Модель поляризації інфрачервоного випромінювання дрона
DOI:
https://doi.org/10.64915/RADAP.2026.103.85-93Ключові слова:
тепловізор, поляризація, ступінь поляризації, емісійне теплове випромінювання, відбите теплове випромінюванняАнотація
Розроблено фізико-математичну модель поляризації інфрачервоного (ІЧ) випромінювання дрона, яку можна використовувати при створенні поляриметричних тепловізорів (ПТ), призначених для виявлення і розпізнавання об’єктів спостереження.
Аналіз і постановка задачі досліджень. Тепловізійні системи спостереження знаходять широке застосування, насамперед, у військовій справі, наприклад, як тепловізійні камери дронів. Принцип роботи класичних тепловізорів ґрунтується на перетворенні яскравості ІЧ випромінювання об’єкта спостереження і фону із площини предметів в адекватний розподіл яскравості зображення фоново-цільової обстановки на екрані дисплея у видимій області спектра. За незначного контрасту, або його відсутності, виявити такий об’єкт неможливо. Сучасні моделі не враховують одночасно власне і відбите випромінювання дрона, що призводить до помилкового визначення дальності виявлення. Використання поляризаційних властивостей випромінювання дозволяє вирішити цю проблему. Тому розробка і дослідження моделі поляризації ІЧ випромінювання дрона є дуже важливою задачею для створення перспективних поляриметричних тепловізорів.
Виділення невирішених частин загальної проблеми – відсутність моделі, яка одночасно враховує поляризації емісійного і відбитого випромінювання. Ціль статті полягає в розробці фізико-математичної моделі поляризації ІЧ випромінювання дрона, яку можна використовувати при створенні ПТ, призначених для виявлення і розпізнавання об’єктів.
Матеріал дослідження – модель дрона розглядалася як плоска пластина, яка характеризується коефіцієнтом відбивання і комплексним показником заломлення, що дозволило розробити методи розрахунку параметрів еліптично поляризованого випромінювання. Аналіз розроблених методів показав, що для моделювання поляризаційного стану випромінювання об’єкта спостереження доцільно обирати інтенсивність зображення, ступінь поляризації і поляризаційний кут, які визначаються параметрами Стокса. Відмінність отриманих результатів полягає в науковому обґрунтуванні явища, що поляризація ІЧ випромінювання об’єктів і фонів за рахунок власного і відбитого випромінювання мають протилежний характер, що значно погіршує результуючу ступінь поляризації.
Висновки. Отримані результати досліджень доцільно використовувати при розробці моделі тест-об’єкта, яка необхідна при проєктуванні ПТ. Для подальших досліджень доцільно провести експериментальні вимірювання поляризації ІЧ випромінювання реальних дронів і атмосфери, які дозволять уточнити параметри тест-об’єкта.
Посилання
1. Schuster, N. & Kolobrodov V. G. (2004). Infrarot thermographie. Zweite, überarbeitete und erweiterte Ausgabe, WILEY-VCH, 356 p.
2. Richard Johnson. (2025). Drone Systems and Operations: Definitive Reference for Developers and Engineers. HiTeX Press, 479 p.
3. Vollmer M., Mollman K.-P. (2018). Infrared Thermal Imaging. Fundamentals, Research and Applications. Second Edition. Wiley – VCH, pp. 788. DOI: 10.1002/9783527693306.
4. Li, X., Yan, L., Qi, P., Zhang, L., Goudail, F., Liu, T., et al. (2023). Polarimetric Imaging via Deep Learning: A Review. Remote Sensing, Vol. 15, Iss. 6, 1540. DOI: 10.3390/rs15061540.
5. Zhang Y., Shi Z., Qiu T. (2017). Infrared small target detection method based on decomposition of polarization information. Journal of Electronic Imaging, Vol. 26, Iss. 3, 033004. DOI: 10.1117/1.JEI.26.3.033004.
6. Goldstein D. H. (2011). Polarized Light. Third edition. CRC Press, Taylor & Francis Group, 786 p. DOI: 10.1201/b10436.
7. Russell Chipman, Wai Sze Tiffany Lam, Garam Young (2019). Polarized Light and Optical Systems. Taylor & Francis, CRC Press, 982 p. DOI: 10.1201/9781351129121.
8. Kolobrodov V. G., Mykytenko V. I., Pinchuk B. Yu., Sokol B. V., Tiagur V. M. (2021). Computer-Integrated Method of Object Detection by Thermal Polarimetric Imager. Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Vol. 85, pp. 21-25. DOI: 10.20535/RADAP.2021.85.21-26.
9. Zhang, Y., Fu, Q., Luo, K., Yang, W., Zhan, J., et al. (2023). Analysis of Two-Color Infrared Polarization Imaging Characteristics for Target Detection and Recognition. Photonics, Vol. 10, No. 11, 1181. DOI: 10.3390/photonics10111181.
10. Kolobrodov V. G. (2020). Fundamentals of Wave Optics. Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Polytechnika Publishing House, 404 p. ISBN 978-966-990-017-3.
11. Born M., Wolf E. (2020). Principles of Optics, 7th edn. Cambridge University Press, 7th edition, 952 p.
12. Zhang J.-H., Zhang Y., Shi Z.-G. (2018). Enhancement of dim targets in a seabackground based on long-wave infrared polarisation features. IET Image Process., Vol. 12, Iss. 11, pp. 2042-2050. DOI: 10.1049/iet-ipr.2018.5607.
13. Herbert Kaplan. (2007). Practical Applications of Infrared Thermal Sensing and Imaging Equipment. 3rd ed. SPIE Press, 236 p., DOI: 10.1117/3.725072.
14. Liu H., Li X., Wang Z., et al. (2024). Review of polarimetric image denoising. Advanced Imaging, Vol. 1, Iss. 2, 022001-20. DOI: 10.3788/AI.2024.20001.
15. Aron, Y., Gronau, Y. (2005). Polarization in the LWIR: a method to improve target aquisition. Proc. SPIE, Vol. 5783, pp. 653-661. DOI: 10.1117/12.605316.
16. Introduction to Polarization. Edmund Optics, access data: September, 2025.
17. STANAG No. 4348, Definition of nominal static range performance for image intensifier systems, 1988.
18. Chrzanowski K. (2010). Testing thermal imagers. Practical guidebook. Military University of Technology, 00-908 Warsaw, Poland, 164 p.
19. McVay, J. A., Mclemore, D. P., Stubbs, J. J. (2019). Polarized Radar for Detection and Automatic Non-Visual Assessment of Unmanned Aerial Systems. OSTI.GOV, Report of Sandia National Laboratories Albuquerque, New Mexico (USA), 55 p.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 В. Г. Колобродов
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
