Преобразование оптических сигналов в ОЭС изображающего типа

На рисунке 5 представлена оптическая схема некогерентной ОЭС изображающего типа, работающей в режиме распознавания, в котором изображение объекта содержит несколько элементов МПИ. ОЭС содержит плоскость объекта, удаленного от оптической системы на расстояние, оптическую систему с плоскостями входного и выходного зрачков и плоскость изображения, в которой расположена плоскость чувствительных элементов МПИ.

Рисунок 5 — оптическая схема некогерентной ОЭС изображающего типа

Различают два типа непрозрачных диффузных объектов — нагретые объекты с температурой и коэффициентом излучения, наблюдаемые на равномерном тепловом фоне с температурой и коэффициентом излучения, и объекты с коэффициентом отражения, освещенные излучением, наблюдаемые на равномерном фоне с коэффициентом отражения .

Для математического анализа в качестве объекта используется одномерная гармоническая решетка с ограниченными размерами и перидом по координате, составляющим приблизительно (условие правильного распознавания объекта). При этом решетка смещена относительно начала координат на величину .

В нашем случае объектом будет являться лицо человека. С помощью нашей оптической системы мы обеспечиваем регистрацию лица человека в диапазоне дальностей. Так как объект заменяется эквивалентной гармонической решеткой, тогда пространственное распределение коэффициента отражения гармонической решетки.

(1).

Рисунок 6 — Пространственное распределение коэффициента отражения объекта

Пространственное распределение светимости объекта в виде отражающей гармонической решетки:

(2).

увеличение системы.

координаты изображений.

Рисунок 7 — Сечение пространственного распределения светимости объекта

Суммарное пространственное распределение светимости отражающей решетки на равномерном отражающем фоне с коэффициентом отражения, из (2):

(3).

Рисунок 8 — Сечение суммарного пространственного распределения светимости отражающей решетки на равномерном отражающем фоне

Яркость диффузного объекта из формулы (3):

(4).

Рисунок 9 — Сечение распределения яркости на объекте

Пространственное распределение яркости объекта в виде отражающей решетки из формулы (4):

. (5).

Рисунок 10 — Сечение пространственного распределения яркости объекта в виде отражающей решетки

Фурье-образ распределение яркости объекта (5):

(6).

Рисунок 11-Сечение фурье-образа распределения яркости на объекте

Связь пространственных частот объекта (изображения) с пространственными координатами входного (выходного) зрачков.

(7) (8).

Функция рассеяния оптической системы Нормированную функцию рассеяния оптической системы можно приближенно описать функцией Гаусса:

(9).

где.

диаметр пятна рассеяния по уровню 0,5, равный размеру элемента.

.

Рисунок 12-Сечение нормированной функции рассеяния

Фурье-образ нормированной функции рассеяния есть передаточная функция оптической системы из (9):

В пространственных частотах.

(10).

Рисунок 13 — Сечение передаточной функции оптической системы в пространственных частотах

Распределение освещенности в плоскости изображения:

где (11).

Рисунок 14 — Сечение распределения освещенности в плоскости изображения

Фурье-образ распределения освещенности изображения из (11):

(12).

где.

При использовании распределение освещенности в плоскости изображения:

(13).

Рисунок 15 — Сечение Фурье-образа распределения освещенности в плоскости изображения

Выборка потоков излучения, зарегистрированная МПИ:

(14).

Фурье-образ выборки.

(15).

где модуляционная передаточная функция элемента МПИ.

Рисунок 16-Выборка потоков излучения, зарегистрированная МПИ

Выборка потоков излучения с использованием.

(16).

Выборка потоков относительно фона:

(17).

При и при.

(18).

Отношение сигнал/шум.

(19).