ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сглаживание спекл-структуры оптических изображений из "Лазерная локация " В предыдущем разделе при обсуждении основных статистических особенностей лазерных изображений значительное внимание уделялось случаю сравнительно высокой разрешающей способности (jWo l), когда оказыв.ается справедливым приближение (2.1.17). [c.68] В результате могло сложиться впечатление будто бы это требование настолько серьезное, что фактически разрешается сама микроструктура, и именно это обстоятельство обусловливает пятнистость изображения. [c.68] появление спекл-структуры обязано лишь монохроматическому подсвету и никак не связано с какими-то особыми условиями формирования оптического изображения, отличными от повседневной практики. В связи с этим возникают два вопроса как же происходит исчезновение спекл-структуры при переходе от монохроматического к полихроматическому естественному освещению и как можно было бы устранить нежелательную, по крайней мере в эстетическом отношении спекл-структуру Оба вопроса в определенном смысле взаимосвязаны, поэтому начнем с ответа на второй вопрос. [c.69] Теперь представим другую ситуацию имеется всего одно изображение, однако это изображение сформировано с некоторым запасом по угловому разрешению. Последнее означает, что площадь Аэ элемента разрешения на объекте меньше площади Ам его минимальных макродеталей. Данное условие позволяет осуществить дополнительное сглаживание изображения по пространству и при этом не замазать его макроструктуру. [c.70] Следовательно, если в пространственном сглаживании участвует /По пятен, то их контраст в результирующем изображении уменьшается в imo раз. Этот ответ можно было предугадать из уже полученного соотношения (2.2.3), ибо так же, как при усреднении N изображений суммировалось N независимых значений интенсивности, так и в данном случае равенство (2.2.4) означает, что каждое сглаженное значение интенсивности является результатом интегрирования то независимых значений. [c.71] Заметим, что при Xi=X2=A,, Ккк(р) —аи (р), поэтому при данном условии выражение (2.2.13) совпадаете (2.1.15). [c.72] Откуда следует, что, например, при а =4Х изменение длины волны X на величину порядка 0,05 X приводит к изображению, статистически независимому от прежнего. [c.73] Так как в процессе формирования изображения участвует большое число случайных блестящих точек, то величина Zq для любых таких точек является случайной и ее возможные значения определяются дисперсией а . Поэтому понятно, что для совокупности случайных точек изменение интерференционной картины определяется аналогичным условием, но с заменой Zq на 0 . Таким образом, условие AX/% 0,5Xfai, устанавливающее соотношение между ДХ, X и 0 , может быть получено из чисто качественных соображений. Проведенные математические исследования потребовались лишь для того, чтобы искомое соотношение приобрело четкую количественную оценку. [c.73] Необходимо подчеркнуть, что условие (2.2.14) относится к случаю, когда наблюдается плоский объект. Если же подсвечивается объемное тело, то условие, которому должна удовлетворять величина АХ изменяется. Соответствующее неравенство может быть получено совершенно аналогично тому, как было выведено (2.2.14). Эту задачу мы оставляем для самостоятельного исследования, а ограничимся лишь выводом соотношения, носящего качественный характер. [c.73] полностью подтверждается сделанное ранее предположение о том, что при достаточно большом различии длин волн формируемые оптические изображения при подсвете одного и того же тела оказываются статистически независимыми. Этот факт служит объяснением отсутствия пятен в изображении, получаемом в естественном свете. Анализируя полученные результаты, можно оценить, как сглаживаются флуктуации в изображении при подсвете объекта полихроматическим излучением, спектр которого имеет ширину Д о- При этом, если для плоского объекта коэффициент сглаживания оказывается постоянным по всей области изображения, то для объемного тела он непостоянен — наиболее эффективно флуктуации сглаживаются в тех частях изображения, которые соответствуют большим значениям кривизны поверхности наблюдаемого объекта. [c.74] Вернемся к изображениям, получаемым при монохроматическом освещении. Для сглаживания флуктуаций в каждом таком изображении требуется затратить некоторое число элементов разрешения. Естественно, возникает вопрос, как установить разумный предел подобных затрат Чтобы ответить на этот вопрос, требуется привлечь какой-нибудь количественный критерий, устанавливающий степень похожести сглаженного изображения и соответствующего идеального изображения. В качестве такого критерия примем значение величины Л, равной отнормированному среднему квадратичному уклонению регистрируемого изображения от идеального, описываемого согласно (2.1.16) функцией (р). [c.75] Из равенства (2.2.16) следует, что величина отклонения сглаженного изображения от истинного определяется двумя слагаемыми, Причем (и это весьма существенное), первое — определяется флуктуационной природой, а второе — только ограничениями по разрешающей способности. Это обстоятельство позволяет оценить требуемые параметры лазерной оптической системы и используемого сглаживающего фильтра. Для этого следует по изображению, получаемому в естественном свете, определить разрешающую способность, необходимую для наблюдения цели с заданной степенью подробности. Подобной информации достаточно, чтобы оценить величину второго слагаемого в (2.2.16). Очевидно, что сглаживание будет достаточно хорошим, если первое слагаемое не будет превалировать над вторым, т. е. [c.75] Обозначим через 5ф площадь той области, в пределах которой сосредоточены основные значения функции ехр — Z9,pfPa) . [c.83] Например, если время наблюдения Т меньше времени заморо-женности атмосферы, то на величину угловой разрешающей способности уже не будут оказывать влияние случайные наклоны всего волнового фронта в целом. Действительно, наклон фазового фронта приводит лишь к смещению изображения в фокальной плоскости, которое хотя от наблюдения к наблюдению и изменяется случайным образом, но при каждой конкретной реализации остается неизменным и поэтому не сказывается на пространственной структуре формируемого изображения. Следовательно, в подобной ситуации оценка разрешающей способности должна осуществляться таким образом, чтобы дрожание изображения не учитывалось. [c.83] При фиксированном значении /Сф(0) величины Оц и 0 зависят от того, сколько областей, в которых значения светового поля флуктуируют независимо, укладывается на апертуре. С ростом Отношения S/S p и Оц и 0 увеличиваются. Однако характер их изменения оказывается различным. Так, Оц сравнительно быстро (уже при 5/5ф — порядка нескольких единиц) достигает своего максимального значения, в то время, как 0 вначале увеличивается медленно и лишь после того, в то время, как 0 вначале увеличивается медленно и лишь после того, как отношение 5/5ф становится больше единицы, начинает быстро возрастать. [c.84] Таким образом, в зависимости от того, сколько корреляционных зон фазовых флуктуаций укладывается на приемной апертуре, фазовые искажения приводят либо к значительному ухудшению разрешающей способности, либо к смещению всего изображения целиком. В первом приближении можно считать, что если то преобладает эффект смещения, при 5/5ф 1 главный эффект состоит в ухудшении разрешающей способности. [c.84] Помимо исследований общего характера для лазерной локации оказываются весьма важны исследования, относящиеся к скаже-пиям конкретных изображений. При этом, если в работе участвует оператор, то появляется необходимость заранее получить самые разнообразные возможные реализации изображений, которые формируются для заданных параметров фазовых искажений. Это позволит, с одной стороны, приучить оператора к восприятию подобных изображений, а с другой — установить предельные параметры фазовых искажений, при которых качество изображений не выходит за рамки допустимых норм. [c.85] В этой части программы учитывается расстояние до объекта и его габаритные размеры, так, чтобы соблюсти основные пропорции между этими параметрами, соответствующие реальной ситуации. [c.86] Необходимые усреднения проводятся после получения и обработки результатов моделирования для различных случайных реализаций ф(р) и Е р). Обе величины -ff(po) и S позволяют оценить степень похожести искаженного и неискаженного изображений и установить ее зависимость от числа корреляционных фазовых ячеек L, интенсивности флуктуаций фазы а=Д ф(0), уровня углового разрешения и формы наблюдаемой цели. [c.87] Вернуться к основной статье