Автоматизация проектирования зеркальных систем управления положением изображения

• Автор: Хмельщиков, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с.

Введение

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Обзор средств и методов стабилизации изображения в оптических
приборах.
1.1. Стабилизация ПРИ относительно заданного направления
1.2. Демпфирование корпуса ПРИ
1.3. Устройства стабилизации изображения в ПРИ
1.3.1. Системы стабилизации изображения (ССИ) с оптическими клиньями
1.3.2. ССИ с плоскими зеркалами
1.3.3. Призменные системы стабилизации
1.3.4. Устройства стабилизации с помощью компонентов объективов
1.3.5. Устройства стабилизации с волоконно-оптическими элементами
1.3.6. Стабилизация изображения посредством механического перемещения 19 приемника изображения.
1.3.7. Электронная стабилизация изображения
1.3.8. Стабилизация изображения при помощи аппарата зрения человека
1.4. Системы контроля смещения изображения
1.5. Использование систем плоских зеркал в различных классах приборов
1.6. Возможности автоматизации проектирования систем стабилизации 26 изображения.
1.7. Выводы
Глава 2. Автоматизация проектирования зеркальных систем управления
положением изображения.
2.1. Построение модели динамической оптической системы
2.1.1. Требования к системе визуализации
2.1.2. Структура алгоритма ВМ
2.2. Построение различных типов математических моделей на основе 44 базового алгоритма.
2.2.1. Статическое моделирование
2.2.2. Динамическое моделирование
2.2.3. Динамическое моделирование в режиме стабилизации
2.3. Выводы

Глава 3. Синтез зеркальных систем управления положением изображения
3.2. Построение основных типов ЗССПИ
3.2.1 Общая структура ЗССПИ
3.2.2. Одноосные ЗССПИ
3.2.3. Двухосные ЗССПИ
3.2.3.1. Исследование двухосной системы стабилизации
3.3. Синтез системы имитации колебаний изображения регистрирующего
устройства.
3.4. Выводы
Глава 4. Определение оптимальных параметров систем визуализации
4.1. Различение малоразмерных объектов
4.2. Различение текстур
4.3. Визуализация динамических объектов
4.4. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Двухосная ССИ ОС2-50 и одноосная ССИ ОС
Приложение 2. Основные рачетные блоки программы
визуализационного моделирования Приложение 3. Справка о внедрении
ВВЕДЕНИЕ
Аппаратурные методы непрерывного отображения изображений в сложных динамических условиях требуемого качества с использованием различных способов регистрации - зрительного анализатора человека, фотослоев, координатно-чувствительных фотоприемников, динамических транспарантов и др. связаны с проблемой стабилизации изображения в плоскости их регистрации.
На первых этапах развития кинематографии в начале нашего века указанная проблема решалась, в основном, с помощью различного вида механических устройств, например, в виде маятниковых подвесов. Однако, с развитием киносъемки и с появлением новых средств регистрации изображений требования к системам стабилизации существенно повысились.
С середины XX века аналогичная проблема возникла и в других областях науки и техники, в основном, связанных с автоматизацией производства и оборонной техники. Наряду с традиционными методами стабилизации изображений в этих отраслях промышленности в указанный период стали широко применяться для решения этой задачи гироскопические системы, построенные на различных принципах.
Использование этих методов в современной кино- видеоаппаратуре и др. позволило существенно улучшить качество воспроизводимых изображений, при их непрерывной регистрации и дальнейшим адекватным его восприятием зрительным анализатором человека. Эти особенности реализовывались за счет пространственной стабилизации положения аппаратуры при съемках с подвижного основания и, соответственно, изображений в плоскости их регистрации.
В настоящее время системами стабилизации изображения оснащен широкий круг оптических приборов различного назначения, к числу

где Г - фокусное расстояние объектива.
Для оценки относительного влияния обоих видов перемещений приравняем правые части выражений (2.1) и (2.2) и, приняв М = Д//', где Ь [м] -расстояние до переднего плана снимаемой сцены, получим:
Выражение (2.3.) показывает, что относительное влияние обоих видов перемещений на снижение качества изображения определяется расстоянием до объекта съемок. Поэтому для обеспечения высокого качества изображения при съемках с подвижного основания в общем случае необходимо ограничение угловых перемещений относительно трех взаимно перпендикулярных осей и поступательных перемещений по двум взаимно перпендикулярным осям. Случайные поступательные перемещения ПРИ вдоль оптической оси практически не влияют на качество изображения из-за большой глубины резкости объектива в пространстве изображений.
Случайные перемещения ПРИ ограничиваются с помощью стабилизатора его углового положения и стабилизатора линейного положения [89]. Необходимость применения двух стабилизаторов или одного из них зависит от конкретных условий съемок.
Из анализа выражений (2.1)-(2.3) следует, что в реальных условиях съемки, характеризующихся сравнительной удаленностью объекта съемки (Ь»0, достаточно использование стабилизатора углового положения ПРИ, т.к., согласно оценкам, при удаленном объекте смещение изображения, вызываемое угловым смещением ПРИ многократно превышает смещение изображения, вызываемое линейным сдвигом ПРИ.
Исходя из вышесказанного, основной задачей работы явилась стабилизация угловых колебаний ПРИ в пространстве. Для построения модели зеркальной системы УПИ в работе осуществлена привязка оптической системы к пространственным координатам и затем определены относительно них все параметры системы.
(2.3)