Модуляційна передавальна функція тепловізійного монокуляра

  • В. Г. Колобродов Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0003-0941-0252
Ключові слова: тепловізійний монокуляр, модуляційна передавальна функція, кутова просторова частота

Анотація

В даній статті досліджується модуляційна передавальна функція (МПФ) тепловізійного монокуляра (ТПМ), до складу якого входять об’єктив, мікроболометрична матриця (МБМ), електронна система підсилення і обробки відеосигналу, мікродисплей і окуляр. МПФ визначає просторове розділення монокуляра, яке впливає на якість тепловізійного зображення і максимальну дальність виявлення і розпізнавання об’єктів спостереження. Розроблена фізико-математична модель ТПМ, в якій монокуляр розглядається як лінійна інваріантна некогерентна система, МПФ якого дорівнює добутку модуляційних передавальних функцій окремих компонентів такого ТПМ. Запропоновані аналітичні вирази для МПФ сучасних компонентів ТПМ, а саме: об’єктива, матричного приймача випромінювання, електронної системи, дисплея і окуляра. Для зручності практичного застосування МПФ запропоновано розглядати МПФ усіх компонентів в просторів «об’єкт спостереження – ТПМ», що дозволяє розрахувати кутову роздільну здатність контрастно обмеженого ТПМ. Встановлено зв'язок між просторовими частотами в просторі спостереження і просторі предметів. Отримано формулу для розрахунку кутового збільшення системи «ТПК – оператор». Розглянуто приклад розрахунку МПФ ТПМ з заданими характеристиками компонентів монокуляра. Дослідження МПФ такого монокуляра показало, що найбільший вплив на погіршення цієї функції має просторова МПФ МБМ, яка визначається її матричною структурою. Наприклад, на частоті Найквіста 2 〖мм〗^(-1) відбувається зниження контрасту за рахунок МБМ до 28%, дифракційно обмеженого об’єктива до 71%, дисплея до 62%, окуляра до 71%. За цих умов МПФ ТПК дорівнює0,094.Результуюча МПФ ТПК добре апроксимується гаусовою функцією.

Біографія автора

В. Г. Колобродов , Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Колобродов В. Г., д.т.н., професор кафедри оптичних та оптико-електронних приладів

Посилання

Kaplan H. (2010) Front Matter. Practical Applications of Infrared Thermal Sensing and Imaging Equipment, Third Edition, SPIE Press, 192 p. DOI: 10.1117/3.725072.fm

Holst G.C. (2008) Electro-optical imaging system performance. Fifth edition. Winter Park, JCD Publishing, 502 p.

Diakides N.A. (2008) Medical Infrared Imaging. CRC Press, 452 p.

Yang C. (2012) A high-resolution airborne four-camera imaging system for agricultural remote sensing. Computers and Electronics in Agriculture, Vol. 88, pp. 13-24. DOI: 10.1016/j.compag.2012.07.003

Glushchenko A.R., Gordienko V.I. and Burak A.I. (2007) Tankovye nochnye sistemyi pribory nabliudeniia [Tank night systems and surveillance devices]. Cherkassy, 442 p.

Lloyd J.M. (1975) Thermal Imaging Systems. DOI: 10.1007/978-1-4899-1182-7

Kolobrodov V.H. and Lykholit M.I. (2007) Proektuvannia teploviziinykh i televiziinykh system sposterezhennia [Design of Thermal Imaging and Television Observation Systems], Kyiv, NTUU KPI, 364 p.

RTO/NATO (2003) Experimental Assessment Parameters and Procedures for Characterization of Advanced Thermal Imagers, 60 p.

Boreman G.D. (2001) Modulation Transfer Function in Optical and Electro-Optical Systems. DOI: 10.1117/3.419857

Chrzanowski K. (2010) Testing thermal imagers. Practical guidebook. Warsaw, Military University of Technology, 172 p.

Fiete R.D. (2010) Modeling the Imaging Chain of Digital Cameras. DOI: 10.1117/3.868276

Vollmer M. and Möllmann K. (2010) Infrared Thermal Imaging. DOI: 10.1002/9783527630868

Holst G.C. (2000) Common sense approach to thermal imaging. SPIE Press, 378 p.

Zhang T., Lin C., Chen H., Sun C., Lin J. and Wang X. (2018) MTF measurement and analysis of linear array HgCdTe infrared detectors. Infrared Physics & Technology, Vol. 88, pp. 123-127. DOI: 10.1016/j.infrared.2017.11.010

Rafol S.D.B., Gunapala S.D., Keo S.A., Ting D.Z., Soibel A., Khoshakhlagh A., Hill C.J., Luong E., Fisher A.M., Mumolo J.M., Liu J.K. and Pepper B. (2019) Modulation transfer function measurements of Type-II mid- wavelength and long-wavelength infrared superlattice focal plane arrays. Infrared Physics & Technology, Vol. 96, pp. 251-261. DOI: 10.1016/j.infrared.2018.11.006

Опубліковано
2019-09-30
Як цитувати
Колобродов , В. Г. (2019) «Модуляційна передавальна функція тепловізійного монокуляра», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (78), с. 74-78. doi: 10.20535/RADAP.2019.78.74-78.
Номер
Розділ
Обчислювальні методи в радіоелектроніці