Спотворення зображення в системах дистанційного зондування Землі при довільних кутах візування

Анотація

Проблематика. Головною проблемою при запуску космічних оптико-електронних систем спостереження (ОЕСС) для дистанційного зондування Землі можна вважати їхню високу ціну, яку не завжди готові платити навіть передові країни світу. Тому до якості космічних апаратів і систем висуваються найжорсткіші вимоги. Одним із економічно доцільних варіантів підвищення ефективності космічних ОЕСС є зйомка земної поверхні при довільних кутах візування, що дозволяє при однаковому часі експлуатації зібрати більше інформації, але, це в свою чергу, призводить до спотворення зображення. Тому аналіз якості отримуваного зображення залежно від кутів візування ОЕСС є актуальною задачею, яка дозволить оцінити можливості системи і її відповідність встановленим вимогам.          Мета дослідження. Вдосконалення фізико-математичної моделі модуляційної передавальної функції системи «об’єктив – матричний приймач випромінювання» та дослідження залежності просторового і радіометричного розділення від кутів візування для космічної ОЕСС при відхиленні візирної осі від надиру.         Методика реалізації. На основі аналізу моделей формування сигналу, для телевізійних і тепловізійних космічних ОЕСС, запропоновано використовувати поняття – контраст сірого тіла. У фізико-математичній моделі запропоновано привести просторові частоти об’єктів спостереження при довільних кутах візування до просторових частот в надирі, а для розрахунку радіометричного розділення враховувати пропускання і розрідженість атмосфери, швидкість переміщення зображення на приймачі та його час інтегрування.          Результати дослідження. Практичні результати розрахунків запропонованої фізико-математичної моделі для космічних ОЕСС показав, що при відхиленні від надиру погіршується ефективна просторова смуга пропускання і при вказаних параметрах системи недоцільно проводити зйомку при кутах візування більших 30°. Відповідно, порівняльний аналіз радіометричного розділення для різних приймачів показав, що використання фотонного приймача дає в ~1.4 рази краще розділення в надирі на відміну від використання теплового і практично однакові результати отримуються при максимальних кутах відхилення. Також, значний вплив вносить падіння коефіцієнта пропускання атмосфери за рахунок розрідження і який сягає від 26 до 45 %, залежно від спектрального діапазону.          Висновки. Аналіз результатів дослідження підтверджує можливість того, що фотонні приймачі випромінювання можна замінити сучасними тепловими приймачами при несуттєвій втраті якості отримуваного зображення, що дозволяє значно збільшити час експлуатації космічних ОЕСС.