Содержание к диссертации
Введение 4
1. Обзор систем обнаружения 18
1.1. Обнаружение сигналов в системах на матричных
фотоприемниках 19
Обнаружение сигнала фотоприемника в режиме ограничения внутренним шумом 26
Обнаружение сигнала фотоприемника в режиме ограничения сигнальным шумом 31
1.4. Постановка задач исследования 35
2. Построение математической модели выходного сигнала
матричного фотоприемника 37
Обзор и анализ выходных сигналов матричных фотоприемников 38
Математическая модель выходного сигнала фотоприемника ....41
2.3. Классификация моделей выходного сигнала матричного
фотоприемника 44
2.4. Выводы 47
3. Синтез и анализ алгоритмов обнаружения 48
3.1. Синтез алгоритма обнаружения для фотоприемников в режиме
ограничения фоновым шумом 50
3.2. Построение приближенного алгоритма обнаружения для
фотоприемников в режиме ограничения фоновым шумом 56
Синтез и анализ алгоритма обнаружения для фотоприемника в общем режиме 60
Выводы 66
4. Исследование характеристик алгоритмов обнаружения 69
Исследование, анализ и сравнение вероятностей правильного обнаружения алгоритмов 70
Исследование алгоритмов обнаружения на синтезированных и реальных изображениях 86
Выводы 91
Заключение 92
Список литературы 94
Введение к работе
Весьма важным применением оптической локации являются системы пассивной локации и в частности, тепловизионные или инфракрасные (ИК) системы.
Среди возможных применений этих систем можно выделить следующие: дистанционное оптическое измерение температуры объектов, наблюдение и слежение за нагретыми телами, например, такими как, корабли, самолеты и космические объекты, обнаружение неоднородностей материалов при технической диагностике, техническое зрение роботов, выявление патологий при медицинской диагностике, астрономия, исследование природных ресурсов и многие другие [6,48,49, 65, 95,97,102].
Широта применения обусловлена следующими основными достоинствами этих систем:
во-первых, возможностью наблюдения нагретых объектов, невидимых обычным человеческим зрением,
во-вторых, возможностью дистанционного действия,
в-третьих, пассивностью этих систем, и, следовательно, скрытностью их действия.
Важнейшим звеном оптической системы является фотоприемник, определяющий ее основные параметры.
Среди характеристик фотоприемников оптических систем необходимо выделить наиболее важные, такие как:
чувствительность - т.е. коэффициент преобразования фотоприемником принимаемого потока излучения в выходной ток,
- пороговая чувствительность - минимальный принимаемый
поток излучения равный шуму.
Шумы, присутствующие в системе, определяются шумами первых блоков системы, т.е. в основном шумами на выходе фотоприемника. Поэтому типом шумов на выходе фотоприемника определяется пороговая чувствительность всей системы.
Выделяют следующие режимы работы фотоприемника по типу шумов ограничивающих пороговую чувствительность систем [41, 101,102]:
режим ограничения тепловым шумом, в котором основной составляющей шумов являются тепловые шумы,
режим ограничения фоновым шумом (или просто фоном), в котором основной составляющей являются фоновые шумы.
- режим ограничения флуктуациями сигнала (сигнальными
шумами).
К шумам добавляется темновой ток, т.е. ток, присутствующий на выходе фотоприемника при отсутствии внешней засветки. Внешняя засветка добавляет еще одну составляющую тока, - фоновый ток, а также фоновые шумы пропорциональные фону.
При появлении наблюдаемого объекта на выходе фотоприемника появляется постоянная составляющая, - полезный сигнал и / или сигнальные шумы.
Как правило, величины темнового и фонового токов, а также шумов неизвестны, и, следовательно, существует априорная неопределенность относительно их значений.
В режиме ограничения тепловым шумом, в системе присутствуют шумы аддитивные по отношению к темновому току.
В режиме ограничения фоновым шумом в системе присутствуют шумы мультипликативные по отношению к фоновому току.
В режиме ограничения флуктуациями сигнала (сигнальными
6 шумами) уровень шумов в системе увеличивается пропорционально амплитуде сигнала. Таким образом, в этом режиме сигнал и сигнальные шумы связаны мультипликативно.
