Дж. Ллойд
Системы тепловидения
Перевод с английского канд. техн. наук
Н. В. Васильченко
Москва 1978
В книге изложены физические основы тепловидения и принципы построения тепловизионных приборов. В ней достаточно подробно описаны все основные процессы, происходящие в системах тепловидения,— от генерирования теплового излучения до зрительного восприятия тепловизионных изображений. Помимо энергетических характеристик приборов рассматриваются проблемы воспроизведения изображений с заданным качеством.
Книга предназначена для научных работников, инженеров и студентов, специализирующихся в области разработки и исследования систем тепловидения, а также для лиц, использующих такие приборы.
Редакция литературы по новой технике
Предисловие к русскому изданию
В послевоенные годы широкое применение получили оптико- электронные системы на основе полупроводниковых приемников излучения и оптико-механического сканирования. Первоначально эти системы применялись в качестве теплопеленгаторов, предназначенных для обнаружения различных объектов по их тепловому излучению и определения направления на них. Затем в связи с бурным развитием полупроводниковых приемников излучения их чувствительность практически достигла теоретического предела, а инерционность существенно уменьшилась. Это дало возможность использовать подобные оптико-электронные системы не только для обнаружения объектов, но и для их опознавания. Совершился логический переход от систем теплопеленгации к системам тепловидения. В настоящее время системы тепловидения широко применяются как в военной технике, так и в промышленности, медицине, научных исследованиях и т. п.
Физические основы тепловидения в части, касающейся энергетических соотношений, близки к физическим основам теплопеленгации. Однако в теплопеленгации решение об обнаружении объектов как правило принимается автоматическими устройствами. Задача автоматического распознавания образов еще не решена, поэтому в системах тепловидения решение об опознавании объектов принимается человеком на основе информации, поступающей через зрительный аппарат, и предшествующего опыта. В связи с этим для систем тепловидения главное значение приобретают вопросы качества воспроизведения изображения в сочетании с физиологией их зрительного восприятия.
Энергетические соотношения в оптико-электронных приборах с использованием полупроводниковых приемников излучения и оптико-механического сканирования достаточно подробно изложены в ряде монографий, например Джемисон Дж. Э. и др., Физика и техника инфракрасного излучения, «Советское радио», 1965; Криксунов Л. 3., Усольцев И. Ф., Инфракрасные системы, «Советское радио», 1968; Хадсон Р., Инфракрасные системы, «Мир», 1972; Павлов А. В., Оптико-электронные приборы, «Энергия», 1974, и др. В последние годы появилось большое количество литературы, посвященной анализу качества изображения в оптических системах с использованием методов линейных преобразований как в пространственной, так и в пространственночастотной области, например Марешаль А., Франсон М., Структура оптического изображения, «Мир», 1964; О’Нейл Э., Введение в статистическую оптику, «Мир», 1966; Гудмен Дж., Введение в фурье-оптику, «Мир», 1970; Папулис А., Теория систем и преобразований в оптике, «Мир», 1971, и др. Вопросы использования методов линейных пространственных и пространственно-частотных преобразований применительно к оптико-электронным системам изложены в монографии Н. С. Шестова «Выделение оптических сигналов на фоне случайных помех» (изд-во «Советское радио», 1967). Обширные, но пестрые и разнородные данные по качеству изображения в оптико-электронных системах с учетом физиологии их зрительного восприятия разбросаны в большом числе журналов, специальных сборников, отчетов и, следовательно, труднодоступны.
В предлагаемой книге Дж. Ллойда выполнены систематизация и анализ этих данных. В ней изложены физические основы тепловидения и принципы построения тепловизионных приборов. В книге рассматриваются:
закономерности теплового излучения объектов, прохождение излучения через атмосферу, теория линейных пространственных и пространственно-частотных преобразований, физиология зрительного восприятия;
основы расчета оптических элементов приборов, возможные способы сканирования изображения, методы электронной обработки сигнала;
энергетические соотношения в приборах, воспроизведение изображений, критерии оценки качества изображения, используемые в США;
технические пути построения приборов тепловидения; краткая история развития систем тепловидения в США (в основном типа FLIR);
методы испытания приборов.
Кроме того, в книге имеется значительное количество справочных данных и обширная библиография.
Рассмотрение большинства вопросов доведено в книге до практического уровня. В ней содержится целый ряд конкретных практических рекомендаций, которые разработчики, конструкторы и потребители могут непосредственно использовать каждый в своей области.
Хотя не все бесспорно в физическом и фактическом материале по вопросам оценки качества изображения с учетом физиологии зрительного восприятия, тем не менее собранный автором и изложенный в книге материал по этим вопросам может послужить серьезной базой для дальнейших исследований в данной области.
Книга представляет собой первую монографию, в которой на современном научном уровне рассмотрены основные проблемы тепловидения. Она, несомненно, будет полезна для всех специалистов, имеющих отношение к одному из наиболее перспективных направлений инфракрасной техники — визуализации тепловых изображений.
Л. Н. Курбатов
Предисловие к американскому изданию
Эта книга была задумана как введение в технику тепловидения и как краткое руководство, содержащее основные положения современной практики разработки тепловизионных систем с быстрой разверткой изображения (FLIR). Важные для тепловидения общие вопросы, изложенные на соответствующем уровне в других книгах, здесь не обсуждаются. Поэтому специально не рассматриваются такие элементы систем, как приемники излучения, системы охлаждения, электронные схемы, индикаторные устройства телевизионного типа. Полезная информация из малоизвестных публикаций упомянута в ссылках на литературу как полученная из частных сообщений.
По-видимому, каждый, с кем я сотрудничал в области тепловидения, внес определенный вклад в эту книгу, делясь со мной своими соображениями и идеями. Я выражаю свою признательность всем, кто таким образом помог появлению данной книги. Пятеро из них заслуживают, однако, специального упоминания. Это — Р. Сендалл, JI. Биберман, П. Лаакман, Дж. Хоппер и Н. Стетсон. Они в большей степени, чем другие, содействовали формированию моих суждений.
Многие официальные лица оказывали мне поддержку в течение трех лет работы над книгой. Я особенно благодарен Э. Шиэну и Р. Луфту из военной лаборатории ночного видения, поддержавшим эту работу в самом начале, а также Р. Норлингу, Р. Райнирсону и Ш. Бузанскому из фирмы «Ханиуэлл» за помощь в последующей работе. Издание книги стало возможным благодаря включению ее в серию книг по физической и технической оптике. За это выражаю признательность редактору серии У. Уолфу. Его доверие, терпение и благожелательная критика заслуживают высокой оценки. Я также благодарю г-жу Э. Уиттмор (фирма «Ханиуэлл») за неоднократную перепечатку рукописи и г-жу Г. Логен (фирма «Фрэнк Томпсон ассошиейтс») за подготовку окончательного варианта рукописи. Наконец, приношу глубокую благодарность моему «домашнему редактору», Ла Вонн, чье редакторское искусство придало стилистическую законченность тексту книги.
Я обращаюсь к читателям с просьбой сообщить мне в фирму «Ханиуэлл» свои замечания, соображения, а также сведения о новых источниках информации по вопросам, затронутым в книге.
Дж. Ллойд
Актон,
шт. Массачусетс
Обозначения
 |
удельная обнаружительная способность в максимуме спектральной характеристики, Вт-см-Гц1/2;
| |||
|
| |||
| -г гиперфокальное расстояние, см;
| |||
|
| |||
|
| |||
