Способ наблюдения объектов сквозь рассеивающую среду и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 

С

о: со

00

Фиг. в

визионных каналов (СТК) 10, формирователь 15 сигналов управления разверткой по горизонтали, блок 16 регистрации, генератор 21 тактовой частоты и N-1 блоков 17 формирования сигналов наблюдения, состоящих из аттенюатора 18, вычитатёля 19 и фильтра 20 нижних частот. Каждый из СТК 10 состоит из светофильтра 11, диафрагмы 12, формирователя 13 телевизионного сигнала и предварительного усилителя 14. Способ заключается в том, что осуществляется прием уходящего излучения (УИ), разделение его на N оптических сигналов со спектральными интервалами й, которые затем преобразуются в телевизионные

сигналы (ТВС), коррекция ТБС относительно ТВС, соотв. опорному оптическому сигналу со спектральным интервалом ,.я преобразование скорректированных ТВС в видимое изображение. Прием УИ в диапазоне опорного оптического сигнала производится в интервале длин волн ЛА, 0,21-0,40 мкм. Одновременно с приемом УИ принимают падающий световой поток в интервалах ДЛ, , йД} . Световой поток УИ в диапазоне опо{)ного оптического сигнала . увеличивают в А/В раз (А, В - значения падающих световых потоков в интервалах dAj, йА,). 2 с.п. ф-лы,

3 шт.

Изобретение относится к телевидению и обеспечивает расширение класса наблюдаемых объектов. Устройство, реализующее , содержит два измерительных канала 1,, 1 , состоящих из светофильтра 2, фотоэлектронного преобразователя 3 и усилителя 4 блок 5 деления, блок 6 сравнения, генератор 7 otiopHoro сиг- нала, распрсдел1 гель 8 сигналов, объектив 9, N спектрозональных теле

1

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для наблюдения объектов с аэрокосмических носителей.

Цель изобретения - расширение

класса наблюдаемых объектов.

На фиг. 1 представлены радиацион- но-спектральные характеристики объектов наблюдения и оптических помех; на фиг. 2 - ctpyKTypHaH схема устрой- ства .наблюдения объектов сквозь рассеивающую среду; на фиг. 3 - эпюры напряжений,.поясняющие работу устройства.

Устройство наблюдения объектов

сквозь рассеивающую среду содержит два измерительных канала 1 и Ц, каждый из которых включает в себя светофильтр 2, фотоэлектронный преобразователь 3 и усилитель 4, блок 5 деления, блок 6 сравнения генератор

7опорного сигнала, распределитель

8сигналов, объектив 9, N спектрозональных телевизионных каналов 10-i, где 1 i N, каждый из которых включает в себя светофильтр t1, диафрагму 12, формирователь 13 телевизонного сигнала и предварительный усилитель. 14, формирователь 15 сигналов управления разверткой по горизонтали, блок 16 регистрации и N-1 блоков 17-J формирования сигналов наблкщения где 1 j N-i, каждый из которых со

0

0

0

держит аттенюатор 18, вычитатель 19, фильтр 20 нижних частот, а также генератор 21 тактовой частоты.

Способ осуществляется с помощью устройства следующим образом.

На фиг. 1(а) представлено распределение освещенности Е, в зависимости от длины волны на поверхности атмосферы. Ослаблением солнечного излучения в атмосфере выше высоты И 50 км обычно пренебрегают. На фиг.1 приведена спектральная зависимость Оптической толщины ССл) для стандартной атмосферы и высоты Я « 50 км. Рассеяние света в атмосфере приводит к ослаблению светового потока как падающего на поверхность Земли, так и отраженнбго от нее. Рассеянный свет создает яркость дымки (помехи обратного рассеяния). На фиг, 1(а) штриховой линией показана освещенность на поверхности Землч Яркость помехи обратного рассеяния (ПОР) для высоты Н 50 км представлена на фиг. 1(в). Как видно из фиг 1(а,в) влияние атмосферы на прохождение светового сигнала на длинах волн А. 0,8 очень мало. Поэтому для того, чтобы оценить влияние атмосферы на яркость объектов на поверхности Зенли возьмем 11остоянШ11й по спектральному диапазону коэффициент яркости R(jk) 1, На рис. t(r) представлена спектральная зависимость яркости R(A) для Н 50 км. Штриховой линией показана спектральная зависимость R(A) Const. Кривая (фиг. 1г) показывает как значительно ослабляется сигнал от объекта в коротковолновом диапазоне (,55 1км).. Рассмотрим соотношение яркостью ПОР и общей яркостью на входе системы наб- людения L /LJ. Эта зависимость. представлена на фиг. 1 (д).

На основании предварительных измерений или справочных данных устанавливаются значения коэффициентов KJ в аттенюаторах 18 каждого блока 17-j формирования сигналов наблюдени где N-1. Аттенюатор 18 может быть выполнен в виде прецизионного потенциометра. Для указанных на фиг. 1(д) спектральных интервалок значения коэффициента Kj устанавливаются следующие: К 3,8; К 5; Кг 6.8; К 8,2.

Генератор 21 тактовой частоты, выполненный, например, по схеме генератора с кварцевой стабилизацией, вырабатывает основную последовательность импульсов с частотой, определяемой высотой наблюдения, количеством элементов разложения и скоростью движения носителей, из которой путем деления и логт«еских операций формируются в формирователе 15 сигналов управления разверткой по горизонтали необходимые последовательности импульсов. В данном устройстве {фиг. 2) абъектив 9 .выполнен из оптического материала прозрачного в ультрафиолетовой (УФ) области. Для указанных цепей использован объек- тив из кварцевого стекла и флюорита. В устройстве в качестве светофильтро 11, осуществляюошх спектральное разделение отраженного светового по тока, применены интерференционные фильтры, работающие на пропускание и отражение. Применение подобных фильтров позволяет достичь высокой степени совмещения получаемых спект- розональных изображений при использовании одного объектива- 9. В первом спектрозональном телевизионном канале применен светофильтр 11j выполненный на кварцевой подложке. В качестве фор жрователя 13 может быть использован серийный отечественный ФЭУ-ИД с мультищелочным фотокатодом и увиолевьм входным окном. Отражен0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ный от поверхности объектов наблюде-, ния световой поток спектрального диапазона - 0,3 мкм собирается в мгновенном поле зрения в случае использования одкоэцементного датчика или в поле зреняя объектива в случае использования ПЗС, с помощью объектива 9, выполненного из кварцевого стекла, и фокусируется на поверхности светофильтра 11. Световой поток разделяется светофильтром 11 ка проходящий спектрального интерпала 0,, мкм, и отраженный с длиной волны А 0,4 мкм. Аналогичное спектральное разделение светового потока осуществляется последовательными оптическими звеньями светофиль т- ров 11 спектрозональных телевизионных каналов 10-i, где 2 i N. Световые потоки выделенных спектральных интервалов ограничиваются входными диафрагмами 12 до величины, определяемой требуемым разрешением на местности и отношением с/ш в спектрозональных телевизионных каналах 10-i, а В первом - до вел1тчины в 10 раз большей.

Синхронное формирование телевизионных (ТВ) сигнзлор осуществляется с помощью формирователей 13 в соот-. ветствии с сигналами управления разверткой, поступающих с формирователя 15 сигналов управления разверткой по горизонтали. С выхода формирователей 13 сигналы поступают на предварительные усилители 1А, выполненные по стандартной схеме на высокочастотных транзисторах, обеспечивающих фиксацию уровня ТВ-сигналов и необходимое усиление.

На фиг. 3 (а) показан один период развертки ТВ-сигнала, а на фиг.З(б)- дериод развертки первого спектрозо- нального телевизионного канала 10-1. Изменение условий наблюдения (высота, время, атмосферные условия) может привести к значительным изменениям в соотношении освещенности в спектро- зональных телевизионных каналах 10-i, что приведет при однозначно установленных коэффициентах ослабления в аттенюаторах 18 к значительному искажению сигналов наблюдения. Для исклю-f чения этого нежелательного эффекта во время наблюдения измеряются падаю- BlHe световые потоки на уровне наблюдения в двух измерительных каналах 1, и 1, в спектральных интервалах.

icoответеТВующих первому и второму спектрозрнальньгм телевизионным каналам 10г1 и 10-2, в направлении, перпендикулярном поверхности Ha6jTOnae-

мых объектов. Конструктивно фотоэлектронные преобразователи 3 измерительных каналов 1, и 1, измеряющие пада- 1ющие световые потоки в полусфере; должны установлены при наблюде- JQ НИИ, осуществляемом, например, с самолета, на верхней части фюзеляжа или на верхней плоскости крыла. Падающий световой поток ограничивается по спектральному составу светофильтром 2, и, преобразуется в электрический сиг-i нал фотоэлектронным преобразователем 3, в качестве которого могут быть применены фотодиоды. С выхода фотоэлектрического преобразователя 320 сигнал поступает на усилитель 4, компенсирующий различие в спектральной

чувствительности фотоэлектронных преобразователей 3 и обеспечивающий необходимое усиление. С выходов уси- 25 лителей 4 сигналы поступают на вход блока 5 деления, который может быть выполнен по стандартной схеме разностного логарифмического усиления.

Опорный сигнал с генератора 7 по- ,« дается на второй вход блока 6 сравнения, который представляет собой компаратор, на первьй вход которого подается сигнал с блока 5 деления. Сигнал сравнения с выхода блока 6 сравнения поступает на управляющий вход предварительного усилителя 14, тем самым осуществляя оперативную коррекцию ошибки, обусловленной изменением условий наблюдения. ТВ-сигнал с выхода предварительного усилителя 14 поступает на вход распределителя 8 сигналов, представляющего собой N эмит- тарных повторителей, объединенных по входу. С выходов распределителя 8 сигналов ТВ-сигналы поступают на

входы блоков 17-j формирования сигналов наблюдения, на другие входы которых поступают ТВ-сигналы спектро- зональных телевизионных каналов 1О-i.

Формирование сигнала наблюдения 50 осуществляется в конечном счете в вы- чятателе 19. Результирующий сигналы представлен на фиг. 3(в). В сформированном фильтром 20 сигнале наблюдения отсутствует часть постоянной 55 составляющей и неравномерность фона, обусловленная помехой обратного рассеяния. Одновременно вследствие того.

что в опорном канале существует ТВ- сигнал с выраженной неравномерностью вызванной различным о слаблением в атмосфере на краях и в центре, остаточная неравномерность ТВ-сигнала наблюдения после операции вычитания также уменьшается, что иллюстрируетс штриховыми линиями. Отработанные в блоке 17-J формирования сигналы наблюдения поступают на вход блока 16 регистрации, который в зависимости от требований, предъявляемых к устройству, может представлять собой i многоканальный видеомагнитофон, специализированное видеоконтрольное устройство или фототелеграфный аппарат.

Формула изобретения

1

и коррекцию телевизионных сигналов в соответствии с выражением а- З;- - К:а

а, где j 2, 3,, .. ,N; а . значение скорректированного j-ro телевизионного сигнала; а,-значение первго телевизионного сигнала, соответствующее опорному оптическому сигналу со спектральным интервалом а А, и центральным значением длины волны ;,; Kj 6(dAj)/i( йА,), где 6(аА) спектральный коэффициент рассеяния среды, и преобразование скорректированных телевизионных сигналов в видимое изображение, отличающийся тем, что, с целью расширения класса наблюдаемь Х объектов, - прием уходящего излучения в диапазоне опорного оптического сигнала, соответствующего телевизионному сигналу а j, производят в интервале длин волн dA, 0,29-0,40 мкм, одновременно с приемом уходящего излучения принимают падающий световой.поток в интервалах АЛ, .и лАг, а световой поток уходящего излучения в диапазоне d, опорного оптического сигнала увеличивают в А/В раз, где А и В значения падающих световых потоков в интервалах 4Xj и л А, соответственно.

IwO

(/()

;Лдяя1

Ч/(Ь

б

О1л.