Анализ средств обработки спектрозональных изображений

В современных средствах обработки спектрозональных изображений используется либо один датчик, работающий во всех спектральных диапазонах, либо несколько датчиков, работающих в различных диапазонах.

В связи с этим наибольшую популярность в настоящий момент получили устройства, работающие в различных спектральных диапазонах, в составе которых имеется единая оптическая система, строящая изображения на многослойных приемниках излучения (МПИ).

Выделим основные задачи, возникающие при создании средств обработки спектрозональных изображений:

1. Создание новых материалов, используемых в изготовлении объективов, которые повысят качество работы, а также понизят стоимость изготовления.

2. Совершенствование системы комплексирования спектрозональных изображений.

3. Увеличение соотношения сигнал-шум.

В настоящий момент известны встраиваемые системы, направленные на распознавание различных изображений. Известна система [24], построенная по модульному принципу, что обеспечивает быструю настройку системы под конкретную задачу путем замены каких-либо блоков. Данная система выполняет следующие функции:

- ввод изображения и последующая его коррекция;

- обнаружение объектов заданных классов на входящем изображении;

- получение детализированного описания входящего изображения;

- ведение базы данных.

Качество выходного изображения, формируемого средствами распознавания спектрозонального изображения, - это комплексный показатель, который определяется рядом параметров:

- спектральный диапазон;

- степень адаптации устройства к внешним условиям измерения;

- искажения, обусловленные аберрациями оптической системы (ОС) оптико-электронных устройств МПИ (ОЭУ МПИ);

- искажения, вызванные ошибками взаимного положения ОЭУ МПИ;

- искажения, вносимые ОЭУ МПИ;

- достоверность получаемой информации.

Аберрации ОС приводят к искажениям объектов в области их форм, неправильной цветопередаче, засвечиванию границ и др. Наиболее распространены два способа снижения аберраций: введение корректирующих линз и цифровая обработка всего изображения.

Первый способ приводит к усложнению и утяжелению конструкции ОС.

Для рассмотрения второго способа необходимо выделить аберрации, которые вызывают геометрические искажения - дисторсию, сферическую аберрацию, кому, астигматизм.

Для улучшения спектрозональных изображений при устранении дисторсии происходит работа с каждой точкой изображения с последующим переносом точек в их истинные позиции [25]. Недостатками существующих средств обработки изображений является обязательное определение параметров объектов путем специального калибровочного объекта.

В связи с этим в последних разработках коррекция аберраций выполняется непосредственно в процессе работы устройства [26-28].

Также качество функционирования устройств распознавания спектрозональных изображений во многом зависит от того, насколько правильно оно настроено и откалибровано. Например, в [29,30] калибровка позволила устранить отклонения и привести внутренние и внешние параметры устройства к эталонным значениям.

Калибровка может быть как статическая, так и адаптивная. Статическая калибровка выполняется до начала функционирования средства обработки спектрозональных изображений и заключается в определении и последующей коррекции параметров средства. Адаптивная калибровка выполняется в процессе работы.

В основе обоих вариантов калибровки лежит система математических моделей трехмерной калибровки на основе нечетких множеств. Данная

калибровка включает в себя калибровку вертикальных осей координат изображений, фокусных расстояний ОС ОЭД, радиальной дисторсии ОС ОЭД, оптических осей ОЭД, адаптации ОЭД.

Для работы со спектрозональными изображениями используются специальные ОЭУ - спектрометры. В основе их работы лежит использование телецентрической зеркальной системы, которая позволяет получать входящее изображение вне оси объекта.

В спектрометрах нового поколения целесообразно использовать профилированные решетки, т.к. они позволяют избежать наложение спектров различных порядков за счет высокой концентрации энергии (до 90%).

Известно устройство [31], в основе которого лежит вышеописанная решетка, а также схема Оффнера. Данное устройство имеет малые габаритные размеры и вес, позволяет получать спектрозональные изображения с высоким разрешением за счет системы стабилизации изображения.

1.1.3.