Выбор спектрального диапазона, используемого при обработке изображений

При анализе и обработке изображений можно использовать не только видимый спектральный диапазон, но и ультрафиолетовый и инфракрасный диапазоны.

Начало использования инфракрасного спектрального диапазона позволило разработать тепловизоры, формирующие изображения с использованием не только видимого света, но также светового потока, излучаемого самими объектами [88-91].

Для правильного выбора спектральных диапазонов, используемых при анализе и обработке изображений, необходимо учитывать параметры и характеристики, а также класс наблюдаемого объекта на изображении.

Процесс выбора спектральных диапазонов может включать основные этапы [92]:

1. Определение масштаба съёмки и оптических, спектральных и временных параметров, характеризующих объект исследования.

2. Определение и выбор спектральных диапазонов.

3. Минимизация числа рабочих спектральных диапазонов, а также оценка практической реализуемости на современной элементной базе с учетом технико-экономических условий.

Формирование спектрозональных изображений может осуществляться по одноканальной, двухканальной или многоканальной схемам обработки информации. Анализ, обработка и дальнейшая передача спектрозональных изображений может проходить последовательно или параллельно.

Одна из возможных структур формирования спектрозональных изображений показана на рисунке 1.16 [93,94].

Рисунок 1.16 - Обобщенная структура формирования спектрозональных изображений: 1 - объектив; 2 - устройство расщепления входного потока на несколько идентичных потоков; 3 - блок оптических фильтров с фиксированными или изменяющимися спектральными характеристиками; 4 - блок преобразователей «поток - сигнал»

Входной поток F(λ) после прохождения через объектив 1 расщепляется с помощью устройства 2 на несколько потоков F_i∙'(λ).

Общая спектральная характеристика для одного спектрального канала может быть записана в следующем в виде:

Євх^) = ε1(λ)?ε2(λi∙)?ε₃(λ), (1.17)

где ε₁(λ), ε₂(λ_i), ε₃(λ) - спектральная характеристика объектива, оптического фильтра и преобразователя «световой поток-сигнал».

На входе ОЭУ МПИ поток оптического спектра с длиной волны от λ₁до λ_и,можно представить в виде некоторого множества отдельных потоков:

F(λ) = {F1(λ), F₂(λ), F₃(λ)}, (1.18)

где каждый отдельный поток состоит из своего подмножества потоков

F1 (λ) = {F₁₁(λ),F₁₂(λ),....................................................... F_ll (λ), ...,F_lk (λ)},

f₂ (λ) = {F21 (λ), F22 (λ), F2₁ (λ), ..., F2_s (λ)}, (1.19)

F3 (λ) = {F31 (λ),F32 (λ),F_3l (λ), F3_c (λ)},

Таким образом, спектральный диапазон можно представить в виде

Δλ сд= {∆λyφ_ιq,∆λвид, ∆λиκд}. (1.20)

Он включает отдельные спектральные участки с определёнными длинами волн для регистрации отраженного лучистого потока F₀₁p(λ)

- в ультрафиолетовом спектральном диапазоне

(0,25 мкм < λi < 0,38 мкм);

- в видимом спектральном диапазоне (0,38 мкм ≤ λi ≤ 0,76 мкм);

- в инфракрасном спектральном диапазоне (0,76 мкм