Исследование информационных возможностей оптико-электронных систем наблюдения

• Автор: Сивяков, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 127 с. : ил.

1. Цель работы

2. Постановка задачи

3. Актуальность проблемы

4. Научная новизна и значимость работы

5. Защищаемые положения

6. Практическая полезность работы и внедрение

7. Апробация работы

8. Публикации

9. Структура диссертации

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Качество изображения

1.2. Регистрация изображения оптико-электронной системой
1.2.1. Общая схема регистрации изображения оптико-электронной системой
1.2.2. Влияние атмосферы
1.2.3. Оптическая система
1.2.4. Смаз
1.2.5. Фотоприёмное устройство. Дискретизация и квантование
1.2.6. Визуализация

1.3. Модель фотопроцесса
1.3.1. Линейное звено фоторегистрации
1.3.2. Нелинейное звено фоторегистрации
1.3.3. Шум фоторегистрации

1.4. Апостериорная обработка
1.5. Зрительное восприятие
1.6. Выводы по главе

Глава 2. Разработка вероятностной модели опознавания изображения
2.1. Вероятность распознавания двух зашумленных изображений
2.2. Оптимизация параметров системы по максимуму информации,
содержащейся в изображении
2.3. Вероятность опознавания изображений в присутствии аддитивно
мультипликативного шума
2.4. Вероятность опознавания изображений в случае
многоальтернативной задачи
2.5. Качество изображения
2.6. Модель зрительного восприятия
2.7. Расчёт разрешения для систем с дискретизацией
2.8. Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальное исследование зрительного восприятия человека-наблюдателя
3.1. Методика эксперимента
3.2. Результаты психофизического эксперимента
3.2.1. Временные характеристики опознавания размытых изображений
3.2.2. Опознание размытых зашумленных изображений
3.2.3. Улучшение опознания размытых изображений при наложении шума
3.3. Сопоставление результатов эксперимента с модельными расчётами
3.4. Зрительное восприятие дискретизованных изображений
3.5. Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение 1 I18
Приложение2 ПриложениеЗ Приложение4 Приложение5

1. Цель работы.
С распространением оптических систем с немонотонными передаточными характеристиками, как то оптико-электронные системы с дискретизацией, системы с синтезированными апертурами и с применением апостериорной обработки изображений, возросла актуальность оценки качества формируемых подобными системами изображений. Широко использовавшийся в фотографии критерий разрешающей способности для этих систем оказался непригодным, по крайней мере, в своей прежней форме.
Данное исследование начиналось в целях оценки целесообразности и эффективности апостериорной обработки. В дальнейшем, с распространением оптико-электронных систем наблюдения, основным направлением исследований стала оценка качества изображений, сформированных такими системами, не упуская из виду возможность их апостериорной обработки. При этом данное исследование ограничивалось рассмотрением исключительно систем наблюдения, т.е. таких, которые формируют изображения, в конечном счёте в той или иной форме предъявляемые человеку-наблюдателю, который производит их окончательное дешифрирование. Системы технического зрения не рассматривались. Соответственно, качество подобных изображений в значительной мере определяется их согласованностью со зрительной системой человека.
Результаты исследования должны дать возможность сравнивать между собой различные системы первичной регистрации, оптимизировать их параметры, оценивать вклад отдельных звеньев системы в искажение формируемых ею изображений, оптимизировать условия предъявления изображений наблюдателю, оценивать целесообразность и эффективность апостериороной обработки.
Тем самым, целью работы является исследование, разработка теории и методов оценки качества изображений, сформированных системами с немонотонной передаточной функцией, для которых неприменим традиционный подход к оценке качества через разрешающую способность в общепринятых её определениях, и предназначенных в конечном счёте для дешифрирования человеком-наблюдателем.
2. Постановка задачи.
Рассматривались чёрно-белые или монохроматические неподвижные плоские изображения.
Для обеспечения возможности сравнения незначительно различающихся между собой изображений, оценка должна быть объективной, численной, интегральной.

Конкретизируем нашу задачу. В качестве распознаваемых объектов возьмём элемент малоконтрастной двухшпальной миры Кобба, вписанный в квадрат со стороной А г+дг
■у]
'.Мм
г х є (-«>;-и сплошной квадрат тех же размеров - см. рисунок 2.2.1.
г х е (- со;- $)и($ Є (-со;- ')и(* ;со)

А/2
(2.2.2)
(2.2.3)
Рис.2.2.1. Использовавшаяся в исследовании пара объектов.
При этом коэффициент 2/3 введён для того, чтобы нельзя было различить объекты по энергетическому признаку.
Будем считать, что спектральная плотность шума О'(р.д) изменяется незначительно в диапазоне пространственных частот, в котором спектр разностного сигнала в формуле для цо существенно отличается от нуля, т.с, шум можно считать «белым», что встречается достаточно часто (см. раздел 1.3.3):
С(р,Ч)= С (2.2.4)
Рассмотрим ФРТ чистого смаза. направленного поперёк штрихов миры:
А(.г,у)- }Яес/(| )з(у) = {
} <*(>') *
(2.2.5)
о к >;
Здесь Яеа(х) - функция «прямоугольника» равная 1 при значениях аргумента в
пределах -1/2++1/2:
I I* І Ч
Ясс/(х) = {
« І,* > Ч
(2.2.6)