Оценка характеристик объектов на спектрозональных изображениях

Для решения задачи анализа спектрозональных изображений необходим специфический подход к оценке характеристик исследуемых объектов [148].

Сложность объекта исследований не позволяет строить адекватные математические модели, характеризующие анализируемые изображения, поэтому в контексте выполняемой работы был сформулирован ряд допущений (ограничений), представленных в таблице 3.1.

С учетом ограничений выбрана методика оценки характеристик объектов на спектрозональных изображениях:

1. Оценка прогнозируемой фоно-целевой обстановки.

2. Оценка энергии фонов и сигналов СОАСЗИ и отношения сигнал/шум на их выходе.

3. Оценка дальности обнаружения, вероятности обнаружения и вероятности ложных распознаваний.

Таблица 3.1. Условия работы СОАСЗИ

При решении задачи обнаружения и распознавания объектов на спектрозональных изображениях СОАСЗИ должна работать во всех спектральных диапазонах: от ультрафиолетового и видимого (0,2.0,78 мкм) до дальнего инфракрасного (16.20 мкм) диапазонов спектра.

Основной особенностью работы СОАСЗИ в ультрафиолетовом и видимом спектральных диапазонах является необходимость учета и регистрации малого количества фотонов сигнала. Кроме того, необходимо учитывать, что кроме фотонов сигнала будет поступать такое же примерно количество фотонов фона.

При работе СОАСЗИ в инфракрасном спектральном диапазоне отличительными особенностями являются следующие: большое количество фоновых потоков по сравнению с сигнальными потоками, необходимость поэлементно вычитать фоновый кадр изображения из кадра, содержащего фон и сигнал, с целью увеличения контраста изображения [150].

При работе СОАСЗИ в видимом и ультрафиолетовом спектральных диапазонах основные шумы возникают из-за шума самого сигнала [151].

Вероятность обнаружения ложных объектов на изображениях уже не может быть рассчитана по отношению сигнал/шум.

В ИК-диапазоне закон распределения шумов принимается нормальным, так как количество шумов, возникающих от фона, и шумов, идущих от сигнала, сравнимы друг с другом.

Отношение сигнал/шум на выходе СОАСЗИ вычисляется по количеству электронов, идущих от цели, которое накапливается с учетом среднего квадратичного значения отклонения количества электронов от каждой составляющей шумов:

где - количество электронов от цели, σ_k- отклонение количества электронов от компоненты шума.

Если учитывать все шумы, которые возникают от сигнала, фона, считывания СОАСЗИ, то (3.6) запишется в виде:

где- количество первичных электронов от цели,- количество

первичных электронов от фона,- количество темновых электронов, G- коэффициент умножения прибора,- средняя квадратическая величина

отклонения накопленных темновых электронов,- средняя квадратическая

величина шумов, σ,, - средняя квадратическая величина шумов усилителя

СОАСЗИ, σ.. _i- средняя квадратическая величина ошибки квантования.

Приведенное соотношение (3.7) позволяет рассчитать отношение сигнал/шум для СОАСЗИ, экспериментальные результаты которого представлены в главе 5.

3.3.