Введение к работе
Актуальность. В настоящее время не известны многофункциональные оптико-электронные системы, адаптируемые к решению задач координатных измерений, обнаружения движения, фокусировки изображения, вектора скорости движения случайного и детерминированного поля яркости. Специализированные системы такого рода строятся на фазовом методе модуляции изображения, при этом рабочей мерой и анализатором изображения служит одночастотный растр, выделяющий по сути дела одну Фурье-компоненту функции распределения потока в изображении. Параметры растра рассчитываются и оптимизируются по отношению к параметрам изображения, которые в свою очередь считают квазистационарными. Переход к другому полю яркости требует в общем случае адаптации растра. Актуальность темы диссертации определяется в связи с этим отсутствием разработок адаптивных, многофункциональных оптико-электронных систем, решающих эти задачи в достаточно простой форме аппаратурной реализации.
Целью диссертационной работы является разработка принципов построения и методов аппаратурной реализации на современной элементной базе оптико-электронных систем, решающих задачи координатных измерений, обнаружения движения, фокусировки изображения, измерения вектора скорости движения изображения путем осуществления прямого преобразования Фурье функции распределения потока в изображении.
Научная новизна. Адаптивный перестраиваемый растр как анализатор изображения реализован на базе многоэлементного приемника излучения.
Новыми научными результатами являются метод реализации растра, теоретический анализ его свойств в измерительных процедурах.
Достоверность результатов работы подтверждается совпадением теоретических выводов с результатами проведенных экспериментов.
Реализация предложенного метода построения ППФ-камеры была осуществлена на макете и заключалась в практическом применении решений, позволивших создать макет принципиально нового прибора.
Практическая ценность работы состоит в доведении полученных исследований до конкретных конструкций, схем, рекомендаций, позволяющих непосредственно перейти к созданию опытного образца пространственной ППФ-камеры. Разработанная оптико-электронная система не выступает как альтернатива существующим методам и системам Фурье-анализа изображений. Она занимает свое место в иерархии таких систем и это место определено впервые. Практически показана целесообразность построения достаточно простых и эффективных оптико-электронных камер, являющихся универсальным средством получения Фурье-спектра функции распределения потока в изображении и способных решать ряд важных измерительных задач.
Публикации. По результатам работы были опубликованы три научно-технические статьи в журнале "Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка", одна - в журнале "Известия вузов. Приборостроение". Опубликованы тезисы доклада на международной научной конференции "Оптика-98" (С.Петербург). На метод анализа и устройство для его реализации получено положительное решение по заявке на патент от 14.10.98. (приоритет по заявке №98.114.626/09).
На защиту выносятся:
-
Оригинальный способ получения пространственного Фурье-спектра и техническое устройство (макет), реализующий этот способ.
-
Аналитические соотношения, описывающие процессы преобразования функции распределения потока в изображении в ее амплитудно-частотный и фазо-частотный спектры с учетом влияния дискретности растра, неоднородности чувствительности элементов, окна считывания, импульсной характеристики элементов.
-
Инженерные расчетные соотношения, определяющие зависимость измерительных (информационных) характеристик ППФ-камеры от ее конструктивных параметров.
-
Обоснование перспективности ППФ-камер как средств получения пространственно-частотного амплитудного и фазового спектров оптических изображений при решении задач координатных измерений, измерения угловых и линейных перемещений, обнаружения движения, измерения вектора скорости движения и фокусировки изображения.
-
Схемотехнические и принципиальные конструкторские решения по разработке образцов ППФ-камер, доведенные до практической реализации.
Структура диссертации. Диссертация состоит из трех глав и заключения объемом 115 страниц, иллюстрирована 36 рисунками и 12 таблицами.
