объекта – пьедестала – контрастная чувствительность зрительного анализатора оператора-дешифровщика повышается (и наоборот), причем эти два фактора являются конкурирующими.
Отметим, что контраст изображения объектов может снизиться до нуля и в отсутствие АО, если расстояние от ТВП до фона значительно больше, чем до объекта, а для температуры атмосферы Ta и радиационных температур
“Оптический журнал”, 79, 3, 2012
71
объекта То и фона Тф выполняется одно из соотношений: Тф