Исследование оптико-электронных методов получения и обработки информации о неоднородностях морской среды

• Автор: Эмдин, Владимир Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 233 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.:
ВВЕДЕНИЕ
Е ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О
ТУРБУЛЕНТНЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ МОРСКОЙ СРЕДЫ
1.1. Общая физическая картина условий получения информации о турбулентных
неоднородностях морской среды оптическими методами
1.2. Упрощенные математические модели рассеяния оптического излучения па
неоднородностях морской среды с учетом поглощения
ЕЗ. Принцип реализации оптических методов получения информации о турбулентных
неоднородностях в морской среде
Выводы
2. РАЗРАБОТКА ПРЕДЛАГАЕМЫХ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ДВУМЕРНОЙ ИНФОРМАЦИИ О НЕОДНОРОДНОС ТЯХ МОРСКОЙ СРЕДЫ
2.1. Оптические методы получения двумерной информации о неоднородностях морской
среды
2.2. Методы обработки двумерной информации о неоднородностях морской среды
2.3. Параллельные оптико-электронные системы для обработки двумерной
информации
2.4. Определение параметров бинарных случайных масок при классификации теневых
картин гидрооптических неоднородностей
Выводы
3. Р У?РАБОТКА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ И
ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ РАСПОЗНАВАНИЯ ДВУМЕРНОЙ ИНФОРМАЦИИ
3.1. Аналоговые оптико-электронные устройства последовательной обработки
3.2. Аналоговые оптико-электронные устройства параллельной обработки
3.3. Оптико-телевизионные устройства обработки двумерной информации
3.4. Гибридкые оптнко-элсктронные системы распознавания
Выводы
4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ О НЕОДНОРОДНОСТЯХ МОРСКОЙ
СРЕДЫ
4.1. Оптико-электронные системы обработки изображений теневых картин в локальных
системах получения информации о неоднородностях морской среды
4.2. Приемно-преобраэующее анализирующее устройство системы дистанционного
лазерного зондирования морской среды
4.2.1. Фотоприемник ППАУ
4.2.2. Электронный блок ППАУ
4.2.3. Инструкция по эксплуатации ППАУ
4.3. Оптическое стробпроваине дальности в системах лазерного зондирования .
Выводы
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСЕ1ЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО
ПОЛУЧЕНИЮ И ОБРАБОТКЕ ИНФОРМАЦИИ О НЕОДНОРОДНОСТЯХ МОРСКОЙ СРЕДЫ
5.1. Обработка натурных теневых картин гидрооптических неоднородностей в
локальной системе -зондирования морской среды
5.1.1. Исследование азимутальной зависимости ПЧС и использование метода дискретизации ПЧС для распознавания изображений
5.1.2. Исследования метода моментов и корреляционного метода для формирования признаков при распознавании изображений
5.2. Натурные исследования разработанной системы лазерного зондирования морской
среды и получение информации о гидрооптических неоднородностях
Выводы
6. ПРЕДЛАГАЕМАЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА СБОРА И
ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ О НЕОДНОРОДНОСТЯХ МОРСКОЙ СРЕДЫ
6.1. Пети построения локальных оптико-электронных систем сбора и обработки
информации о неоднородностях морской среды
6.2. Анализ модели С СОИ и информационно-энергетические соотношения в системе
теневой прибор оптический процессор
6.3. Анализ методов сжатия информации о неоднородностях морской среды.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СПЕЦИАЛЬНЫХ СОКРАЩЕНИЙ, ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ В
ТЕКСТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Мировой океан в последние десятилетия стал ареной интенсивной хозяйственной, экологической, военной и, соответственно, научной деятельности. Современные океанографические исследования охватывают большие акватории и большие глубины океана, характеризуются большим количеством первичных данных, которые необходимо оперативно обрабатывать. Это в свою очередь выдвигает задачи автоматизации процессов сбора, обработки информации. Решение этих задач сопровождается созданием новых методов и аппаратурных комплексов исследований на основе внедрения новейших средств оптико-электроники и вычислительной техники.
Учитывая то, что большинство процессов и явлений, происходящих в океане, являются быстропротекающими, то возникает необходимость получения информации о них в реальном масштабе времени, что требует создания информационных комплексов, объединяющих в себе получение и обработку океанографической информации [1-3].
Широкое распространение в океанографических исследованиях получили оптические методы [4-8] при изучении закономерностей пространственно-временных характеристик гидрофизических полей в океане. С использованием оптических методов возможны измерения многих гидрофизических параметров (плотность воды, скорость и направление течений, исследование турбулентных образований и т.д.). Особенно большое значение приобрело использование оптических методов при исследовании турбулентных образований, носящих как природный характер, так и искусственно наведенных [3, 5-7]. Оптические методы обеспечивают высокочувствительность, практически безынерционны, не вносят искажений в исследуемое поле и позволяют получать информацию о целом ряде гидрофизических параметров. Наибольшее распространение получили локальные - интерференционно-теневые методы с дальнейшей обработкой либо электрического сигнала, получаемого при интегрировании светового распределения на выходе интерференционных и теневых приборов, либо обработ-

Локальные оптические методы получения информации о турбулентности можно классифицировать по способу построения оптической системы на базовые (работающие на проходящем свете) - это интерферометрические, теневые, голографические системы и на анемо-метрические это допплеровские измерители скорости, а также по способу регистрации и наблюдения информации -с одномерной регистрацией информации и с двумерной регистрацией информации. Одномерный способ регистрации информации используется в оптических системах с фотоэлектрической регистрацией [6, 22, 23], двумерные и пространственные в оптических системах с визуализацией двумерного и пространственного распределения структуры оптических неоднородностей телевизионным методом либо самого светового распределения, заснятого на фотопленку [6, 24].
С появлением лазеров и началом работ, связанных с использованием их в оптической связи и локации в 60-х годах выяснилось, что особенно сильное влияние оказывает атмосфера на параметры световых волн. Лазер стал одним из основных инструментов исследования турбулентной атмосферы. Эти исследования основывались на использовании базовых оптических систем с интегральным фото-электрическим способом регистрации информации [25]. Недостатком такого методы является то, что он позволяет выявлять только среднюю интегральную характеристику флуктуаций показателя преломления на всей трассе исследований, а также является не наглядным с точки зрения визуализации явления.
Для исследования океанической турбулентности этот довольно-таки грубый интегральный метод не нашел своего применения, так как турбулентность в океане заметно слабее, чем в атмосфере (по-видимому из-за значительно более устойчивой стратификации плотности в океане) [12], а также из-за трудностей технической реализации больших трасс под водой (с увеличением трассы исследований растет рассеяние света в воде, что в свою очередь требует использования мощного источника света). Эти причины повлекли за собой ис-