ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Уравнение переноса оптического изображения из "Атмосферная оптика Т.4 " Рассеяние оптических волн в дисперсных средах приводит к энергетическому ослаблению прямого излучения и появлению фона рассеянного излучения, которые описываются уравнениями переноса излучения. Но при одновременной регистрации яркости прямого и рассеянного вперед излучения имеет место снижение яркостного контраста наблюдаемого источника излучения. Сложная зависимость яркости рассеянного вперед излучения от параметров пучка и свойств рассеиваюш,ей среды обусловливает сложную зависимость затухания яркостного контраста наблюдаемого объекта от этих параметров и свойств. Для количественного описания такой зависимости удается получить так называемые уравнения переноса оптического изображения (уравнения видения) в дисперсных средах. [c.72] В которой для квазимонохроматического излучения (Av/v l) интегрирование по частоте исчезает. [c.73] 71) видно, что оптическая система является линейным фильтром по отношению к амплитуде волны. [c.73] 72) видно, что в этом случае оптическая система является линейным фильтром по отношению к интенсивности волны. [c.73] Формула (2.77) наглядно описывает механизм передачи пространственных частот оптической системой каждой составляющей соответствует коэффициент передачи М(озд , озу) (в общем случае комплексный), который обычно называется оптической передаточной функцией (ОПФ). Модуль М(о)х, озу) часто называется частотно-контрастной характеристикой системы. ОПФ и функция размытия точки дают исчерпывающее описание качества оптического изображения и является эквивалентными характеристиками передачи пространственных частот. [c.75] Влияние среды на параметры распространяющейся волны приводит в отличие от влияния оптической системы к случайным во времени искажениям фазовой поверхности. При конечном временном осреднении излучения оптическими приемниками выражение (2.79), определяющее мгновенную величину ОПФ, не будет в этом случае отражать реально наблюдаемую картину. Временное осреднение для турбулентной среды, как показывает выполненный в [37] анализ, приводит к разным результатам в случае очень больших и очень малых экспозиций. Это различие связано с тем,, что осреднение (сох, со , /) по времени необходимо проводить не только с учетом изменения амплитуды волны с частотой 2я/Я, но и с учетом более медленных изменений V х, у, /), вызванных движением оптических неоднородностей в среде. [c.76] Для дисперсных сред в большинстве практических случаев имеет место рассеяние света независимыми частицами, т. е. в любой момент времени общая интенсивность света, рассеянного системой частиц, является результатом суммирования интенсивностей света, рассеянного отдельными частицами. Это означает, что при распространении оптических волн через дисперсную среду (например, через замутненную атмосферу) осреднение по времени М ((о с,. (Оу, Ь, /) можно связать только с оптической частотой. [c.76] Для полноты описания реального физического процесса переноса оптического изображения в дисперсных средах необходимо также учитывать еще два фактора, первый из которых связан с учетом энергетического ослабления излучения при его прохождении через среду. Это ослабление приводит только к затуханию интенсивности в распределении по плоскости изображения, не исканная само распределение. Следовательно, учет энергетического ослабления производится просто умножением ОПФ на величину если выполняются условия применимости закона Бугера. Далее, при наблюдениях объектов через дисперсные среды (например, в дневной атмосфере) на изображение накладывается фон рассеянного излучения от посторонних источников. Этот фон обычно не имеет частотно-пространственной структуры и его можно с большой точностью считать помехой в виде постоянной составляющей. [c.77] Выражение (2.84) является, по существу, уравнением видения удаленного объекта-круга через дисперсную среду в приближении однократного рассеяния. Несмотря на частный характер этого уравнения с точки зрения формы объекта, основные свойства видения объектов для других форм следует ожидать аналогичными. В частности, можно считать общей закономерность, которая следует из (2.84) и заключается в ухудшении видения с увеличением вытянутости индикатрисы рассеяния. [c.78] На рис. 2.12 приведены распределения облученности в плоскости изображения приемной системы при нескольких положениях рассеивающего слоя с оптической толщей т=1 для двух сред. Из рисунка видно, что качество оптического изображения и его контраст заметно изменяются в зависимости от отношения //L (/ — расстояние от рассеивающего слоя до приемника, L — от источника до приемника). [c.80] На основании полученных распределений облученности был найден контраст наблюдаемого объекта (рис. 2.13) в зависимости от положения слоя //L при разных оптических толщах. Величина контраста определялась как отношение разности измеренных максимальных и минимальных облученностей в изображении к их сумме. Принципиально важный вывод, который следует из рис. 2.13, состоит в том, что наблюдаемый через рассеивающий слой контраст в изображении края в начале убывает, а затем по мере удаления рассеивающего слоя от приемника возрастает. Обнаруженная экспериментально закономерность пока еще не получила однозначного теоретического объяснения. Однако некоторые теоретические исследования в этом направлении имеются. [c.80] Физические причины немонотонной зависимости качества изображения от положения рассеивающего слоя лежат в условиях формирования этого изображения и пока еще не выяснены окончательно. Показательной в этом отношении является работа [5]. В этой работе на основании экспериментальных и теоретических исследований показано, что немонотонная зависимость наблюдаемого контраста от положения рассеивающего слоя может быть результатом смещения оценки фурье-преобразования изображения объекта, получаемого в оптической системе с конечным углом зрения приемника. Именно такой вывод следует из приведенных на рис. 2.15 результатов расчета ОПФ при ограниченном и неограниченном интервалах углов измерения функции размытия линии. Зависимость положения минимума на кривых рис. 2.15 от частоты (о=2л/ 1) при этом объясняется различным влиянием конечного угла зрения приемника на разных частотах. [c.82] Вернуться к основной статье