Реферат: Методика моделирования тепловизионных изображений

2.1.Теория моделирования поляризационных тепловизионных

изображений на основе вектор-параметра Стокса теплового

излучения.

Для подробного описания теории моделирования поляризационных тепловизионных изображений рассмотрим объект произвольной формы, который в декартовой системе координат описывается уравнением:

f(x,y,z) = 0.

Допустим, что этот объект ( рис.2 ) наблюдается из точки Н, где расположен чувствительный элемент тепловизионной системы. Выбираем на поверхности этого объекта элемент dS, который соответствует одному элементу разложения кадра. Наклон площадки dS по отношению к элементу приёмника определяется

углом y между нормалью и направлением наблюдения r_н . Тогда векторы n и r _н определяют плоскость наблюдения. Коэффициент излучения рассматриваемого объекта имеет две составляющие: параллельную e_ïï , которая лежит в плоскости наблюдения ( n*r_н ), и перпендикулярную e_ûë , которая перпендикулярна плоскости наблюдения. Положение элемента dS определяется в декартовой системе координат радиус-вектором R , а в сферической системе координат углами q и j.

Один из методов анализа поляризации пучка света - это метод вектор-параметра Стокса [ 3 ], характеризующий все виды и формы поляризации излучения поверхности объекта, который для нашего случая собственного излучения элементов dS(N, L) имеет вид:

é U₀ ( N, L) + U₉₀ ( N, L) ù

U_i ( N, L ) = ê U₀ ( N, L) - U₉₀ ( N, L) ê , ( 4 )

ê U₄₅ ( N, L) - U₁₃₅ ( N, L) ç

ë 0 û

где i = 1, 2, 3, 4;

U₀ , U₄₅ , U₉₀ , U₁₃₅ - величины сигналов, поляризованные, соответственно, под углами 0⁰ , 45⁰ , 90⁰ , 135⁰ относительно плоскости референции ( плоскости отсчёта ).

Степень поляризации теплового изображения зависит от величины видеосигналов поляризационных составляющих тепловизионных изображений элементов поверхности объекта с азимута поляризации соответственно равны 0⁰ , 45⁰ , 90⁰ , 135⁰ . Величины видеосигналов U₀ , U₉₀ в соответствии с тем, что коэффициент излучения e(y) можно представить в виде параллельной e_÷÷ и перпендикулярной e_ûë составляющих, запишем в виде:

U₀ (N, L) = A (N, L) ×[e_÷÷ (y) × (n * j )² + e_ûë (y) × (e_ûë × j )² ], ( 5 )

U₉₀ (N, L) = A (N, L) ×[e_÷÷ (y) × (n * k )² + e_ûë (y) × (e_ûë × k )² ]. ( 6 )

где l₂

A ( N, L ) = ( 1/ p)×e (y)×w ×cosy(N,L)×dS(N,L)×òS_l ×W(l,T,y,z)×t₀ (l)×t_a (l)×dl.

l₁

Тогда, например, зависимость степени поляризации теплового изображения, с азимутом t_n =0, от величины видеосигналов двух поляризационных тепловизионных изображений элементов поверхности объекта, с азимутами поляризации 0⁰ , 90⁰ , можно представить в виде:

P’ (N, L) = [ U₀ (N, L) - U₉₀ (N, L)] / [U₀ (N, L)+U₉₀ (N, L)], ( 7 )

где

P’ (N, L) - степень поляризации изображений с азимутом t_n =0.

Если пронумеровать вектор-параметр Стокса, то формула (4) примет вид:

é 1 ù

U₁ (N, L) = U(N, L) ô P(N, L) ×cos2×t(N, L) ê ,( 8 )

ô P(N, L) ×sin2×t(N, L) ê

ë 0 û