Основи захисту відеоінформації: Методичний посібник до практичних занять. Частина 1

Вступ

Структура оптичного каналу витоку інформації має вигляд, показаний на рис. 1.1 [1].

Об'єкт спостереження в оптичному каналі витоку інформації є одночасно джерелом інформації й джерелом сигналу, тому що світлові промені, що несуть інформацію про видові ознаки об'єкта, являють собою відбиті об'єктом промені зовнішнього джерела або його власні випромінювання.

Відбите від об'єкта світло містить інформацію про його зовнішній вигляд (видові ознаки), а випромінюване об'єктом світло – про параметри випромінювань (ознаки сигналів). Запис інформації проводиться в момент відбиття падаючого світла шляхом зміни його яскравості й спектрального складу. Випромінюване світло містить інформацію про рівень і спектральний склад джерел видимого світла, а в інфрачервоному діапазоні по характеристиках випромінювань можна також судити про температуру елементів випромінювання [1].

У загальному випадку об'єкт спостереження випромінює й відбиває світло іншого джерела як у видимому, так і в ІЧ-діапазонах. Однак у конкретних умовах співвідношення між потужністю власних і відбитих випромінювань у видимому й ІЧ-діапазонах можуть істотно відрізнятися.

У видимому діапазоні потужність випромінювання визначається в переважній більшості випадків потужністю відбитого світла й штучних джерел світла, що містяться в об'єкті. Наприклад, габарити автомобіля в нічний час позначаються включеними ліхтарями червоних кольорів, укріпленими по краях автомобіля. Об'єкт спостереження або його елементи випромінюють власні електромагнітні випромінювання у видимому діапазоні при високій температурі. У ближньому (0,76 – 3 мкм) і середньому (3 – 6 мкм) діапазонах ІЧ-випромінювання об'єктів значно менше потужності відбитого від об'єкта потоку сонячної енергії. Однак з переходом у довгохвильову область ІЧ-випромінювання потужність теплового випромінювання об'єктів може перевищувати потужність відбитої сонячної енергії [1].

Основним і найбільш потужним зовнішнім джерелом світла є Сонце. При температурі поверхні близько 6000° Сонце випромінює величезну кількість енергії в досить широкій смузі – від ультрафіолетового до інфрачервоного (0,17 – 4 мкм). Максимум сонячного випромінювання припадає на 0,47 мкм, в ультрафіолетовій частині воно різко спадає, в інфрачервоній – регіструється у вигляді широкої й пологої кривої.

При проходженні через атмосферу сонячні промені взаємодіють із молекулами газів, частками пилу, диму, кристаликами льоду, краплями води, що знаходяться в ній. У результаті такої взаємодії частина сонячної енергії поглинається, інша – розсіюється [1].

Процеси розсіювання й поглинання сонячної енергії зменшують інтенсивність сонячної радіації на поверхні Землі й змінюють спектр сонячного світла, що освітлює наземні об'єкти. У кривій випромінювання цього світла, що характеризує інтенсивність випромінювання залежно від довжини хвилі, з'являються ділянки поглинання й пропускання. Останні називаються вікнами прозорості. Випромінювання довжиною менше за 0,27мкм повністю поглинаються озоном. Атмосферне розсіювання світла зменшує пряму сонячну радіацію й підвищує розсіяне (дифузійне) випромінювання атмосфери. Розсіювання в короткохвильовій частині спектру сильніше, ніж у довгохвильовій. Особливо помітно воно в блакитній й ультрафіолетовій областях, тому небо має блакитні кольори. Інтенсивність розсіювання сонячного світла в ближньому інфрачервоному діапазоні незначна.

Задимленість приповерхнього прошарку атмосфери мало впливає на випромінювання в ближньому ІЧ-діапазоні, якщо розміри твердих часток диму в атмосфері не перевищують 1 мкм. Туман і хмари дуже сильно розсіюють ІЧ-випромінювання в цьому інтервалі довжин, тому що водні краплі мають розмір близько 4 мкм. Молекулярне й аерозольне розсіювання сонячного світла викликає її світіння в атмосфері, що називається серпанком. Розсіяне випромінювання створює освітленість тіньових ділянок земної поверхні, збільшуючи їхню відносну яскравість.