ВведениеПо обстоятельствам стремительного развития как технических средств, так и алгоритмов и математических методов цифровой обработки изображений, все больше проявляется устойчивый возрастающий интерес к вопросам видения через турбулентную воздух. Для того, что бы улучшить изображение какого именно – или объекта, существует большое количество способов. На основании теоретических изучений разрабатываются и внедряются как специальные устройства, так и соответствующее ПО.
Смотрите кроме этого: “Умная” насадка на электровыключатель

Мы привыкли думать, что «умный» дом требует особого оборудования, монтажа и программного обеспечения еще на этапе черновой отделки. Но четверо американскихэнтузиастов-разработчиков выступили со стартапом Switchmate и доказали, что сделать «умным» собственный дом – совсем легко. Авторы проекта создали выключатели-накладки, каковые разрешают руководить освещением в доме дистанционно и это не требует особых знаний.Выключатели Switchmate устанавливаются прямо поверх уже существующих простых выключателей и крепятся без всяких проводов либо шурупов, а только благодаря магнитам.

В последние 10 лет как в Российской Федерации, так и за границей, все больше разрабатываются способы улучшения видимости удаленных объектов. В большинстве случаев, использование оптики с апертурой более 100 мм не дает в приземной воздухе никаких преимуществ по разрешающей свойству, потому, что радиус Фрида, определяющий разрешение в воздухе, в большинстве случаев имеет значительно меньшую величину.

Иначе, дабы искажения, вносимые воздухом в изображение точечного источника, возможно было бы подробно разглядеть на обычной матрице с размером пикселя 5-10 мк, требуется громадное фокусное расстояние совокупности. Для таких наблюдений объектив должен иметь относительное отверстие порядка 1:40 – 1:60 при 100-мм апертуре.

Для реализации таких относительных отверстий нужно применять совместно с телеобъективами оптические насадки, увеличивающие фокусное расстояние многократно (телеконвертеры).Отечественной задачей являлся расчет оптической конструкции и схемы конвертера 4х кратности. В качестве экспериментального объектива был выбран МТО 1000А (Менисковый телеобъектив Максутова).

Данный телеобъектив употребляется в составе видеосистемы для наблюдения удаленных малоразмерных объектов через турбулентную среду на расстояниях до четырех километров. Ниже на рис.

1 продемонстрирован вид телеобъектива МТО 1000А.Разрушение информации под влиянием фазовых искаженийДля того, что бы осознать, как решить задачу, вначале необходимо обратиться к литературе и осознать механизм разрушения информации в изображениях.Итак, в то время, когда исследуют удаленный объект посредством инструмента с высоким угловым разрешением, в большинстве случаев стремятся взять его изображение, т. е. яркость как функцию координат. Точность измерения яркости наряду с этим оказывается ограниченной разными случайными факторами, каковые объединяются понятием шума.

Данный шум снижает информативность изображения. Об этом говорят как о разрушении информации шумом. Обычными видами шума, каковые мешают наблюдению заатмосферных объектов, являются атмосферный шум и шум регистрации. Они вносят случайные, малоизвестные наблюдателю искажения в значения размеров, характеризующих изображение объекта, и тем снижают точность их измерения, т. е. разрушают данные об этих значениях.

В случае если записать соотношение (3) в координатном представлении, то:J(на данный момент,y)=?G(x’-x, y’-y)J(x’, y’)dx’dy’, (3)где G(x’-x, y’-y) – атмосферно – апертурное ядро (аппаратная функция, функция рассеяния точки), фурье – образом которой есть входящая в (3) частотная черта совокупности “среда – линза”.Так, изображение, зарегистрированное при наблюдении объекта через среду со случайными неоднородностями, выясняется сверткой подлинного изображения объекта со случайным атмосферно – апертурным ядром G. На рис. 2 приведены примеры реализаций таких ядер в обычном случае, в то время, когда поле фазовых искажений ?(?,?) есть реализацией стационарного гауссова процесса с гауссовой различными значениями и функцией корреляции среднеквадратичного искажения q (результаты взяты посредством численного моделирования).

Рис.1. Примеры изображения неразрешимой звезды при, в то время, когда размер неоднородностей намного меньше размера апертуры, а) q=1, б) q=?, в) q=2?Искажения изображения объекта, обрисовываемые формулой (3), приводят к большой утрата информации о замечаемом объекте. Это выражается в повышении погрешностей, с которыми удается измерить фазы фурье – компонент изображения, и соответствующем уменьшении элементов матрицы Фишера, а по – тому и скалярной информативности изображения.

Как и при шума каждый природы, на помощь может прийти накопление сигнала, т. е. оценка подлинного изображения по совокупности изображений, взятых при наблюдении. В большинстве случаев поле фазовых искажений ?(?,?) зависит еще и от времени. Повторяя регистрацию изображения в различные моменты времени, возможно накопить больше информации об объекте и взять изображение лучшего качества. Это прекрасно известное в радиотехнике временное накопление сигнала.

При работе с изображениями кроме этого вероятно и пространственное накопление сигнала. Оно основано на том, что при наблюдении из различных точек пространства фазовые искажения будут различными. Теория накопления сигнала при работе с изображениями на сегодня еще слабо создана.

Несложным видом временного накопления есть способ суммирования изображений, быть может, с выбором лучших из них. Такое накопление сокращает пространственный шум, но подавляет высокие пространственные частоты, в следствии чего теряется угловое разрешение.

Существуют более утонченные способы накопления, но большая часть из них сложны технически и требуют дополнительных теоретических и экспериментальных изучений.Результаты проектированияСобственно, была поставлена задача поставлена разработки конвертера 4х кратности, ахроматизированного в видимом диапазоне от 0,38 мкм до 0,7 мкм. Одним из самые важных требований являлось минимизация сферической аберраций, комы и хроматизма положения.

В качестве программной среды для проектирования конвертеров, был выбран зарубежный пакет прикладной программы ZEMAX версии «June 2009». Серьёзным этапом проектирования являлось определение конструктивных параметров конвертеров и выбор марок стекол для оптических компонентов совокупности. С целью исключения хроматической аберрации вторичного спектра и положения, были выбраны пары стекол с близкой по значению относительной частотной дисперсией.

Для поиска оптимального ответа, с позиций ахроматизации, стекла выбирались из отечественного каталога LZOS (Лыткаринский завод оптического стекла). В ходе проектирования оптические параметры обеих совокупностей были взяты с маленьким отклонением от изначально заданных. Это обусловлено тем, что основной задачей при создании конвертера для того чтобы типа стояла минимизация присутствующих аберраций совокупности.

Так, фокусное расстояние конвертера 4х достигло значения 4025,7 мм, наряду с этим величина углового поля значительно уменьшается от 2,5 до 0,625 град. Стоит подметить, что полученное фокусное расстояние конвертера 4х мало отличается от изначально вычисленных значений на 3,69% меньше, но значительного влияния данное отклонение от заданных параметров, на совокупность не оказывает.Оценка качества изображения, приобретаемая посредством оптической схемы конвертеров, проводилась с применением таких параметров, как среднеквадратичный радиус пятна рассеяния (RMS Radius) и значение полихроматической модуляционной передаточной функции (МПФ) для меридиональной и сагиттальной ориентации штрихов на пространственных частотах.

В качестве частот были выбраны значения, соответствующие частотам разрешениявидеокамерыРТ-1000 с размерами отдельной светочувствительной ячейки (пикселя) 12,8 х 12,8 мкм.Уровень качества изображения, приобретаемое оптической схемой, по большей части, ограничивается дифракцией: среднеквадратичный радиус пятна рассеяния достигает 1,4 мкм, что намного меньше размера пикселя матрицывидеокамерыи кружка Эйри (см. рис. 3). Оценочная функция волновых аберраций совокупности (OPD) представлена на рис.

4. Левый график продемонстрирован для точки на оси, правый – вне оси.Рис. 3. Диаграмма пятна рассеяния телеконвертера 4х (RMS Radius – среднеквадратический радиус пятна рассеяния, мкм).Рис. 4. Дефокусировка и сферическая аберрация конвертера 4х.Полное представление об аберрационной коррекции возможно взять, разглядев графики аберраций проектируемого конвертера, выстроенных в программе Zemax и представленных на следующих картинках:Рис. 5. дисторсия и Кривизна поля.Рис.

6. Полихроматическая дифракционная функция концентрации энергии в пятне рассеяния.Рис. 7. МПФ конвертера 4х для диапазона длин волн от 0,4 до 0,7 мкм.ВыводВ итоге, по итогам проектирования, была решена задача оптимального выбора стекол с лучшим соотношением относительной личной дисперсии в видимом диапазоне.

Это разрешило взять СКВ размер пятна для точек на оси и краю поля в пределах от 1,3 до 16,9, что соответствует размеру пикселя приемной камеры.Если сравнивать с уже выпущенными вариантами конвертеров, полученные конвертеры содержат на три компонента меньше при сопоставимом качестве изображения.Сейчас, на данный момент идет компания по сбору средств для изготовления нескольких экземпляров. Быть может, в будущем мы с Вами заметим конвертеры большей кратности, наряду с этим они не будут очень сильно портить уровень качества изображения.Литература1.

Зуев В.Е. Перенос оптических сигналов в земной воздухе в условиях помех.– М.: Советское радио, 1977.2. Татарский В. И. Распространение волн в турбулентной воздухе. – М.: Наука, 1967. – 548 c.3. Татарский В. И. Теория флуктуационных явлений при распространении волн в турбулентной воздухе. – М.: Изд. АН СССР, 1959. – 230 с.4. Чуриловский, В.Н. Теория аберраций и хроматизма третьего порядка / В.Н.

Чуриловский. – Л.: Машиностроение, 1968. – 312 с.5. L.S. Rothman, I.E. Gordon, A. Barbe, D. Chris Benner, P.F. Bernath, M. Birk, V. Boudon, L.R. Brown, A. Campargue, J. P. Champion, K. Chance, L.H.

Coudert, V. Dana, V.M. Devi, S. Fally, J.-M. Flaud, R.R. Gamache, A. Goldman, D. Jacquemart, I. Kleiner, N. Lacome, W.J. Lafferty, J.-Y. Mandin, S.T. Massie, S. Mikhailenko, N. Moazzen-Ahmadi, O.V. Naumenko, A. Nikitin, J. Orphal, A. Predoi-Cross, V. Perevalov, A. Perrin, C.P.

Rinsland, M. Rotger, M. Simeckova, M.A.H. Smith, K. Sung, S. Tashkun, J. Tennyson, R.A. Toth, A.C. Vandaele, J. Vander Auwera // The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database // J.Quant. Spectrosc.

Radiat. Transfer. – 2009. — P. 533-572.

Случайная статья:

• Обзор: iconbit toucan stick 3d pro — умный, простой, маленький: стик
• Подборка нетривиальных велосипедных фонарей с kickstarter и не только

Телеконвертер МС К1 М42 | Teleconverter MC K1 M42

Похожие статьи:

• Sony α7 ii — полнокадровая камера с оптической 5-осной стабилизацией изображения

  Компания Сони выпустила модель ?7 II (ILCE-7M2), следующую в сериикамер?7 со сменными объективами и первую в мире камерус оптической 5-осной…

• Обзор ivue iv8513pz — наружная поворотная ip камера с оптическим зумом

  С влиянием новых разработок, функции, которые связаны с эксплуатацией устройстввидеонаблюдениязаметно усложнились. Разработчики всегда вносят…

• Huawei p8 получил продвинутую систему оптической стабилизации изображения

  Китайская компания Huawei только что представила в Лондоне собственный новый флагманский смартфон, названный P8. Благодаря бессчётным утечкам внешний вид…