- •«Оптические и оптико-электронные системы»
- •Основные задачи и проблемы в развитии
- •Классификация оэс
- •Понятие системы
- •Обобщенная схема оптико-электронной системы
- •Параметры оптического излучения
- •Законы теплового излучения
- •Спектральный анализ оптических сигналов
- •Сложный периодический процесс
- •Спектр последовательности прямоугольных импульсов
- •Спектр прямоугольного импульса
- •Спектр непериодических сигналов
- •Спектр одиночного импульса
- •Единичный скачок
- •Единичный импульс
- •Оптические сканирующие системы по виду сканирующего элемента подразделяются на:
- •Сканирование плоским зеркалом
- •Сканирование оптическими клиньями
- •Сканирование отверстием
- •Тема 9. Электромеханические модуляторы: принципы работы и построения, форма сигнала и его свойства, особенности, достоинства, недостатки, основные параметры и погрешности.
- •Параметры и погрешности растровых модуляторов
- •Ошибки изготовления растра – модулятора излучения
- •Тема 10 . Оптические системы оэп. Назначение оптической системы. Линзовые, зеркальные и зеркально-линзовые системы в приемном и передающем трактах оэп Оптические системы оэп
- •Линзовые системы
- •Зеркальные системы
- •Зеркально-линзовые системы
- •Оптические системы с конденсором
- •Приемник излучения
- •Спектральная характеристика
- •Спектральная плотность напряжения шума
- •Тема 12. Структура эквивалентной схемы приемника излучения по сигналу, частотная передаточная функция, амплитудно-частотная характеристика, логарифмическая ачх фпу.
- •Шумы фотоприемного устройства и точки их приложения
- •Точки приложения шумов
- •Методы описания шума
- •Общий суммарный шум
- •Оценка диаметра входного зрачка фпу
- •Расчет дальности действия оэп
- •Распределение энергетической силы света в пространстве
- •Пространственная фильтрация
- •Функция веса оптической системы
- •Одномерная и многомерная фильтрация
- •Простейшие виды фильтров
- •Вероятностные характеристики обнаружения
- •Обнаружение методом непосредственного сравнения
- •Оптимальная фильтрация
- •Энергетический расчет эоп
- •Электронно-оптические ик-приборы ночного видения
- •Тема 17. Медицинские оптические приборы: эндоскопы, офтальмологические приборы. Эндоскоп
- •Точечный источник круглой формы и постоянной яркости. Распределение яркости описывается функцией
- •Излучатель в виде отрезка идеальной прямой линии постоянной яркости.
- •Отрезок прямой линии конечной ширины постоянной яркости.
- •Структура поля излучения
- •Реакция фотодетектора на падающий поток
- •Охлаждение приемников излучения
- •Чувствительность фпу как один из параметров, характеризующих его обнаружительную способность
- •Расчет фпу и уровня шумов
- •Московский государственный университет приборостроения и информатики
- •107996, Москва, ул. Стромынка, д. 20
Пространственная фильтрация
Пространственная фильтрация – это фильтрация полезных оптических сигналов на фоне помех за счет различия в их пространственно-частотных спектрах, или за счет различия в их пространственной структуре. Различают пространственную фильтрацию в когерентных и некогерентных оптических системах. Пространственно-частотные спектры многих фонов внешних излучающих помех (облачность, небо, подстилающая поверхность, или наземный ландшафт, и т.п.) имеют четко выраженный низко частотный характер, источники же излучения, с которыми работает ОЭС, как правило, малоразмерны и, следовательно, энергия их сигналов лежит в области высоких пространственных частот. Таким образом, возникает задача разделения спектров сигналов и помех и обеспечения максимального отношения сигнала к помехе. В зависимости от назначения оптико-электронной системы эти задачи решаются либо фильтрацией сигнала в оптическом и электронном трактах раздельно, либо одновременно.
Так как угловые размеры источников излучения всегда меньше углового поля обзора, а изображение источника излучения, создаваемое оптической системой определяется размерами кружка рассеяния, в силу малости источника, то простейшим способом разделения сигнала и помехи является применение пространственного фильтра в виде отверстия малых размеров, расположенного в плоскости изображения. Следует отметить, что специфической особенностью пространственной фильтрации является не стационарность передаточной функции оптической системы по полю обзора и полевых аберраций оптической системы, приводящих к изменению размеров и формы кружка рассеяния по полю, что требует изменения размеров фильтрующей диафрагмы и приводит к существенному усложнению пространственного фильтра. На поиск цели в такой системе требуется значительное время, а при преобразовании оптического сигнала в электрический, возникает импульсная модуляция с широкой полосой спектра сигнала. Но, тем не менее, простота изготовления фильтра послужила широкому его распространению.
Функция веса оптической системы
Известно, что вследствие явления дифракции и аберраций оптической системы, поток излучения в ее фокальной плоскости создает изображение точечного, монохроматического источника конечных размеров, с распределением освещенности, определяемым выражением , где А=(Dоб/F) –определяет относительное отверстие оптической системы. Так как оптическая система преобразует распределение яркости в пространстве предметов L(x,y) в распределение освещенности E(x,y) в пространстве изображений, то эти величины целесообразно выбирать в качестве входной и выходной. Для немонохроматического потока распределение освещенности может быть представлено в виде E(x,y)= E0(x,x0,y,y0) , где E0 –освещенность по центру поля изображения, (x,x0,y,y0)- безразмерная функция, описывающая относительное распределение освещенности в изображении точечного источника. Эта функция называется функцией веса и представляется как функция рассеяния оптической системы. Таким образом, весовая функция отражает реакцию оптической системы на входное воздействие в виде идеального точечного источника излучения (сигнала в виде дельта-функции (x,y) и дает распределение мощности сигнала в фокальной плоскости оптической системы). Для идеальной оптической системы функция веса может быть представлена в виде двухмерной дельта-функции (x,y,)= (x-x0,y-y0). Однако, для реальных систем, в зависимости от решаемой задачи, ее можно апроксимировать функцией Гаусса
, либо косинусной (x,y,)={ , либо косинус-квадратной
(x,y,)={ функциями.