Устройство для восстановления изображений удаленных объектов Советский патент 1991 года по МПК G06K9/00 

(Л

С

Изобретение относится к оптическим средствам обработки информации и может быть использовано для восстановления изображений удаленных объектов, наблюдаемых через искажающую среду. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет повышения чувствительности и устранения амплитудных искажений изображения. Устройство содержит телескоп с кольцевой апертурой, светоделитель, два светоотражателя с блоками развертки, электрооптический модулятор света с изменяемым по гармоническому закону пропусканием, объектив, фотоприемник, блок формирования элементов восстановленного изображения и блок управления. Устройство обладает повышенной чувствительностью в отношении слабосветящихся объектов и позволяет восстанавливать изображения при наличии как фазовых, так и амплитудных искажений светового поля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптическим средствам измерения и обработки информации и может быть использовано для восстановления изображений удаленных объектов, наблюдаемых через искажающую среду (атмосферу) как в астрономии, так и при наблюдении земных объектов.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет повышения чувствительности и установления амплитудных искажений изображения.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит телескоп 1 с непрозрачным экраном 2 в центре апертуры, светоделитель 3, прямоугольные призмы- светоотражатели 4 и 5, механически связанные с блоками развертки, выполненными в виде лары пьезоэлементов 6, электрооптический модулятор 7 света, объектив 8, фото- приемник 9, блок 10 формирования

элементов восстановленного изображения, включающий резонансный усилитель 11, гетеродин 12, первый ключ 13, накопитель 14. второй ключ 15 и аналого-цифровой преобразователь 16. В состав устройства входят также блок 17 управления и генератор 18 пилообразного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Принятое телескопом излучение направляется на светоделитель 3, расщепляю- щий волну на два пучка равной интенсивности, которые поворачиваются светоотражателями 4 и 5 вокруг взаимно перпендикулярных осей. В каждом плече малым поворотом призм на углы а и/ создаются воздушные клинья, образованные обращенными друг к другу гранями призм и светоделителя 3, отклоняющие лучи в направлении осей X и Y соответственно. Модулятор 7 вносит разность фаз ш между

с

vj

00

Јь

интерферирующими пучками, где частота о совпадает с частотой гетеродина 12. Модулятор 7 может быть выполнен в виде электрооптического кристалла, на который подается пилообразное напряжение частоты и) /М, где М 1, 2, 3и такой амплитуды, чтобы изменение оптической толщины от минимума к максимуму составило М полуволн. Частота о) много больше максимальной частоты флуктуации искажающей среды или величины 2 л/т ( г- время заморожен- ности атмосферы). Объектив 8 строит уменьшенное изображение интерферограммы в плоскости расположения фотоприемника 9, ток с выхода которого проходит резонансный усилитель 11, настроенный на частоту ш гетеродина 12, и при открытом первом ключе 13 поступает в накопитель 14, осуществляющий накопление заряда за время Т г (при этом ключ 15 закрыт).

При открытом ключе 15 и закрытом ключе 13 происходит сброс накопителя. Заряд накопителя считываете через промежутки времени Т аналого-цифровым преобразователем 16 и представляет собой восстановленное значение интенсивности в точке объекта с угловыми координатами относительно оси зрения, равными углам воздушных клиньев в плечах интерферометра.

Временная синхронизация процессов развертки, записи информации в накопитель и ее считывания осуществляется по сигналам с выходов блока 17 управления, в качестве которого может быть использована, в частности, ЭВМ.

Высокая пороговая чувствительность устройства обусловлена использованием одного фотоприемника, а не матрицы фотоприемников, в сочетании с описанной последовательной разверткой, в результате порог чувствительного устройства совпадет с порогом чувствительности фотоприемника.

Повышение качества изображения связано с возможностью одновременной компенсации фазовых и амплитудных искажений на выходе устройства и исключением шумов дискретизации.

Отличительной особенностью устройства является построение по точкам изображения объекта, а не его спектра. Обработка сигнала осуществляется в аналоговом виде, что исключает шум дискретизации в восстановленном изображении. Сканирование по точкам картинной плоскости объекта осуществляется поворотом одной призмы в плоскости YZ, другой - в плоскости XZ. Заряд накопителя непосредственно пропорционален интенсивности излучения в определенной точке объекта, а время накопления заряда играет роль времени экспозиции. В короткоэкспозиционном изображении все пространственные частоты представлены с оптической передаточной функцией (ОПФ), равной

10

А( г д)А(- г д) exp (i р ( г д) - р (- г д));

где А( г д) и (р (г д) - амплитудные и фазовые искажения светового поля в атмосфере.

При построении изображения с длин- 5 ной экспозицией происходит усреднение

ОПФ. причем А( г д)А(- гд) А , а врезультате усреднения экспоненциального множителя центральная Q часть апертуры радиуса г0, где значения случайной фазы коррелированы и

cos(p(r, t) ( -г, t)) 1, дает вклад в низкочастотную часть изображе- ния с высоким уровнем ОПФ, а удаленные от центра точки апертуры, для которых

cos (р( г д)- р(- г д))« 1, строят высокочастотную часть изображения с низким уровнем ОПФ. Если амплитуда флуктуации фазы

0 на расстоянии г 2г0 достигает насыщения, то система атмосфера-кольцевая апертура, в которой вырезана центральная часть радиуса г0. при длинной экспозиции передает все частоты с постоянной ОПФ, т.е. без ис5 кажений. Влияние атмосферы на длинноэк- спозиционное изображение сводится лишь к снижению уровня ОПФ, которое компенсируется соответствующим усилением фототока.

0 Указанные технические преимущества устройства обеспечивают расширенную область его применения.

45

Формула изобретения

0

резонансного усилителя, аналогово-цифро- вой преобразователь, выход которого является выходом блока ,накопитель , выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первый ключ, вход и

выход которого соединены соответственно с выходом гетеродина и информационным входом накопителя, второй ключ, выход которого соединен с входом управления накопителя, при этом входы управления первого

и второго ключей являются соответственно первым и вторым входами управления блока