- Артикул:00-00006398
- Автор: Мирошников М.М.
- ISBN: 978-5-8114-1036-1
- Обложка: Твердая обложка
- Издательство: Лань (все книги издательства)
- Серия: Учебное пособие для вузов (все книги серии)
- Город: Санкт-Петербург
- Страниц: 704
- Формат: 60х90/16
- Год: 2010
Развернуть ▼
В учебном пособии последовательно изложены теоретические основы пассивных оптико-электронных приборов, т. е. приборов, воспринимающих либо собственное излучение объектов и фонов, либо отраженное ими излучение естественных источников. Основными разделами книги являются теория сканирования, теория растровой модуляции света, теория выделения оптического сигнала на фоне случайных помех. Рассмотрены вопросы восприятия и анализа изображений. Отдельный раздел посвящен тепловидению и иконике. Материалы книги основаны на собственных многолетних исследованиях автора в ГОИ
им. С. И. Вавилова.
Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов.
Оглавление
Предисловие к третьему изданию
Введение. Основные определения, принципы работы, элементы и характеристики оптико-электронных приборов
§ 1. Определение и классификация оптико-электронных приборов
§ 2. Обобщенная схема оптико-электронного прибора
§ 3. Краткие сведения об элементах обобщенной схемы оптико-электронного прибора
Источники излучения и промежуточная среда
Оптическая система
Приемники излучения (определение и классификация)
Усилитель и другие элементы электронного тракта
§ 4. Основные характеристики оптико-электронных приборов
§ 5. Системы обзора и анализа поля излучения (определение и классификация)
§ 6. Несканирующие системы обзора и анализа поля излучения простейшего типа (энергетические)
§ 7. Несканирующие системы, создающие изображение
§ 8. Обзор и анализ поля излучения за счет сканирования
§ 9. Растровые анализаторы поля излучения
Часть I. Сканирование
Глава 1. Случайный поиск
§ 1.1. Вероятность обнаружения при случайном поиске
§ 1.2. Среднее время обнаружения объекта при случайном и детерминированном поиске
Глава 2. Траектории сканирования при регулярном поиске (типы разверток)
§ 2.1. Траектории сканирования при колебательно-вращательном движении сканирующего поля
§ 2.2. Траектории сканирования при вращательно-вращательном движении сканирующего поля
§ 2.3. Траектории сканирования при колебательных перемещениях сканирующего поля в двух взаимно перпендикулярных направлениях, траектория сканирования «гусеница» и следящая развертка
Глава 3. Способы сканирования при регулярном поиске (типы сканирующих устройств)
§ 3.1. Сканирование электронным лучом
Основные принципы. Системы мгновенного действия и системы с накоплением
Диссектор
Видикон
§ 3.2. Сканирование световым лучом
§ 3.3. Оптико-механическое сканирование. Определение, классификация, приборы со сканированием за счет движения всей оптической системы, приборы, сканирующие за счет прецессии гироскопа
Глава 4. Сканирование зеркалами
§ 4.1. Основные положения
Сканирование в пространстве предметов и изображений
Типы сканирующих зеркал
Траектория сканирования плоским зеркалом
Примеры сканирующих устройств - тепловизоры «Рубин», «Филипс» и камера Барнса
§ 4.2. Сканирование многогранными вращающимися зеркалами в оптико-электронной аппаратуре для картографирования и обзора местности
Принцип действия аппаратуры
Поле обзора и угловой размер строки
Скорость сканирования и минимальная длительность импульса
Быстродействие коммутатора
§ 4.3. Коэффициент использования и габаритные размеры многогранного сканирующего зеркала
Сканирующая призма
Сканирующая пирамида
§ 4.4. Двухканальные схемы сканирования
§ 4.5. Траектории сканирования многогранными вращающимися зеркалами
§ 4.6. Чересстрочное сканирование в системе с многоэлементным приемником
§ 4.7. Сканирование зеркалом, вращающимся вокруг оси, неперпендикулярной к нему
Глава 5. Сканирование преломляющими элементами: плоскопараллельной пластинкой и призмой
§ 5.1. Соотношения, определяющие закон сканирования
§ 5.2. Примеры сканирующих устройств - тепловизоры фирмы АГА
Глава 6. Сканирование вращающимися объективами и оптическими клиньями, экранирующие системы и системы с изменяющимися оптическими свойствами
§6.1. Сканирование вращающимися объективами
§ 6.2. Сканирование оптическими клиньями
§ 6.3. Сканирование отверстием в непрозрачном экране, движущемся в плоскости изображения
§ 6.4. Сканирование путем управления оптическими свойствами деталей, входящих в оптическую систему
Часть II. Растровая модуляция
Глава 7. Измерительные свойства растров (кодирование и декодирование информации в системах с растровыми анализаторами)
§ 7.1. Классификация и принцип действия растровых анализаторов
§ 7.2. Амплитудная модуляция
§ 7.3. Частотная модуляция
§ 7.4. Фазовая модуляция
§ 7.5. Амплитудно-частотная модуляция
§ 7.6. Импульсно-частотная модуляция
§ 7.7. Амплитудно-фазовая модуляция
§ 7.8. Частотно-фазовая модуляция
§ 7.9. Импульсная модуляция
Глава 8. Преобразование растром пространственного распределения излучения в функцию времени
§ 8.1. Структура и спектр модулированного потока излучения
§8.2. Гармоническая модуляция излучения. Ошибки модуляции. Модуляция кратковременных импульсов (вспышек) излучения
Идеальный гармонический модулятор
Ошибки изготовления растра-модулятора излучения
Спектр модулированного излучения с учетом ошибок изготовления растра
Спектры Фурье вспышек излучения, прошедших через гармонический модулятор
§ 8.3. Модуляция излучения вращающимся секторным растром (общие соотношения)
§ 8.4. Модуляция секторным растром излучения, равномерно распределенного в пределах части сектора растра
§ 8.5. Модуляция секторным растром излучения, равномерно распределенного в пределах круглой диафрагмы поля
§ 8.6. Модуляция излучения секторным растром при коническом сканировании
§ 8.7. Модуляция излучения растром, имеющим форму барабана или перфорированной ленты
Часть III. Сигнал
Глава 9. Энергетические характеристики излучения
§ 9.1. Энергетические характеристики излучения
Поток излучения
Энергетическая сила света
Поверхностная плотность потока излучения
Поверхностно-угловая плотность потока излучения - энергетическая яркость
§ 9.2 Соотношения между энергетическими характеристиками излучения
Поток излучения в полусферу
Энергетическая освещенность от точечных и протяженных источников
§ 9.3. Мощность и спектральный состав излучения
§ 9.4. Влияние промежуточной среды на мощность и спектральный состав излучения
§ 9.5 Ослабление излучения атмосферой
Глава 10. Характеристики приемников излучения для сигнала
§ 10.1. Амплитудные (энергетические или световые) и спектральные характеристики приемников излучения
§ 10.2. Частотные характеристики приемников излучения
Апериодическое звено - простейший эквивалент приемника излучения с точки зрения его частотной характеристики. Коррекция частотной характеристики приемника излучения
Глава 11. Амплитуда сигнала. Сочетание приемника излучения с усилителем
§ 11.1. Расчет амплитуды сигнала на выходе усилителя (общий случай)
§ 11.2. Расчет амплитуды сигнала для случая, когда приемник излучения представляет собой генератор изменения сопротивления
§ 11.3. Расчет амплитуды сигнала для случая, когда приемник излучения представляет собой генератор электродвижущей силы
(ЭДС)
§ 11.4. Расчет амплитуды сигнала для случая, когда приемник излучения представляет собой генератор тока
Глава 12. Спектр сигнала. Основные определения и теоремы. Расчет спектров
§ 12.1. Спектры периодических сигналов
Гармонические колебания
Сложный периодический процесс
Периодическая последовательность прямоугольных импульсов
§ 12.2. Спектры непериодических сигналов, заданных одномерными вещественными функциями времени или пространства
§ 12.3. Свойства спектров одномерных вещественных функций
Теорема о спектре суммы
Теорема запаздывания
Теорема смещения, или теорема о транспозиции (переносе) спектра
Связь между произведениями функций и их спектров (формула Релея). Равенство (теорема) Парсеваля
Спектр произведения. Теорема о свертке спектров
Теорема о спектре свертки
Теорема о спектре производной
Теорема о спектре интеграла
§ 12.4. Расчет спектров Фурье некоторых импульсов и процессов, заданных одномерными вещественными функциями
Единичный скачок (единичная функция Хевисайда)
Прямоугольный импульс
Единичный импульс (дельта-функция Дирака)
Колоколообразный (гауссов) импульс
Косинусный и косинус-квадратный импульсы
Гармонические колебания
Сложный периодический процесс
§ 12.5. Связь между спектром периодической последовательности импульсов и спектральной плотностью одиночного импульса той же формы
§ 12.6. Спектры модулированных колебаний
Вводные замечания
Спектр амплитудно-модулированного колебания
Спектр частотно-модулированного колебания
Спектр колебания при фазовой модуляции
§ 12.7. Функции с ограниченным спектром. Теорема Котельникова о дискретном представлении непрерывных сигналов
§ 12.8. Спектры двумерных и многомерных вещественных функций
Основные соотношения
Двумерная дельта-функция Дирака
Редукция преобразования Фурье к меньшему числу переменных
Спектр сечения двумерной функции
Двумерные спектры функций с разделяющимися переменными. Преобразование Фурье - Бесселя, или преобразование Ганкеля нулевого порядка
§ 12.9. Пространственно-частотные характеристики (ПЧХ) объектов наблюдения при некогерентном освещении
Основные соотношения
ПЧХ точечного источника
ПЧХ объекта прямоугольной формы
ПЧХ круглого объекта равномерной яркости
ПЧХ круглого объекта неравномерной яркости
ПЧХ объекта вытянутой формы
§ 12.10. Особые свойства спектров комплексных функций
Спектры взаимно сопряженных комплексных функций
Спектр свертки комплексных функций (теорема о спектре свертки)
Спектр свертки взаимно сопряженных комплексных функций (теорема о спектре функции автокорреляции)
Спектр квадрата модуля комплексной функции (частный случай теоремы о свертке спектров)
Интегральная теорема Фурье
Глава 13. Реакция электрической и оптической систем на входное воздействие. Импульсная характеристика электрического фильтра и функция рассеяния оптической системы
§ 13.1. Реакция электрической системы
§ 13.2. Реакция оптической системы на некогерентное освещение
§ 13.3. Реакция оптической системы на когерентное освещение. Взаимосвязь некогерентной и когерентной передаточных функций
Глава 14. Оптическая система как фильтр пространственных частот
§ 14.1. Функция рассеяния и передаточная функция оптической системы при некогерентном освещении
Пятно рассеяния представляет собой равномерно освещенный круг радиусом р0
Пятно рассеяния представляет собой круг, изменение освещенности внутри которого аппроксимируется гауссоидой вращения
Изображение создается объективом, качество которого ограничивается только дифракцией
Пятно рассеяния имеет квадратную форму, а распределение освещенности в нем аппроксимируется произведением косинусов в п-й степени ЧКХ оптической системы
§ 14.2. Передаточная функция диафрагм, растров и приемника излучения при некогерентном освещении
§ 14.3. Функция рассеяния и передаточная функция оптической системы при когерентном освещении. Примеры расчета
§ 14.4. Связь передаточных функций при некогерентном и когерентном освещении с фундаментальными характеристиками оптической системы: размерами и формой зрачка, фокусным расстоянием и качеством изображения
Глава 15. Спектр сигнала на выходе усилителя оптико-электронного прибора при некогерентном освещении
§ 15.1. Изопланарная оптическая система и заданный закон сканирования
§ 15.2. Примеры расчета спектра сигнала
Расчет спектра сигнала, вырабатываемого безынерционным приемником излучения, установленным в плоскости изображения идеального объектива, когда переменные в функции распределения чувствительности приемника разделяются
Расчет спектра сигнала, вырабатываемого безынерционным приемником излучения, установленным в плоскости изображения идеального объектива, когда переменные в функции распределения чувствительности приемника не разделяются
Расчет спектра сигнала, вырабатываемого безынерционным приемником излучения, установленным в плоскости изображения объектива, обладающего аберрациями
Расчет спектра сигнала для случая, когда задан закон набегания изображения точечной цели на чувствительную площадку приемника излучения
Часть IV. Шум
Глава 16. Математические методы описания шума
§ 16.1. Законы распределения вероятностей случайных функций
§ 16.2. Математическое ожидание случайной функции
§ 16.3. Дисперсия случайной функции
§ 16.4. Корреляционная функция случайного процесса
§ 16.5. Энергетический спектр случайного процесса или спектр Хинчина - Винера
§ 16.6. Корреляционная функция и спектр Хинчина - Винера на выходе линейной инвариантной системы
Глава 17. Методы оценки и расчета уровня шумов отдельных участков тракта оптико-электронного прибора
§ 17.1. Коэффициент шума
§ 17.2. Шумовая полоса пропускания
§ 17.3. Шумовые эквивалентные схемы
Глава 18. Шум приемников излучения и согласование его с усилителем. Порог чувствительности и другие характеристики приемников излучения
§ 18.1. Тепловой шум
§ 18.2. Дробовой шум
§ 18.3. Токовый шум
§ 18.4. Генерационно-рекомбинационный шум
§ 18.5. Фотонный шум (общие соотношения).
§ 18.6. Фотонный шум тепловых приемников
§ 18.7. Фотонный шум фотонных приемников
§ 18.8. Температурный шум
§ 18.9. Микрофонный шум
§ 18.10. Вычисление и согласование шумов
§ 18.11. Подавление теплового шума входной цепи. Шум при коррекции инерционности
§ 18.12. Выбор оптимального сопротивления приемника излучения и его нагрузки
§ 18.13. Порог чувствительности и другие характеристики приемников излучения, описывающие его способность обнаружить слабый сигнал
§ 18.14. Характеристики некоторых приемников излучения
Глава 19. Шум объекта наблюдения и фона
§ 19.1. Шум объекта наблюдения
§ 19.2. Шум фона
Часть V. Отношение сигнала к шуму и основы энергетического расчета пассивных оптико-электронных приборов. Некоторые вопросы теории выделения оптического сигнала на фоне случайных помех.
Глава 20. Основы энергетического расчета
§ 20.1. Общие соотношения
§ 20.2. Отношение сигнала к шуму на выходе усилителя оптико-электронного прибора. Уравнения дальности и чувствительности § 20.3. Решение уравнений дальности и чувствительности оптико-электронного прибора
Расчет коэффициента р0
Необходимое отношение сигнала к шуму
Глава 21. Оптимальный фильтр, его структура и способы реализации
§ 21.1. Структура оптимального фильтра и его основные характеристики
Структура оптимального фильтра
Амплитудно-частотная характеристика
Фазочастотная или фазовая характеристика
§ 21.2. Сигнал и шум на выходе оптимального фильтра
§ 21.3. Импульсная характеристика оптимального фильтра
§ 21.4. Способы реализации оптимального фильтра
Оптимальный линейный фильтр с сосредоточенными постоянными
Оптимальный фильтр в виде коррелометра
Оптимальная фильтрация при окрашенном шуме
Глава 22. Основные принципы выделения оптического сигнала на фоне случайных помех
§22.1. Равномерный фон
§ 22.2. Влияние побочного излучения на работу радиометра
§ 22.3. Неравномерный фон
Часть VI. Некоторые новые области применения оптико-электронных приборов
Глава 23. Тепловидение. Определение, основные законы, первые разработки и результаты
§ 23.1. Основы тепловидения
§ 23.2. Порог чувствительности (пороговая чувствительность) тепловизора
§ 23.3. Разрешающая способность тепловизора
§ 23.4. Передаточная функция видеоконтрольного (индикаторного) устройства и ее спектр. Спектр сигнала и шума на экране индикатора
§ 23.5. Передаточная функция и частотно-контрастная характеристика тепловизора
§ 23.6. Простейшие законы зрительного восприятия и их использование при разработке сканирующих тепловизоров
Острота зрения
Частотно-контрастная характеристика глаза
Случайный поиск изображения объекта на экране индикатора Интегрирующие свойства глаза (законы пространственной и временной суммации)
Восприятие шума и отношения сигнала к шуму на экране индикатора
Вероятность обнаружения и вероятность опознавания изображения объекта наблюдения на экране индикатора
Глава 24. Иконика. Определение, основные законы, первые результаты
§ 24.1. Содержание и структура иконики
§ 24.2. Фундаментальные законы зрительного восприятия
Закон контрастного восприятия света
Закон формирования уровня адаптации
Закон константности зрительного восприятия
Закон зрительного восприятия сюжетного изображения
Закон экстремальности зрительного восприятия информации (света или изображения)
§ 24.3. Иконика и обработка изображений
Общий алгоритм обработки изображений
Оценка качества (паспортизация) изображения
Линейные преобразования изображений
Нелинейные преобразования изображений
Структура нелинейного статистического безынерционного преобразования и его фундаментальное свойство
Примеры обработки изображений и методы реализации алгоритмов обработки в оптико-электронной аппаратуре
Список литературы
Дополнительный список литературы
