Стартовая >> Архив >> Системы тепловидения

Другие ограничения при наблюдении - Системы тепловидения

Оглавление
Системы тепловидения
Назначение систем тепловидения
История систем тепловидения
Основы получения теплового изображения
Источники информации, пример системы
Теория теплового излучения
Пропускание излучения атмосферой
Теория линейной фильтрации
Сокращенная система обозначений в фурье-анализе
Эквивалентная полоса частот
Физиология зрительного восприятия
Пространственно-частотная характеристика
Визуальная чувствительность к пространственной частоте случайного шума
Интегрирующие свойства глаза
Влияние кадровой развертки на восприятие изображения
Обнаружение объектов на фоне случайных шумов
Субъективное восприятие резкости изображения
Обобщенные критерии
Минимальная разрешаемая разность температур
Параметры эффективности работы
Оптика
Оптические материалы для тепловизионных систем
Сканирующие устройства
Вращающиеся преломляющие клинья
Другие системы сканирования
Эффекты затемнения
Типы тепловизионных систем
Эвапорографы и видиконы
Инфракрасные квантовые счетчики
Выборка
Выборка в системах с коммутацией
Визуальное восприятие объектов
Разрешение эквивалентных штриховых мир
Вероятность обнаружения и опознавания
Эксперименты с обработкой на ЭВМ
Другие ограничения при наблюдении
Измерение характеристик систем
Тепловые изображения
  • Другие ограничения при наблюдении

Беннет и др. [23] установили, что увеличение не должно превышать предела, при котором элемент разрешения имеет угловой размер для глаза, равный 3' (~1 мрад). Этот вывод подтвержден Хемингуэем и Эриксоном [30] и согласуется с исследованиями, описанными в гл. 4.
Вильямс и Бороу [7] не обнаружили ухудшения характеристик поиска при движении картины по экрану индикатора со скоростью 0—8 град/с. При скорости 16 град/с время поиска увеличивается

Результаты обработки теплового изображения
Фиг, 10.24, Результаты обработки теплового изображения при числе строк на высоту кадра, равном 125, и квадратной
апертуре луча монитора со стороной, равной ширине строки.


Фиг. 10.25. Результаты обработки теплового изображения при числе строк на высоту кадра, равном 31, и квадратной
апертуре луча монитора со стороной, равной ширине строки.


Фиг. 10,26. Исходное термографическое изображение.
ГЛАВА 10

на ~25%, а при 31 град/с — на 100%. Они установили также, что горизонтальное движение приводит к меньшему ухудшению видения, чем вертикальное.
Вильямс и Бороу [7] определили, что разброс по отдельным наблюдателям в способности извлекать информацию составляет 4:1. Аналогично Торнтон и др. [32] установили, что точность оценки изображений, полнота восприятия и время поиска для различных наблюдателей варьируют в отношении 5:1. Эриксон [31] обнаружил, что время поиска уменьшается при повышении периферической остроты зрения. Беннет и др. [23] нашли, что способность наблюдателей оценивать изображение объекта можно улучшить в 3 раза, если просто заранее сообщить им, что определенный объект (один из возможных) имеется на картине.
Жиклаи [33] создавал быстро меняющуюся последовательность телевизионных изображений, содержащих только вполне определенные объекты, и установил, что в идеальных условиях можно различить от трех до пяти объектов или символов в секунду.

  • Оптимизация параметров системы

Для экономически эффективного проектирования необходимо обеспечивать только требуемые характеристики. Поэтому следует представлять себе, как взаимосвязаны в системе различные ограничения наблюдения. В качестве примера рассмотрим простую систему, имеющую квадратное поле зрения и растр с примыкающими друг к другу строками без пропусков и перекрытий. Предположим, что для обеспечения эффективности поиска по условиям ограничения размера экрана, восприятия мельканий оптимального коэффициента окружающего фона или по другим причинам мы выбрали угловые размеры экрана А' X А' (мрад2). Предположим далее, что из общего рассмотрения качества изображения мы выбрали угловое увеличение М, которое обеспечивает требуемую эффективность совокупности система — глаз. Тогда приемное устройство будет иметь квадратное поле зрения со стороной А = = A'lM (мрад).
Предположим теперь, что требуется обеспечить определенную вероятность различения объекта с некоторым критическим линейным размером в метрах на наклонной дальности R (км). Угловой критический размер объекта 0С (мрад) будет равен отношению линейного критического размера объекта в метрах к дальности в километрах. Требуемая вероятность различения определяет примерное число строк растра (или элементов разрешения для систем без выборки) в угловом размере 0С; пусть это число будет L. Тогда одна строка должна иметь угловой размер §JL (мрад). Требуемая вероятность различения определяет также (правда, в менее явном виде) некоторый минимальный угловой критический
размер объекта для глаза, скажем 0с, который согласуется с РСВ глаза и спектром пространственных частот объекта. Параметры 0С и 0с связаны соотношением
(10.28)
но в то же время
(10.29)
поэтому
(10.30)
Таким образом, поле зрения приемного устройства определяется выбором углового размера экрана, обеспечивающего эффективный поиск, и требованиями по различению. Например, реальные цифры могут быть следующими: А' = 160 мрад (~9°), 0С = = 1 мрад (3 м/3 км), 0с = 4 мрад (~12'). Эти значения дают поле зрения А = 160-1/4 = 40 мрад = 2,3° и увеличение, равное 4. Если мы выберем Рра3л = 50%, подходящим значением числа строк будет L = 4. Тогда угловой размер одной строки составит 0C/L = 0,25 мрад и общее число каналов будет равно 40 мрад/0,25 мрад = 160. Наконец, для эффективной дистанции наблюдения экрана D (м) и для малых значений А' ширина экрана W (мм) должна быть равна W « DA'm. При размещении экрана индикатора в кабине оператора дистанция D может быть равной 0,6 м, так что для нашего примера W составит 0,6* 160 = 96 мм л; « 10 см.
Многие применяемые в настоящее время системы тепловидения не вполне оптимальны, по крайней мере в том отношении, что размер экрана, угловой размер строки, поле зрения и увеличение обычно выбираются независимо. Например, поле зрения может быть выбрано из условия перекрытия определенного участка земной поверхности с определенной высоты, в то время как увеличение выбирается независимо из условия эффективного разрешения. Тогда значительная часть экрана не будет использоваться, поскольку наблюдатель не сможет охватить всю информацию.
Опасность спроектировать систему с завышенными характеристиками всегда довольно велика, поскольку технически возможно обеспечить более высокое отношение поля зрения к разрешению по сравнению с тем, которое наблюдатель сможет эффективно использовать. В приведенном выше численном примере число строк 160 на все поле зрения мало для современных систем FLIR с высокими характеристиками. В результате характеристики FLIR обычно ограничиваются не возможностями прибора, а возможностями оператора.

ЛИТЕРАТУРА

  • Biberman L. М., ed., Perception of Displayed Information, Plenum, 1973.
  • Enoch J. М., Effect of the Size of a Complex Display Upon Visual Search,. JOS A, 49, 280-286 (1959).
  • Ford A., White С. Т., Lichtenstein М., Analysis of Eye Movements During Free Search, JOS A, 49, 287—292 (1959).
  • Baker C. A., Morris D. F., Steedman W. C., Target Recognition on Complex Displays, Human Factors, 2, 51 — 61 (1960).
  • White С. Т., Ocular Behavior in Visual Search, Applied Optics, 3, 569— 570 (1964).
  • Krendel E. S., Wodinsky J., Search in an Unstructured Visual Field, JOSAy 50, 562-568 (1960).
  • Williams L. G., Borow M. S., The Effect of Rate and Direction of Display Movement Upon Visual Search, Human Factors, 5, 139 — 146 (1963).
  • Williams L. G., Target Conspicuity and Visual Search, Human Factorsv
  • 80-92 (1966).
  • Bloomfield J. R., Visual Search in Complex Fields, Human Factors, 14,. 139—148 (1972).
  • Peterson H. E., Dugas D. J., The Relative Importance of Contrast and Motion in Visual Detection, Human Factors, 14, 207—216 (1972).
  • Johnson J., Analysis of Image Forming Systems, Proceedings of the Image- Intensifier Symposium, U. S. Army Engineering Research Development Laboratories, Fort Belvoir, Virginia, October 1958) (краткое изложениесм. [1]).
  • Rosell F. A., Willson R. H., Recent Psychophysical Experiments and the Display Signal-to-Noise Ratio Concept (гл. 5 работы [1]).
  • Williams L. G., Honeywell, Inc., Systems and Research Division, Minneapolis, Minnesota (частное сообщение).
  • Blackwell H. R., Contrast Thresholds of the Human Eye, JOS A, 36, 624— 643 (1946).
  • Coltman J. W., Anderson A. E., Noise Limitations to Resolving Power in Electronic Imaging, Proc. IRE, 858—865 (1960).
  • Schade О. H., Sr., An Evaluation of Photographic Image Quality and Resolving Power, JSMPTE, 73, 81 —119 (1964).
  • Bernstein B. R., Detection Performance in a Simulated Real-Time Airborne- Reconnaissance Mission, Human Factors, 13, 1—9 (1971).
  • Collucio T. L., MacLeod S., Maier J. J., Effect of Image Contrast and Resolution on Photointerpreter Target Detection and Identification, JOS A, 59, 478-481 (1969).
  • Hollanda P. A., Harabedian A., The Informative Value of Line-Scan Images as a Function of Image Contrast and the Number of Scans per Scene- Object (Ground-Level, non-simulated imagery), Perkin-Elmer Report № 10032, Perkin-Elmer Optical Technology Division, Danbury, Connecticut, 1970.
  • Greening C. P., Wyman M. J., Experimental Evaluation of a Visual Detection Model, Human Factors, 12, 435—445 (1970).
  • Bailey H. H., Target Detection Through Visual Recognition: A Quantitative Model, Rand Corporation Memorandum RM-6158-PR, Rand Corporation, Santa Monica, California, 1970.
  • Barnard T. W., Image Evaluation by Means of Target Recognition, Phot- Sci. and Eng., 16, 144—150 (1972); An Image Evaluation Method, A Symposium on Sampled Images, Perkin-Elmer Corporation, Norwalk, Connecticut, 1971.
  • Bennett C. A., Winterstein S. H., Kent R. E., Image Quality and Target Recognition, Human Factors, 9, 5—32 (1967).
  • Perception of Displayed Information, L. M. Biberman, ed., Plenum, 1973, Ch. 3 (Results of Boeing image evaluation studies).
  • Johnston D. М., Target Recognition on TV as a Function of Horizontal Resolution and Shades of Gray, Human Factors, 10, 201—209 (1968).
  • Scott F., Hollanda P. A., Harabedian A., The Informative Value of Sampled Images as a Function of the Number of Scans per Scene Object, Phot. Sci. and Eng., 14, 21—27 (1970).
  • Gaven J. V., Jr., Tavitian J., Harabedian A., The Informative Value of Sampled Images as a Function of the Number of Gray Levels Used in Encoding the Images, Phot. Sci. and Eng., 14, 16—20 (1970).
  • Steedman W. C., Baker C. A., Target Size and Visual Recognition, Human Factors, 2, 120—127 (1960).
  • Hollanda P. A., Scott F., Harabedian A,, The Informative Value of Sampled Images as a Function of the Number of Scans per Scene Object and the Signal-to-Noise Ratio, Phot. Sci. and Eng., 14, 407—412 (1970).
  • Hemingway C., Erickson B. A., Relative Effects of Raster Scan Lines and Image Subtense on Symbol Legibility on Television, Human Factors,
  • 331—338 (1969).
  • Erickson R. A., Relation Between Visual Search Time and Peripheral Visual Acuity, Human Factors, 6, 165—177 (1964).
  • Thornton C. L., Barrett G. V., Davis J. A., Field Dependence and Target Identification, Human Factors, 10, 493—496 (1968).
  • Sziklai G. C., Some Studies in the Speed of Visual Perception, IRE Trans. Info. Thry., IT-2, 125—128 (1956).


 
« Система обслуживания и ремонта оборудования энергохозяйств промпредприятий   Совершенствование управления энергетическим объединением на основе локальных вычислительных сетей »
электрические сети