Подавление фоновой помехи в последовательности кадров, сформированных сканирующей аппаратурой космического базирования

1.

Подавление фоновой помехи в
последовательности кадров,
сформированных сканирующей
аппаратурой космического
базирования
Подготовил: студент 631гр. МФТИ(ГУ) Еловский Илья

2.

Цель и задачи ВКР
• Цель ВКР:
– изучение приемов подавления фоновых шумов
– решение задач с помощью этих методов
• Задачи:
– классифицировать методы фильтрации оптического
излучения
– исследовать зону их применения

3.

Классификация методов фильтрации
оптического излучения
Тип фильтрации
Спектральная
Пространственная
Поляризационная
Принцип действия
Допуск оптического
излучения лишь в заданном
волновом диапазоне
Разделение полезного
сигнала и помехи с помощью
различных фильтров по
пространственному
распределению
интенсивности излучения
Пропуск излучения
определенной поляризации

4.

Спектральная фильтрация
1 – спектральная плотность энергетической яркости излучения
помехи (Lп(λ));
2 – спектральная плотность энергетической яркости излучения
объекта (L0(λ));
3 – спектральный коэффициент пропускания слоя атмосферы
(τа(λ));
4 – спектральная чувствительность приемника излучения (S(λ))

5.

6.

Поляризационная фильтрация
• Вектор Стокса – 4 параметра, описывающие излучение
P – степень поляризации
t – азимут поляризации
γ – степень эллиптичности

7.

Поляризация в АОЭП
Схема АОЭП с поляризационным фильтром
Для точки объекта на расстоянии l:
При известной площади объекта S и
матрице отражения β отраженное
излучение описывается:
Используя определение
апертурного угла:

8.

Вектор Стокса энергетической освещенности приемника системы:
С учетом ранее выведенных соотношений:
Для энергетического слоя(помехи):

9.

Если воспользоваться фильтром, то указанные соотношения примут вид
Тогда:
Тут µ - отношение сигнал помеха при отсутствии фильтра, равное:

10.

Поляризация в ПОЭП
Схема установки
Векторы Стокса

11.

Матрица фильтра
Энергетические
освещенности

12.

Пространственная фильтрация
Объяснение общих моментов пространственной фильтрации
Освещенность
на
единицу
площади и полная освещенность
ПЧС

13.

Сделав замену:
Выражение для освщенности примет вид:
После интегрирования:
После размещения растра:

14.

Пространственно-частотная фильтрация
Начальные условия: ОЭП обнаружения имеет квадратное поле зрения с
фокусным расстоянием f′ и апертурным углом ω. На расстоянии l поле зрения
ОЭП охватывает фон площадью Аф на Аф и излучающий объект А0 на А0, в
фокусе объектива располагается щелевая диафрагма с шириной А штрих 0
равной размеру цели . После растра располагается приемник излучения, с
чувствительной площадкой размера А′ф × А′ф. Эта площадка сопряжена с
фоном Аф × Аф.
Без растра:
Интегральные потоки Ф0,Фф

15.

Из предыдущего пункта:
Тут:
ПЧС объекта
ПЧПФ растра
Оптич. перед
ф-ция
Для фона:

16.

Сигнал/помеха:
При условии:

17.

Характеристики фильтра
Задача: найти коэффициенты матрицы фильтра при произвольных параметрах
помехи дымка(ее матрицы) и вектора Стокса, который описывает имеющееся
излучение, где отношение “cигнал/помеха” будет максимальным.
Решение:

18.

19.

20.

Выводы
1.Изучена спектральная фильтрация, которая заключается в выборе
оптимального участка спектра, на котором можно наблюдать
исследуемый объект;
2.Изучена поляризационная фильтрация, основанная на изготовлении
фильтра, главным параметром которого является матрица,
характеризующая разрешенные направления поляризации;
3.Изучена пространственная фильтрация, реализуемая за счет
распределения интенсивностей излучения с помощью разнообразных
фильтрующих средств
4.В ходе исследования с помощью изученного материала были
достигнуты удовлетворительные результаты в решении поставленной
теоретической задачи.