Разработка стереовидеокамеры

Тест – объект шпальная мира с частотой Tx линии/мм.

Рис. 9

Яркость тест-объекта в пространстве предметов описывается выражением:

Рис. 10

где Tx – период тест-объекта

m, n – геометрические размеры тест-объекта

L0 – спектральная плотность распределения яркости тест-объекта

Спектр яркости объекта

После преобразований получим

График спектра яркости

Рис. 11

Оптическая система

Объектив сканирующей ОЭС имеет следующие характеристики:

– фокусное расстояние 20 мм

– диаметр входного зрачка 10 мм

– интегральный коэффициент пропускания τ=0.9

– радиус кружка рассеяния rкр= 5 мкм

Оптическая передаточная функция оптической системы аппроксимируется двумерной гауссоидой.

Рис. 12

Освещенность площадки ПИ на выходе из ОС

Где τа – коэффициент пропускания атмосферы

τос – коэффициент пропускания ОС

σ’a – апертурный угол на выходе из ОС

Спектр освещенности на выходе из ОС

После преобразований получим

График спектра освещенности

Рис. 13

Геометрический растр ФПЗС представляет собой тонкий транспарант с набором прямоугольных отверстий, положение каждого из которых соответствует положению и размерам соответствующих фоточувствительных элементов реальной матрицы.

Рис. 14

Геометрический растр ФПЗС преобразует непрерывное распределение освещенности в дискретные отсчеты потока, распределенные по пространству. Фотодетектор, представляющий собой матрицу конденсаторов, преобразует дискретные отсчеты потока в дискретные отсчеты заряда (т.е. накопленных зарядовых пакетов), также распределенные по пространству и образующие скрытое точечное матричное изображение у поверхности полупроводниковой подложки. При переносе зарядовых пакетов к выходному регистру и их преобразованию в соответствующие отсчеты напряжения U(t), формируется последовательный дискретный видеосигнал с нелинейными искажениями, обусловленными выборкой. Выходным сигналом ФПЗС является аналоговое напряжение видеосигнала. Рассмотрим подробнее процесс преобразования оптического сигнала геометрическим растром ФПЗС. Геометрический растр ФПЗС, представленный как тонкий транспарант, выполняет две функции:

1. Пространственное усреднение освещенности в пределах апертуры каждого элемента ФПЗС.

2. Выборку (дискретизацию) сигнала Е (x', y') с конечным шагом dх, dy.

3. ПЧ – фильтрацию, определяемую размерами одного элемента ФПЗС.

Пусть ФПЗС – матрица состоит из одинаковых прямоугольных элементов размером ах х ау, и расстояниями между их центрами dх и dy

Усредняющая выборка представляется в виде

При этом ограниченность размеров ПЗС-матрицы (количества элементов) не учитывается, т. к. размер ФЧЭ много меньше длины строки:

Спектр пространственной выборки

Спектр представляет собой последовательность дельта-функций с амплитудами, умноженными на модуляционную функцию ПЗС-матрицы.

Частота элементов (частота дискретизации изображения) .

Распределение освещенности содержит только нечетные гармоники

Рис. 15

Рассмотрим произвольный случай, когда

Тогда коэффициент передачи модуляции

при k=1 m=0.935

при k=3 m=0.505

при k=5 m=0

Осуществим модуляцию по третьей гармонике

Выражение для пространственного распределения выборочного потока излучения запишется в виде:

Рис. 16

Рассмотрим предельный случай, когда

Тогда коэффициент передачи модуляции

при k=1

Таким образом, коэффициент передачи модуляции на первой гармонике равен 0,64.

Выражение для пространственного распределения выборочного потока излучения запишется в виде:

Построим пространственное распределение выборочных значений потоков излучения

Рис. 17

Яркость видеоконтрольного устройства высчитывается по формуле

Для произвольного случая

Рис. 18

Для предельного случая

Рис. 19

d. Расчет требуемого отношения сигнал шум [4,7]

Поскольку в ТЗ заданы величины и , то в проектируемой ОЭС предполагается использовать правило решения на основе критерия Неймана – Пирсона. В этом случае требуемое ОСШ определяется следующим образом:

 Скачать реферат