Устройство для восстановления изображений удаленных объектов

 

Изобретение относится к оптическим средствам обработки информации и может быть использовано для восстановления изображений удаленных объектов, наблюдаемых через искажающую среду. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет повышения чувствительности и устранения амплитудных искажений изображения. Устройство содержит телескоп с кольцевой апертурой, светоделитель, два светоотражателя с блоками развертки, электрооптический модулятор света с изменяемым по гармоническому закону пропусканием, объектив, фотоприемник, блок формирования элементов восстановленного изображения и блок управления. Устройство обладает повышенной чувствительностью в отношении слабосветящихся объектов и позволяет восстанавливать изображения при наличии как фазовых, так и амплитудных искажений светового поля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1674184 А1 (19) (!)) (5!)5 G 06 К 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4664597/24 (22) 22.03.89 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (71) горьковский государственный университет им. Н.И.Лобачевского (72) В.Г.Закин и Е.И,Миндлина (53) 681.327 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1439635, кл. G 06 К 9/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ УДАЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к оптическим средствам обработки информации и может быть использовано для восстановления изображений удаленных обьектов, наблюдаемых через искажающую среду. Цель

Изобретение относится к оптическим средствам измерения и обработки информации и может быть использовано для восстановления изображений удаленных объектов, наблюдаемых через искажающую среду (атмосферу) как в астрономии, так и при наблюдении земных объектов.

Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет повышения чувствительности и установления амплитудных искажений иэображения.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит телескоп 1 с непрозрачным экраном 2 в центре апертуры, светоделитель 3, прямоугольные призмысветоотражатели 4 и 5, механически связанные с блоками развертки, выполненными в виде пары пьезоэлементов 6, электрооптический модулятор 7 света, объектив 8, фотоприемник 9 ° блок 10 формирования изобретения — расширение области применения устройства эа счет повышения чувствительности и устранения амплитудных искажений изображения. Устройство содержит телескоп с кольцевой апертурой, светоделитель, два светоотражателя с блоками развертки, электрооптический модулятор света с изменяемым по гармоническому закону пропусканием, обьектив, фотоприемник, блок формирования элементов восстановленного изображения и блок управления. Устройство обладает повышенной чувствительностью в отношении слабосветящихся объектов и позволяет восстанавливать изображения йри наличии как фазовых, так и амплитудных искажений светового поп . 1 3.п.ô-nv, 1 ил, элементов восстановленного иэображения, включающий резонансный усилитель 11, гетеродин 12, первый ключ 13, накопитель 14, второй ключ 15 и аналого-цифровой преобразователь 16. В состав устройства входят также блок 17 управления и генератор 18 пилообразного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Принятое телескопом излучение на. правляется на светоделитель З,расщепляю- . щий волну на два пучка равной интенсивности, которые поворачиваются светоотражателями 4 и 5 вокруг взаимно перпендикулярных осей. В каждом плече малым поворотом призм на углы а иР создаются воздушные клинья, образованные обращенными друг к другу гранями призм и светоделителя 3, отклоняющие лучи в направлении осей Х и Y соответственно, Модулятор 7 вносит разность фаэ ш t между

1674184

55 интерферирующими пучками, где частота в совпадает с частотой гетеродина 12, Модулятор 7 может быть выполнен в виде электрооптического кристалла, на который подается пилообразное напряжение частоты а /М, где M = 1, 2, 3, ..., и такой амплитуды, чтобы изменение оптической толщины от минимума к максимуму составило M полуволн. Частота со много бсльше максимальной частоты флуктуаций искажающей среды или величины 2 л/t (г — время замороженности атмосферы). Объектив 8 строит уменьшенное изображение интерферограммы в плоскости расположения фотоприемника 9, ток с выхода которого проходит резонансный усилитель 11, настроенный на частоту в гетеродина 12, и при открытом первом ключе 13 поступает в накопитель 14, осуществляющий накопление заряда эа время Т

» т(при этом ключ 15 закрыт), При открытом ключе 15 и закрытом ключе 13 происходит сброс накопителя. Заряд накопителя считывается через промежутки времени Т аналого-цифровым преобразователем 16 и представляет собой восстановленное значение интенсивности в точке объекта с угловыми координатами относительно оси зрения, равными углам воздушных клиньев в плечах интерферометра, Временная синхронизация процессов развертки, записи информации в накопитель и ее считывания осуществляется по сигналам с выходов блока 17 управления, в качестве которого может быть использована, в частности, ЭВМ.

Высокая пороговая чувствительность устройства обусловлена использованием одного. фотоприемника, а не матрицы фотоприемников, в сочетании с описанной последовательной разверткой, в результате порог чувствительного устройства совпадет с порогом чувствительности фотоприемника.

Повышение качества изображения связано с возможностью одновременной компенсации фазовых и амплитудных искажений на выходе устройства и исключением шумов дискретизации.

Отличительной особенностью устройства является построение по точкам иэображения объекта, а не его спектра. Обработка сигнала осуществляется в аналоговом виде, что исключает шум дискретизации в восстановленном изображении, Сканирование по точкам картинной плоскости объекта осуществляется поворотом одной призмы в плоскости YZ, другой — в плоскости XZ. Заряд накопителя непосредственно пропорционален интенсивности излучения в определенной точке объекта, а время накопления заряда играет роль времени экспозиции. В короткоэкспозиционном изображении все пространственные частоты представлены с оптичеСкой передаточной функцией (ОПФ), равной

А(r,д)А(- r,д) ехр (i p (r t) - lp (- r,д)) где А(r,Л) и p (r,я) — амплитудные и фазовые искажения светового поля в атмосфере.

При построении изображения с длинной экспозицией происходит усреднение

ОПФ, причем < А(r д)А(-гд) > = < А>2 1, а в результате усреднения экспоненциального множителя центральная часть апертуры радиуса ro, где значения случайной фазы коррелированы и

<сов(у(г,t) — p(— г,t)) >-. 1, дает вклад в низкочастотную часть изображения с высоким уровнем ОПФ, а удаленные от центра точки апертуры, для которых

< cos (р (r,д)- p (- r,д))«1, строят высокочастотную часть изображения с низким уровнем ОПФ, Если амплитуда флуктуаций фазы на расстоянии r> 2r<> достигает насыщения, то система атмосфера — кольцевая апертура, в которой вырезана центральная часть радиуса r<, при длинной экспозиции передает все частоты с постоянной ОПФ, т.е. без искажений. Влияние атмосферы на длинноэкспозиционное изображение сводится лишь к снижению уровня ОПФ, которое компенсируется соответствующим усилением фототока.

Указанные технические преимущества устройства обеспечивают расширенную область его применения.

Формула изобретения

1. Устройство для восстановления изображений удаленных объектов, содержащее светоделитель, оптически связанный с блоком ввода изображения, первым светоотражателем, через элемент фазовой задержки — с вторым светоотражателем, а также с объективом, оптически связанным с входом фотоприемника, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения устройства эа счет повышения чувствительности и устранения амплитудных искажений изображения, в нем блок ввода иэображения выполнен в виде телескопа с кольцевой апертурой, эле1674184

Составитель 8.Скворцов

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор А.Огар

Заказ 2926 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 мент фазовой задержки выполнен в виде электрооптического модулятора света, в устройство введены генератор пилообразного напряжения, блок управления, блок формирования элементов восстановленного изображения, а также первый и второй блоки развертки. механически связанные соответственно с первым и вторым светоотражателями, первый и второй выходы блока управления псдключены к входэм управления первого блока развертки, третий и четвертый вьооды блока управления подключены к входам управления второго блока развертки, выход генератора пилообразного напряжения связан с входом управления электрооптического модулятора света, пятый и шестой выходы блока управления подключены соответственно к первому и второму входам управления блока формирования элементов восстановленного изображения, информационный вход которого соединен с выходом фотоприемника, а выход блока формирования элементов восстановленного изображения является информационным выходом устройства.

2. Устройство по и. 1, отл и чаю щее5 с я тем, что блок формирования элементов восстановленного изображения содержит резонансный усилитель, вход которого является информационным входом блока, гетеродин, вход которого подключен к выходу

10 резонансного усилителя, аналогово-цифровой преобразователь, выход которого является выходом блока, накопитель, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первый ключ, вход и

15 выход которого соединены соответственно с выходом гетеродина и информационным входом накопителя, второй ключ, выход которого соединен с входом управления накопителя, при этом входы управления первого

20 и второго ключей являются соответственно первым и вторым входами управления блока.