ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ШУМА ЦИФРОВЫХ ОПТИКО-ХАРАКТЕРИСТИК ШУМА ЦИФРОВЫХ ОПТИКО-

ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ВИДИМОГО ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ВИДИМОГО ДИАПАЗОНА ДИАПАЗОНА

Докладчик: к.т.н. Веселов Ю.Г.Докладчик: к.т.н. Веселов Ю.Г.

Точность стереоскопической навигационной системы Точность стереоскопической навигационной системы

Шумы ФПЗСШумы ФПЗС Шум темнового сигнала Фотонный шум Шум переноса Шум считывания Шум сброса

Хаотически флуктуирующая

составляющая сигнала

ШA

A

1K ξ,η = lim U x,y -U × U x+ξ,y+η -U dxdy

A

2 x yj N N

Ш x y ШS N ,N K , e d d

Теоретические аспекты оценки корреляционных характеристик Теоретические аспекты оценки корреляционных характеристик шумашума

Kш

y

x

Kш(0,0) = ш2

Типовой вид автокорреляционной функции Автокорреляционная функция шума для аэрофотоснимка полученного цифровым фотоаппаратом Canon EOS 350D

(высота фотографирования 500 м)

,ШK

0 0

2

,Ш

Ш

K d d

F

2F

0

, 0

0, 0

Ш

xШ

K d

K

0

0,

0, 0

Ш

yШ

K d

K

.

Оценка площади корреляции Оценка радиуса корреляции

ШK

0ШK

0

К определению интервала корреляции

ШK

,n пикс

Автокорреляционная функция, полученная по реальным изображениям полей яркости (летные

условия)

0 ,0

Ш

Ш

K d

K

0 2 x

0 ,0

Ш

Ш

K d

K

0 2 y

Оценка интервала корреляции шумаОценка интервала корреляции шума

0

,

20,0

Ш

Ш

K d d

K

Интервал корреляции для изотропного поля равен

Летный экспериментЛетный эксперимент В районе аэродрома Кубинка на самолете Ан-30Б с использованием двух

цифровых фотоаппаратов Canon EOS 350D (физический размер матрицы: 22,2х14,8 мм, размер кадра: 3456х2304пикс., линейный размер пикселя а=6,423 мкм) с объективами, имеющими фиксированные фокусные расстояния, соответственно f = 28 мм и f = 60 мм был проведен летный эксперимент

Canon EOS 350D Снимок тест-объекта штриховая мира с входящими в ее состав полями яркостями

Съемка выполнялась с семи высот: 500, 900, 1200, 1500, 2000, 3000, 4000.

Съемка на всех высотах за исключением высоты 1200 м, проводилось с автоматической регулировкой экспозиции. Запись в двух форматах изображения jpg и tif.

Проверочная мираПроверочная мира

Объекты на местности с равномерной яркостьюОбъекты на местности с равномерной яркостью

Летный экспериментЛетный эксперимент

Серое поле яркости на традиционном тестовом полигоне используемое для

оценки характеристик шума

Н=1200м

Н=2000мИзображения шума полученные при

аэрофотосъемке с двух высот

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50120

125

130

Y20 j

Z20 j

j

Распределения яркости вдоль одной строки параллельной оси абсцисс полученные с высот Z =1200 м и Y=2000 м

Результаты летного экспериментаРезультаты летного эксперимента

, пикс

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Н, м

Зависимость радиуса корреляции шума ЦФА Canon EOS 350D от высоты фотосъемки (стандарт

кодирования неподвижных изображений jpg, f=28см)

2,2

2,25

2,3

2,35

2,4

2,45

2,5

2,55

2,6

2,65

2,7

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Зависимость СКО шума ЦФА Canon EOS 350D от высоты фотосъемки (стандарт кодирования

неподвижных изображений jpg, f=28мм)

, уст

Н, м

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

0 500 1000 1500 2000 2500

, пикс

Н, м

Зависимость радиуса корреляции шума ЦФА Canon EOS 350D от высоты фотосъемки (стандарт кодирования неподвижных изображений tif, f=28см)

Зависимость СКО шума ЦФА Canon EOS 350D от высоты фотосъемки (стандарт кодирования

неподвижных изображений tif, f=28мм)

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2,4

0 500 1000 1500 2000 2500

Результаты летного экспериментаРезультаты летного эксперимента

Н, м

, уст

Результаты летного экспериментаРезультаты летного эксперимента

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0 500 1000 1500 2000 2500

Зависимость радиуса корреляции шума ЦФА Canon EOS 350D от высоты фотосъемки (стандарт

кодирования неподвижных изображений tif, f =60мм)

2

2,2

2,4

2,6

2,8

3

3,2

3,4

3,6

3,8

0 500 1000 1500 2000 2500

Зависимость радиуса корреляции шума ЦФА Canon EOS 350D от высоты фотосъемки (стандарт

кодирования неподвижных изображений tif, f =60мм)

, уст, пикс

Н, м Н, м

Анализ полученных в работе зависимостей показал, что стандарт кодирования неподвижных изображений

не существенно влияет на значение радиуса корреляции шума и СКО шума изображения. С увеличением

высоты фотографирования наблюдается небольшое уменьшение значения радиуса корреляции в

плоскости изображения на 30% при пересчете на местность 20%. При увеличении фокусного расстояния

с 28мм до 60мм значение радиуса корреляции шума в плоскости изображения увеличивается почти на

70% при пересчете на местность всего 9%.