Электрооптические системы. Инфракрасные системы формирования изображения (VIR), страница 5

Второй метод коррекции изображения, полученного дистанционными системами, основан на калибровке цели. Для осуществления коррекции необходимо выполнение ниже перечисленных условий:

·  следует знать показатели рассеивания с заданной точностью для определенного спектрального диапазона;

·  диапазон показателей рассеивания калибратора должен охватывать показатель рассеивания объекта;

·  каждый калибратор должен обеспечивать охват области как минимум в несколько пикселей;

·  калибратор должен обеспечивать настройку на различные атмосферные условия.

Третий, самый простой и самый широко применяемый способ коррекции изображения, полученного дистанционными системами, основан на удалении темных пикселей. Для каждого спектрального диапазона изображения определяется минимум освещенных пикселей, и это количество не освещенных пикселей удаляется из общего количества пикселей изображения. Этот метод достаточно грубый. Кроме того, в нем не учитываются изменения состояния атмосферы и изменение места получения изображения. Однако он вполне приемлем во многих применениях.

Снимки в тепловом инфракрасном диапазоне

Датчики

Датчики излучения в тепловом инфракрасном диапазоне делятся на два класса: квантовые приемники и приемники инфракрасного излучения. В квантовых приемниках фотоны взаимодействуют напрямую с материалом датчика и изменяют энергию электронов. В приемниках инфракрасного излучения изменяются электрические свойства материала датчика в зависимости от температуры.

Как указывалось в гл. 2, тепловой инфракрасный диапазон электромагнитного излучения составляет от 3 до 15 мкм. Энергия теплового инфракрасного фотона составляет от 0,1 до 0,4 эВ, которая значительно меньше энергии фотона видимого диапазона. Поэтому изготовление соответствующих фотодиодов для квантовых приемников очень затруднительно. Как отмечалось в п. 6.2.1, германиевый фотодиод рассчитан на длину волны 1,7 мкм, фотодиод из антимонида индия — на 5 мкм, из кадмий-теллурид ртути — на 15 мкм. Одним из условий правильного определения теплового инфракрасного излучения является охлаждение применяемого полупроводника. Охлаждение производится, как правило, жидким азотом (77 К) или жидким гелием (30 К).

В отличие от квантовых приемников, приемники инфракрасного излучения обладают широким спектральным диапазоном. Однако у них более низкая чувствительность и более высокое время срабатывания. Существуют три типа приемников инфракрасного излучения: термисторные болометры, термопары и пироэлектрические устройства. Основой термисторного болометра является материал, который изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры, например углерод, германий и различные составы из окислов металлов. Термопары используют так называемый эффект Зеебека: на двух границах между различными металлами при различных температурах на каждой возникает разница потенциалов. Для усиления сигнала термопары соединяются последовательно в термобатарею. Пироэлектрическое устройство — это кристалл, который изменяет свой внутренний заряд при изменении температуры. Если приложить к кристаллу разницу потенциалов, то внутренний заряд распределится на поверхности кристалла и его можно определить.

На практике приемники инфракрасного излучения мало используются.

Изображение

Изображение в тепловом инфракрасном излучении формируется точно таким же способом, как и в видимом диапазоне. Аналогично же применяются различные методы сканирования (см. п. 6.2.2). Следует отметить, что существуют системы, которые могут работать как в видимом, так и в инфракрасном спектре.

Пространственное разрешение

Факторы, определяющие пространственное разрешение систем формирования изображений в инфракрасном диапазоне, точно такие, как в системах формирования изображений в видимом диапазоне (см. п. 6.2.3). Однако следует отметить, что так как длина волны инфракрасного излучения в десять раз больше, то пространственное разрешение будет немного хуже.