автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Статистическое моделирование линейных систем видения

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

ТОМСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИЯ И ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ем.В.В.КУЙБЫШЕВА

На .правах рукописи

Макушшка Ирина Юрьевна

УДК 551.521.3:535.35

СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАШ ЛШЕЙНЬК СИСТЕМ ВИДЕНИЯ

(Специальность 05Д3.16 - Применение вычислительной техника, ыагекатическо-■ го моделирования и математических методов в научнкх исследованиях (в области оптики))

I

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата флзико-математическнх наук

Томск - 1990

Работа выполнена в Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. В.В.Куйбышева.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Креков,Г.М.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Терпугов А.Ф, кандидат физико-математических наук Гендрин А.Г.

Ведущая организация: ВЦ СО АН СССР, г.Новосибирск

Защита диссертации состоится в ^^ часов на заседании специализированного совета Д 063.53.03 яри Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственном университете . ш. В.В.Куйбышева по адресу: 634050, г.Томск, пр.Ленина, 36,

■ С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НУ (634010, г.Томск, пр.Ленина, 34а).

Автореферат разослан "3/" оЛъ^бШР,.—- 1990 г.

Ученый секретарь специализированного' совета, к.т.в.

А.П.Рыяаков

'•■•¡тг-м . 3

; 1 з ■ . .»■>*» | тДШЦАЯ! ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

гсертаций |

АК'1'УЦлъностъ. Предлагаемая работа является обобщением резуль-1Тов применения статистического моделирования для решения задач вденчя, связанных с переносом двумерных пространственных опти-зских сигналов (изображения) через рассеивающие среды. Распрост-шение излучения в таких средах сопровождается возникновением пличного рода помех, что приводит, как известно', к искажению 1чества изображения наблюдаемых объектов. В числе проблем, сто-дах перед теорией видения на современном этапе - накопление ин->рмации о закономерностях влияния рассеивающих сред на характе-ютики качества изображения.

В литературе отмечается, что наибольшие успехи в теории ви-яшя достигнуты благодаря использовшшю аппарата теории линей-IX систем, на базе которого получены основные соотношения теория щения. В настоящее время весьма актуальной является проблема [аптации теоретических положений анализа лкнейных систем видения и решения возникающих конкретных задач. Наконец, достаточно оо->о стоят специфические вопросы теории видения, имеющие однако,

прикладное значение, в частности, при коррекции изображения. К

*.

1ким вопросам можно отнести выполнение условия пространственной [вариантности в системах видения, методики экспериментального и юретического определения импульсных реакций в этих системах. [Я решения задач прогнозирования изображений требуются дальней-:е исследования пространственной разрешавшей, способности систем дения.

Эти и близкие к ним проблемы исследованы в диссертационной .боте, чем и определили ее актуальность.

Целью диссертационной работы являлось: ■ построение алгоритмов метода Монте-Карло и создание комплекса

программ для определения интегральных и дифференциальных характеристик линейных систем ведения;

- оценка границ применимости прибликения однократного рассеяния для решения задач теории видения;

- определение области применимости экспериментальной методики углового сканирования для измерения импульсных реакций систем видения;

- анализ условий выполнения свойства цзошанарности;

- исследование помех рассеяния и отражения в зависимости от оптико-геометрических условий наблюдения и выявление закономерностей их влияния на характеристики качества изображения.

Методы исследований. Основными методами в работе были приближение однократного рассеяния и асимптотически точный метод Монте-Карло, в частности, одна из его модификаций - метод сопряженных траекторий. Методы были реализованы в рамках линейно-сис-4 темного подхода, в основе которого лежит формализм теории линейных систем.

Научная новизна работы состоит в том, что

- метод сопряженных траекторий адаптировав, для решения задач теории видения. Работоспособность построенных алгоритмов подтверждена путей сопоставления имевшихся данных лабораторных экспериментов на, установках ИОА с результатами численного моделирования На ЭВМ систем видения, жшгируодих работу этих установок;

- впервые установлены границы применимости методики углового сканирования дли экспериментального определения импульсных реакций сист м видения; • '

- найдено простое представление функции размытия точки канала видения, содержащего рассеивавший слой конечной геометрической толщины. На его основе предложена новая методика экспериментального определения ФРГ;

- впервые рассмотрен вопрос о размерах зон изопланарности в системах видения, получены оценки размера первой изозоны, установлены его зависимости от оптико-геометрических параметров схемы наблюдения;

- впервые рассмотрен вопрос о влиянии атмосферы и структуры объекта на пространственную разрешающую способность систем ведения;

- на основе построенных алгоритмов создан комплекс программ для расчета помех рассеяния и отражения. Получены количественные оценки этих помех в широком диапазоне спектральных характеристик распространяющегося излучения и геометрических условий наблюдения. 'Прх определении некоторых системных характеристик вклад многократного рассеяния был оценен впервые.

Практическая ценность работы состоит в том, что построенные алгоритмы могут быть использованы для корректного определения импульсных реакций в лабораторных и натурных экспериментах. Результаты расчетов характеристик помех рассеязптя п отражения могут быть использованы при выборе оптимальных условий наблюдения для получения качественных аэрокосмических снимков земной поверхности, а также при решении задач коррекции э^их снимков.

Основное защищаемые положения состоят в следующем:

- На основе метода сопряженных траекторий построе;ш алгоритмы расчета характеристик основных факторов, участвующих в формпро-вании'изображения в системах видения.

- В результате численного моделирования оценены границы применимости мэтодики углевого сканирования для экспериментального определения импульсных реакций систем видения. Показано, что область применимости этой методики обусловлена оптическими условиями наблюдения. Ее использование наиболее приемлемо, когда слои повышенной мутности расположены вблизи плоскости предметов. 'Лпи'л-

ние условий наблюдения приводит к сужению области применимости 10 и Солее раз, при этом выход за ее пределы сопровождается реэ ким увеличением погрешности измёрений - до 100$ и Солее.

- Предложена новая методика экспериментального определения йуг ции размытия точки, позволяющая использовать преимущества углоь го сканирования и избежать его недостатков.

- Установлено, что выполнение условия пространственной инвариантности в системах видения определяется их оптико-геометричес! ми параметрами. В зависимости от условий наблюдения угловой ра: мер центральной области изопланарности варьируется в диапазоне 3°-25°. Однако некоторые ситуации характеризуются резким увеличением этого размера (до 70°), либо его уменьшением (до 1°).

- В широком диапазоне спектральных характеристик и геометрических условий наблюдения получены количественные оценки интенск .ности помех рассеяния и отражения, установлены закономерности : поведения в зависимости от параметров системы видения. Оценен вклад многократного рассеяния в формирование помех.

- Выявлены особенности.влияния характеристик объекта наблвде-ния, оптического приемника и свойств рассеивающей среды, в том числе атмосферы, на пространственную разрешающую способность систем видения.

Реализация результатов Работы. Алгоритмы, построенные в процессе работы, реализованы в виде программ на языке АЛГОЛ в глониторном системе Дубна. Часть программ передана предприятия?, заказчикам ИОА СО АН СССР.

Ьольпая часть результатов, полученных в процессе работы 1 диссертацией (главным образом, характеристики помех), была использована в НПО "ВЛАС" для оперативной оценки диапазонов изли ния энергетических характеристик сигналов в конкретных услови, Функционирования оптико-электронных устройств, о чем свидетел

вует акт, содержащийся в приложении.

Апробация результатов. Основные результаты, изложенные в циссертации, докладывались на У1П (1985, Томск), ГХ (1987, Красноярск), X (1989, Якутск) Всесоюзных симпозиумах по распростраие-Ш) лазерного излучения, IX (1986, Туапсе) Всесоюзном симпозиуме ю лазерному и акустическому зондированию атмосферы. Всесоюзной коле-семинаре по методам Монте-Карло (Алма-Ата, 1388).

Публикации. Основные результаты по теме диссертации опубли-сованы в II печатных работах, из них 5 статей в центральных из-[аниях.

Структур?. и объем работы. Диссертация состоит из введения, гетырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем ¡иссертации - 172 стр., из них 161 стр. основного текста, 40 ри-унков, 14 таблиц; список литературы включает 147 наименований.

СОДЕРШМЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее ктуальность, сформулированы цели, отмечена научная новизна и рактическал ценность полученных результатов, перечислены поло-ения,-выносимые на защиту, указаны структура диссертации и рас-редедение материала по главам.

Первая глава состоит из четырех параграфов, В § 1.1 даются сновные определения: системы ведения, объекта наблюдения и его зображения; формулируются прямая и обратная задачи теории виде-вд. В § 1.2 описываются два наиболее общих подхода к исследовало систем видения: метод функций Грина и линейно-системный под-эд (ДСП). Обосновывается выбор ЛСП при выполнении данной работы, иной из основных характеристик системного анализа является им-рльсная реакция исследуемой системы (для рассматриваемых задач -угнкция размытия точки (ФРТ)). Естественно, что к ее теоретиче-

скалу и экспериментальному определении предъявляются требования высокой точности. В 5 1.2 проведен обзор экспериментальных работ, содержащих описание методик и результатов лабораторных и натурных измерении.

Теоретическое определение импульсных реакций проводят на основе решения интегро-дафференщшльного уравнения переноса (УШ) с соответствующими граничными условиями. Это уравнение, как известно, в общем случае не имеет точного"аналитического решения, поэтому широко используется приближенные и численные метода. В § 1.3 представлен обзор наиболее распространенных приближений репенля УПИ и работ, выполненные на их основе.

Сдшм из самых эффективных методов является асимптотически точный метод Монте-Карло. В § 1.4 изложены некоторые основные положения этого метода.

■Во второй главе описываются конкретные алгоритмы оценивания характеристик сигналов и помех в системах видения на основе приближения однократного рассеяния {как наиболее простого) и метода Нокте-Карло. Предварительно отмечено, что прямую задачу видения', в общей постановке мокно разбить на несколько более простых (по сравнению с исходной), описыващих определенный вид помех. Глава состоит из; трех параграфов.. В § 2.1 сфорцулированы задачи оценки яркости!световой дашш и освещенности, получены их решения в приближении однократного, рассеяния, приведены оценки метода Монте-Карло, основа иные на использовании сопряженного уравнения переноса. Д&атся описание алгоритмов. Б этом хе параграфе проведено контрольное сравнение результатов работы этих алгоритмов с расчетами других исследователей. Следующий параграф (§ 2.2) посвящен помехе бокового подсвета. Отмечено, что основной дифференциальной характеристикой этой помехи является функция размытия _дочки системы видения в случае самосветящейся плоскости прете-

тов (х, у.) . ¡Ъ-^СХу^ } являясь, по определению откли-

ком системы на гочечлцю массу, расположенную в начале координат, характеризует при этом вклад в яркостное изображение наблюдаемого точечного источника 0(0, 0, 0) произвольных источников О - . В соответствии с этим определением, ФРГ является решением уравнения переноса с соответствующими граничными условиями и функцией источников. В § 2.2. получен явный вид функции источников прямого уравнения переноса при нахождении ФРГ, найдены выражение для этой функции в приближении однократного рассеяния и соответствующая оценка метода сопряженных траекторий. При исследовании помехи бокового подсвета широко используются ее интегральные характеристики - интегральная яркость (величина) бокового подсвета

и его радиус К^ . В § 2.2 даны определения этих величин, приведены примеры соответствующих им функций, встречающихся у других исследователей. Рассмотрен ряд алгоритмов вычисления величины бокового подсвета, даны некоторые рекомендации по их ис-юльзованию. § 2.3 посвящен помехе переотраяения. Ее главными сарактеристиками, как и в случае бокового подсвета, являются функция размытия точки - импульсная реакция канала переотраяения гадучения подстилающей поверхностью (X, и интегральная зедичина ^^ , определяющая вероятность переотражения или коэф-вдиент усиления обратной связи. Описаны алгоритмы вычисления Д ^ и (¡"оо на основании метода локального счета в

[рямой и сопряженной схемах наблюдения.

Зная величины т^ и , в некоторых частных случаях

:ожно записать выражение для сигнала, регистрируемого прзе.чшим стройством, в явном виде. В § 2.3 приведено подобное шраяенло ля ламбертовской'однородной подстилающей поверхности.

Третья глава посвящена вопросам, связанным с измерением мпульсных реакций в лабораторных и натурных условие. 3 опредо-

лете этих функций заложены такие понятия, как бесконечность среды и подстилающей поверхности, £ -источник и т.д., которые практически невозможно полностью реализовать в эксперименте. Аналогично тому, как при решении УПИ распространены приближенные методы, при измерении импульсных реакций широко применяются различные приближенные экспериментальные методики. Одной из них является методика углового сканирования. Суть ее заключается в том, что в качества функции размытия точки используется угловое распределение яркости излучения точечного источника, регистрируемое А

приемной системой А (Х,^) . В § 3.1 приведены результаты оцег ки границ применимости методики углового сканирования для определения функции размытия точки, интегральной яркости бокового подсвета и его радиуса. Показано, что точность использования этой методики существенно зависит от оптических условий наблюдения, в. частности, расположения слоев повышенной мутности, определенного в данном случае параметром t= £/Ь, . Здесь Z - рассто яние ыекду объектом и приемником ("высота" приемного устройства) £ - кратчайшее расстояние от подстилающей поверхности до плос*-косги, делящий расположенный на трассе наблюдения однородный рассеивающий слой пополам в горизонтальном направлении. Заметим, что наблюдение в данном случае является вертикальным, поэтов система видения обладает круговой симметрией и функция размытия является функцией одного аргумента = х •

В результате чиоленных экспериментов на ЭГ"1 было установлено , что различия между ФРТ и угловым распределением яркости пренебрежимо малы, если слои повышенной мутности находятся вблизи плоскости предметов. Их перемещение то направлению к приемному устройству приводит к неприемлемым (до нескольких порядков) огл чшш мкщу /г и п, . Аналогичная ситуация имеет место при опред '.сул::1 г? и /? ^ с помощью углового сканирования.

/ с-о £

•Проведенные исследования показали, что расположение слоев повышенной мутности (в общем случае, вертикальный профиль коэффициентов рассеяния и ослабления) является однш из главных факторов, определявдих поведение функции размытия точки. Если "t-—Of то область аргумента у , где А (у) а 0 (назовем ее область» полного определения h. (у )), является достаточно малой и позволяет измерить ФРГ в полном объеме в соответствии с определением. При увеличен™ t область полного определения А (у) существенно расширяется, в связи с чем усложняется ее измерение. Для того чтобы и в этих условиях иметь возможность корректного определения ФРТ, нами предложена методика ее измерения, основанная на свойствах импульсной реакции, отмеченных в работах Дрофы A.C. для бесконечно тонкого слоя рассеивающей среды и выявленных нами (в результате численных экспериментов на ЭВМ) для слоя с конечной геометрической толщиной. Описание этой методист пргаедено в § 3.2. Суть ее заключается в следующем. Если необходимо найти ФРТ при нескольких значениях параметра О <С "С < I, то достаточно измерить ФРТ один раз в полном объеме при £ —,~ 0, а для всех остальных значений ^ измерить, только А. (О) . При этом справедливо следующее соотношение А t) = /г (О, t)t fa (r^ tr)/А (О, t,) Заметим, что если отношение /2 t^)//¿.(О, Z^j перевести в угловые координаты У — суг'с y/tf < то полученная функция к, (у) практически но будет зависеть ш от расположения рассеивавщей среда на трассе наблюдения (параметр t ), ни от ее рассеивающих свойств (индикатриса рассеяния £f ). Для функцшг в диапа-

о^ о "

зоне углов 15 У ^ 80 найдена простая аппроксимация для слоя конечной геометрической толщины. Показано, что ее использование для доопределения "усеченных" функций размытия точки приводит к укенывешш ошибок при расчето в дальнейшем оптических передаточных фикций систем видения. Кроме того, использование этой ап-

цроксимации в рамках предложенной методики определения импульсных реакций существенно повышает оперативность и точность измерений, что было подтверждено лабораторными экспериментами в ИОА СО АН СССР.

Одним из фундаментальных понятий теории линейных систем является понятие пространственной инвариантности -(изопланарности), которое лежит в основе большинства соотношений теории видения. В то ке время условия выполнения этого свойства практически не были исследованы. § 3.3 настоящей работы посвящен оценке размера области изопланарности £ у в системах видения: вводится критерий определения этого размера, анализируется зависимость % у, от оптико-геометрических условий наблюдения. Исследование проблемы изопланарности состояло из двух этапов. Первый заключался в моделировании на ЭВМ системы видения, имитирующей работу реальной лабораторной установки, собранной в ЮА СО АН СССР. Следувдй этап включал численные эксперименты для моделей реальной атмосферы. Проведенные расчеты показали, что в рамках рассмотренных критериев размер зоны изопланарности является сложной, неоднозначной функцией оптико-геометрических параметров системы видения (в частности, оптической толщины, вертикального распределения коэффициентов рассеяния и ослабления и , индикатрисы рассеяния). Были получены количественные оценки_размера центральной • изозоны для конкретных ситуаций. Однако сложный характер зависимостей % у от указанных параметров не позволяет с уверенностью экстраполировать эти- оценки на иные условия наблюдения при малых оптически толщинах ( Т" ^ 1.5) и при наличии в среде слоев повышенной мутности, характеризуемых параметром £ о. Эти факты следует иметь в виду, особенно при реконструкции изображений в неизопланарных системах видения.

Четвертая глава посвящена закономерностям формирования по-

I3>

с рассеяния и отражения - дамки, бокового подсвета, освещенно-

I - в зависимости от оптико-геометрических условий наблюдения.

J 4.1 приведены результаты исследования помехи бокового подсве-

при наблюдении через однородный рассеивающий слой. Одной из

ней решения задачи в такой постановке является проверка рабо-

зпособности построенных алгоритмов метода Монте-Карло, т.к. по-

шется возможность сравнения (в том числе, количественного) по-

шемых результатов с данными экспериментальных измерений". В

ш параграфе анализируются дифференциальные и интегральные ха-

стеристики бокового подсвета: функция размытия точки и связан-

i с ней функция /(?*) ~ 2Я"7* А (?*), характеризующая вклад

¡конечно тонкого кольца радиуса Г* , величина Т7 и радиус ■ ■ ¿со

, Основные выводы § 4.1 можно сформулировать следующим обра-и ■

1. функция ^(f) имеет максимум, положение которого сущест-шо зависит от положения рассеивающего слоя на трассе наблвде-

i и его оптической толщины. Существование максимума определяет-поведением имцульсйоЙ реакции /4. (f). Модель ФРГ при )5 ^ t ^ 0.9 можно, сформировать состоящей из двух участков: первом, при 0 ^ Т ^ , функция А-(Достается практиче-t постоянной На втором, при К" > моно-

шо убывает. Величина определяется распределением коэффлци-:ов рассеяния и or табления, характеризуемом в данном случае па-1етром £. .

2, Зависимость (f) носит экстремальный характер, при-I, полояение и величина максимума этой характеристики определяя индикатрисой рассеяния и вероятностью вьштайля кванта

L-. При оценке ^^ при У I необходим учет многократного ;сеяния. Учет только первой кратности рассеяния при Т L шодит не только к количественному, ко и к качественнху иска-

кеншо зависимости (7?). Величина не зависит от высот-

ного распределения коэффициентов- , .

3. Анализ зависимости радиуса бокового подсвета от параметров задачи показал, что' функция К £ (т) имеет максимум. К £ возрастает, если слои повышенной мутности перемещается к наблюдателю. Порядок необходимых для цравильной оценки К £ кратнос-тей рассеяния определяется уровнем £ учитываемого бокового подсвета. При £ — 50$ можно с достаточной степенью точности ограничиться приближением однократного рассеяния.

4. Увеличение вытянутости индикатрисы рассеяния (вследствие уменьшения длины волны, либо увеличения размера частиц) сопровождается увеличением интегрального бокового подсвета л и

Р

уменьшением его радиуса К ^ ,

Следующий параграф (§ 4.2) этой главы посвящен исследовании .пространственной разрешающей способности (ПРС) систем видения при наблюдении через локализованный рассеивающий слой конечной геометрической толщины. Термин "пространственная разрешающая способность системы видения" введен в работе Белова В.В. (Журнал оптики атмосферы, 1988, Т.1, № 9) по аналогии с соответствующим понятием теории оптических .систем. В той же работе сформулирован критерий оценки разрешения двух точек системой видения. Благодаря исследованию ПРС, удается интерпретировать обнаруженный в ходе лабораторных экспериментов эффект, названный £-эффектом, в § 4.2 рассматривается разрешающая способность систем с различными конкретными объектами наблюдения. Исследуются несколько моделей функции размытия точки. Проведенный анализ позволяет сделан следующие выводы: •• -

I. Предельная пространственная разрешающая способность в с» стемах видения определяется как оптико-геометрическими условиями наблюдения и характеристиками приемника изображения, так и прос!

ранственной структурой объекта.

2. t -эффект как результат ухудшения пространственной разрешающей способности в системах видения монет возникать при наблюдении как ограниченных, таге и неограниченных (немалоразиерных) объектов.

В § 4.3 обобщены результаты исследования помех рассеяния и отражения при наблюдении через атмосферу. Анализ закономерностей формирования помех был выполнен на основе численных экспериментов на ЭВМ БЭС?,1-6 и МВК "Эльбрус". Алгоритмы, прошедшие проверку при решении модельных задач, были реализованы в виде программ, написанных на языке АЛГОЛ-ГДР в монигорной системе Дубна. Широкий спектр рассмотренных геометрических и оптических условий наблюдения позволил получить количественные оценки исследуемых характеристик для достаточно реальных атмосферных ситуаций.

Формирование помах в условиях реальной атмосферы является слокнкм процессом из-за наличия множества факторов, по-разному и в различной степени влияющих на процесс распространения излучения. В § 4.3 приведен анализ спектральной и угловой завпешло-стей солнечной дамки и освещенности. Рассмотрено влпятю сферичности земной поверхности п атмосферы на эти величины, исследован вклад многократного рассеяния.

§ 4.4 посвящен помехе бокового подсвета в системах видения через атмосферу, которая возникает не только при освещении объектов наблюдения внешним источником, но я в случае самосветящихся объектов. В отличие от световой дымки, только сшпающей о6е?1й контраст изображения, боковой подсвет монет приводить к искаяе-гапо пространственной структуры, вшгть до ее полного разрушения. Формирование бокового подсвета в условиях реальной аэрозольно-газовой атмосферы обладает рядом особенностей по сравнению с модельной системой видения, имитирующей работу лабораторной ус-

тановкн. £та особенности связаны с существованием дополнительных факторов, оказывающих влияние на боковой подсвет: наличие по крайней мере двух типов рассеяния; альбедо подстилающей поверхности н др.

Как отмечалось ранее, боковой подсвет характеризуется двумя основными интегральными величина!ш - яркостью бокового подсвета 77 и его радиусом & - . Каздая из этих функций исследуется

С с

подробно в § 4.4. Анализируя спектральную зависимость ,

мозщо сделать вывод об определяющей роли длины волны падающего излучения для яркости бокового подсвета, так же как и для дымки к освещенности. В числе других существенных факторов следует наг вать альбедо подстилающей поверхности, вероятность выживания кванта, соотношение аэрозольного и молекулярного рассеяния, опм ческую толщину атмосферы. Влияние последней особенно ярко проявляется з зависимости яркости бокового подсвета от угла наблиде-. ния. Так see как для дымки и освещенности было показано, что поправки, вносимые в яркость бокового подсвета за счет учета сферичности, являются незначительными. Гораздо более существенные различия обнаруживаются при сравнении ^^ , подученных в однократном приближении и с учетом многократного рассеяния. Исследования радиуса бокового подсвета показали, что помимо рте упомянутых оптико-Геометрических параметров системы видения, ой ределяицих интегральную яркость , на величину оказы-

вает большое влияние распределение коэффициентов ^ и <5^. вдоль трассы наблюдения. Приближение однократного рассеяния достаточно хорошо описывает качественный вид спектральной зависимости в рассмотренном диапазоне углов наблюдения. В отличие от яркости бокового подсвета, учет сферичности земной поверхности и атмосферы при определении радиуса этой помехи необходим при .-наблюдении, отличном от вертикального. В противном случае возш

я существенные количественные и качественные ошибки. В § 4.4 сведены также результаты небольшой серии экспериментов, имев: целью установить тенденции поведения помех при появлении в юсфере слоя оплошной облачности. Кроме того, осуществлен ана-полученннх данных о влиянии помехи бокового подсвета на из-яемую температуру подстилающей поверхности.

§ 4.5 посвящен исследованию пространственной разрешающей собносги (ПРО) систем видения через атмосферу. Основной вывод го параграфа заключается в том, что ПРС таких систем опреде-тся их оптико-геометрическими параметрами и свойствами наблю-мого объекта.

В Заключении формулируются основные результаты и выводы ра- . ы, ■ а также обсуждаются некоторые перспективные направления педований в данной ^области.

В Приложение включен документ, подтверздавдий внедрение ре-ьтатов работы.

Основные результаты работы.

1. Построены алгоритмы метода Монте-Карло для расчета ха-геристик основных факторов участвующих в формировании изобра-1Я при наблюдении через рассеивающую среду,

2. Проведено сравнение результатов, полученных методом Мон-Сарло, с результатами решения ^равнения переноса в однократ-и малоугловом приближениях.

3. Установлены границы применимости экспериментальной мето-

I углового сканирования при измерении линейно-системных харак-гстик. Показано, что ее использование при измерении функции штия точки и связанных с ФРТ интегральных величин в зависима от оптических условий наблюдения приводит к ошибкам от !0£ до 10055 и более.

'4. В процессе проведения численных экспериментов на 523*1 вы

явлен рад свойств функции размытия точки системы видения, на основе которых найдена простая аппроксимация этой функции для ело; конечной геометрической толщины и предложена новая методика ее экспериментального определения, существенно повышающая оперативность измерений. Методика проверена в лабораторных эксперимента: в ИОА СО АН СССР.

5. Впервые рассмотрен вопрос о выполнении в системах видения условия изопланарности. Получены количественные оценки размера первой изозоны, в том числе при наблюдении через атмосферу Установлены его зависимости от различных оптико-геометрических параметров систем.

6. Исследованы закономерности формирования помех рассеяния и их влияние на качество изображения при наблюдении через атмосферу. Результаты анализа позволяют оценить необходимость учета тех или иных искажающих факторов при прогнозировании и коррекции изображений, получаемых с помощью аэрокосшческих средств,

7. Исследовано влияние оптико-геометрических параметров си стемы видения на ее пространственную разрешающую способность (ПРС): рассмотрены механизмы ухудшения пространственного разрешения системы, в ряде конкретных случаев установлена связь ПРС со свойствами среды и характеристиками -наблюдаемого объекта. ОС наружены особенности влияния атмосферы на пространственно? разрешение.

Основное содержание диссертации опублнывано в следующих работах:

1. Белов В.В., Борисов Б.Д., Макушкина И.Ю. Некоторые закономе] ностц формирования помехи бокового подсвета в системах видения //Оптика атмосферы. 1988, Т. I. & 2, С. 18-24.

2. Белов В.В., Борисов Б.Д. ,'Генин В.Н., Креков Г.1.1., Макушкина II.К. Сравнение двух методик измерения импульсных реакций

г?

систем видения //Изв. АН СССР. ФАО. 1987. Г. 23. ¡Ь II. С. 1205 -1210.

). Белов В.В., Макушкина И.Ю. О методике измерения линейно-системных импульсных реакций капала видения //Оптика атмосферы. 1988. Т. I. № 10. С. 58-64.

1. Белов В.В., Креков Г.М,, Макушкина И.Ю. Изопланарность в системах ведения //Оптика атмосферы. 1989. Т. 2. № 10. С. 1011-1018.

и .Белов В.В., Макушкина И.Ю. Статистическое.моделирование характеристик помехи бокового подсвета в системах видения //Теория и приложения статистического моделирования. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР. 1988. С. 153-164.

. Белов В.В., Креков Г.М., Макушкина И.Ю. Оценки характеристик интенсивности бокового подсвета в системах видения //Материалы УШ Всесоюзного симпозиума по распространению лазерного излучения в атмосфере. Ч. I. Томск. 1986. С. 178-182.

. Белов В.В., Креков Г.М., Макушкина И.Ю. Помеха переогражения в атмосферно-оптических каналах переноса двумерных сигналов // . X Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере, (тезисы докл.). Томск. 1989. Ч. I. С. 92.

. Зуев В.Е., Белов В.В., Борисов Б.Д., Гения В.Н., Кабанов М.В., Креков Г.М.. Макушкина И.Ю. -¿-эффект в теории ведения //X -Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере, (тезисы докл.). Томск. 1989. Ч. Г. С. 3-5.

, Белов В.В., Борисов Б.Д., Макушкина И.Ю. Оценка размеров центральной зоны изопяаяарности в системах видения //Перенос изображения в земной атмосфере. ТФ СО АН СССР. Томск. 1988. С. 46-52."'

Белов В.В., Макушкина И.Ю. 0<5 отношении сигнад/фоя в системах видения через атмосферу //Перенос изображения в земной атмосфере. И СО АК СССР. Томск. 1988. 0. 3-10.