Методика оценки влияния температурного контраста На вероятность обнаружения объекта по результатам лабораторных испытаний тепловизионной оптико-электронной системы


Авторы

Краснов А. М.1*, Шашков С. Н.2, Румянцев А. В.3

1. «Технологический парк космонавтики «ЛИНКОС», Москва, Щербинка, Россия
2. Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем, Москва, Москва, Россия
3. Центр (управления комплексной безопасностью) МО РФ, Москва, Россия

*e-mail: a_krasnov@inbox.ru

Аннотация

Основными параметрами, характеризующими эффективность тепловизионных оптико-электронных систем, является функция передачи сигнала (SiTF), частотно-контрастная характеристика и шум. В статье рассмотрены определение SiTF, и пространственных и временных составляющих 3-D шума по изображениям, полученным в лабораторных условиях. Были синтезированы однородные изображения объекта и фона по полученным функциям SiTF и составляющим 3-D шума, затем по этим изображениям рассчитаны температурный контраст и отношение сигнал-шум (SNR), определена зависимость вероятности обнаружения объекта от SNR и температурного контраста.
Рассмотрена методика оценки влияния температурного контраста на вероятность обнаружения объекта, по результатам лабораторных испытаний оптико-электронных систем, включающая: подготовку исходных данных и получение целевых изображений посредством оптико-электронных систем; обработку изображений, расчёт функций SiTF, шума и его составляющих; синтез изображений фона и цели; расчёт по изображениям средних значений температуры объекта, фона, среднеквадратического отклонения температуры объекта и фона, стандартного отклонения шума от объекта и фона; расчёт температурного контраста и отношения сигнал-шум; расчёт вероятности обнаружения объекта и построение зависимости вероятности обнаружения от температурного контраста.

Ключевые слова:

эквивалентная разность температур, температурный контраст, оптический контраст, вероятность обнаружения, функция передачи сигнала, SiTF, 3-D шум и его составляющие.

Список источников

  1. Ronald G. Driggers, Melvin H. Friedman, John W. Devitt, Orges Furxhi, Anjali Singh. Introduction to Infrared and Electro-Optical Systems - Third Edition. Artech House, 2022.
  2.  Gerald C. Holst. Electro-Optical Imaging System Performance - Fifth edition. JCD Publishing and SPIE Press, 2008.
  3. Bradley L. Preece, Eric A. Flug, "A wavelet contrast metric for the targeting task performance metric," Proc. SPIE 9820, Infrared Imaging Systems: Design, Analysis, Modeling, and Testing XXVII, 98200E (24 June 2016); doi: 10.1117/12.2223855
  4. Gerald C. Holst. Electro-Optical Imaging System Performance - Sixth edition. JCD Publishing and SPIE Press, 2017.
  5. W. Wan. “Passive IR Sensor Performance Analysis using Mathcad Modeling”. Infrared Imaging Systems: Design, Analysis, Modeling, and Testing XX Proc. SPIE Vol. 7300 (2009); doi: 10.1117/12.815238.
  6. Charles C. Kim, "Improved formulas for CSNR with an example," Proc. SPIE 11406, Infrared Imaging Systems: Design, Analysis, Modeling, and Testing XXXI, 114060C (23 April 2020); doi: 10.1117/12.2551895.
  7. Краснов А.М., Трегубенков С.Ю., Румянцев А.В., Хисматов Р.Ф., Шашков С.Н. Оценка эффективности оптико-электронных систем посредством аналитической модели. Функции порогового контраста и передачи модуляции // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2021. Т. 19. № 1. С. 45-64. DOI: 10.18127/j20700814-202101-04
  8. Краснов А.М., Трегубенков С.Ю., Румянцев А.В., Хисматов Р.Ф., Шашков С.Н. Оценка эффективности оптико-электронных систем посредством аналитической модели. Модель шума системы «ОЭС-оператор». Труды МАИ. 2022. № 122. DOI: 10.34759/trd-2022-122-22.
  9. J. A. D’Agostino and C. M. Webb, «Three-dimensional analysis framework and measurement methodology for imaging system noise,» Proc. SPIE 1488, 110 (1991).
  10. Patrick O’Shea, Stephen Sousk “Practical Issues with 3D-Noise Measurements and Application to Modern Infrared Sensors”. Infrared Imaging Systems: Design, Analysis, Modeling, and Testing XVI, Proceedings of SPIE Vol. 5784, 2005; doi: 10.1117/12.604588.
  11. Haefner, D. P. and Burks, S., "Finite sampling corrected 3D noise with confidence intervals," Appl. Opt. 54, 4907-4915 (2015); doi:10.1364/AO.54.004907.
  12. Ronald G. Driggers, Melvin H. Friedman, Jonathan Nichols. Introduction to Infrared and Electro-Optical Systems. Second Edition. Artech House, Boston, London, 2012.
  13. Сhrzanowski K. Testing thermal imagers. Practical guidebook. // Military University of Technology, 00-908 Warsaw, Poland, 2010.
  14. Bareła J., Kastek M., Firmanty K., Trzaskawka P. Determining the range parameters of observation thermal cameras on the basis of laboratory measurements. Proc. of SPIE Vol. 8896 889610-1, doi: 10.1117/12.2028703, 2013.
  15. Corey D. Packard, Mark D. Klein, Timothy S. Viola, David C. Bell, Peter L. Rynes, "Automated simulation-generated EO/IR image library for artificial intelligence applications," Proc. SPIE 11406, Infrared Imaging Systems: Design, Analysis, Modeling, and Testing XXXI, 1140606 (23 April 2020); doi: 10.1117/12.2558843.
  16. Хисматов И.Ф. Методика воспроизведения метеоусловий при имитационном моделировании авиационных оптико-электронных систем базирования // Труды МАИ. Выпуск №108.  https://doi.org/10.34759/trd-2019-108-18.
  17. Шипко В.В. Помехоустойчивое комплексирование мульти- и гиперспектральных изображений в оптико-электронных комплексах информационного обеспечения современных и перспективных вертолетов // Труды МАИ. Выпуск №110. DOI: 10.34759/trd-2020-110-12.
  18.  Черников А. А. Алгоритм обнаружения и классификации объектов на неоднородном фоне для оптико-электронных систем // Труды МАИ. Выпуск № 129. DOI: 10.34759/trd-2023-129-26
  19. Сельвесюк Н.И., Веселов Ю.Г., Гайденков А.В., Островский А.С Оценка характеристик обнаружения и распознавания объектов на изображении от специальных оптико-электронных систем наблюдения летного поля // Труды МАИ. Выпуск № 103.
  20. Яковлева Н. И. Оценка максимальной дальности обнаружения объектов с помощью пассивного фотоприемного устройства // Успехи прикладной физики. 2020. Т. 8. № 5. С. 341


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2026

 Вход