URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов
Id: 119608
 

Теоретические основы оптико-электронных приборов. Изд.3

2010. 704 с. Твердый переплет. ISBN 978-5-8114-1036-1.
Обращаем Ваше внимание, что книги с пометкой "Предварительный заказ!" невозможно купить сразу. Если такие книги содержатся в Вашем заказе, их цена и стоимость доставки не учитываются в общей стоимости заказа. В течение 1-3 дней по электронной почте или СМС мы уточним наличие этих книг или отсутствие возможности их приобретения и сообщим окончательную стоимость заказа.

 Аннотация

Главной целью учебного пособия является последовательное изложение теоретических основ пассивных оптико-электронных приборов, т. е. приборов, воспринимающих либо собственное излучение объектов и фонов, либо отраженное ими излучение естественных источников. Основными разделам книги являются сканирование, растровая модуляция излучения, выделение оптического сигнала на фоне случайных помех. Рассмотрены вопросы восприятия и анализа изображений. Отдельный раздел посвящен тепловидению и иконике. Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов.


 Содержание

Предисловие к первому изданию .......... 3

Предисловие ко второму изданию .......... 5

Введение. Основные определения, принципы работы, элементы и характеристики оптико-электронных приборов .......... 7

§ 1. Определение и классификация оптико-электронных приборов .......... 7

§ 2. Обобщенная схема оптико-электронного прибора .......... 8

§ 3. Краткие сведения об элементах обобщенной схемы оптико-электронного прибора .......... 10

Источники излучения и промежуточная среда .......... 10

Оптическая система .......... 11

Приемники излучения (определение и классификация) .......... 14

Усилитель и другие элементы электронного тракта .......... 18

§ 4. Основные характеристики оптико-электронных приборов .......... 20

§ 5. Системы обзора и анализа поля излучения (определение и классификация) .......... 21

§ 6. Несканирующие системы обзора и анализа поля излучения простейшего типа (энергетические) .......... 22

§ 7. Несканирующие системы, создающие изображение .......... 23

§ 8. Обзор и анализ поля излучения за счет сканирования .......... 25

§ 9. Растровые анализаторы поля излучения .......... 26

Часть I. Сканирование .......... 28

Глава 1. Случайный поиск .......... 28

§ 1.1. Вероятность обнаружения при случайном поиске .......... 28

§ 1.2. Среднее время обнаружения объекта при случайном и детерминированном поиске .......... 31

Глава 2. Траектории сканирования при регулярном поиске (типы разверток) .......... 33

§ 2.1. Траектории сканирования при колебательно-вращательном движении сканирующего поля .......... 33

§ 2.2. Траектории сканирования при вращательно-вращательном движении сканирующего поля .......... 36

§ 2.3. Траектории сканирования при колебательных перемещениях сканирующего поля в двух взаимно перпендикулярных направлениях, траектория сканирования «гусеница» и следящая развертка .......... 38

Глава 3. Способы сканирования при регулярном поиске (типы сканирующих устройств) .......... 40

§ 3.1. Сканирование электронным лучом .......... 41

Основные принципы. Системы мгновенного действия и системы с накоплением .......... 41

Диссектор .......... 42

Видикон .......... 44

§ 3.2. Сканирование световым лучом .......... 46

§ 3.3. Оптико-механическое сканирование. Определение, классификация, приборы со сканированием за счет движения всей оптической системы, приборы, сканирующие за счет прецессии гироскопа .......... 47

Глава 4. Сканирование зеркалами .......... 49

§ 4.1. Основные положения .......... 49

Сканирование в пространстве предметов и изображений .......... 49

Типы сканирующих зеркал .......... 51

Траектория сканирования плоским зеркалом .......... 51

Примеры сканирующих устройств — тепловизоры «Рубин», «Филин» и камера Барнса .......... 53

§ 4.2. Сканирование многогранными вращающимися зеркалами в оптико-электронной аппаратуре для картографирования и обзора местности .......... 55

Принцип действия аппаратуры .......... 55

Поле обзора и угловой размер строки .......... 60

Скорость сканирования и минимальная длительность импульса .......... 61

Быстродействие коммутатора .......... 62

§ 4.3. Коэффициент использования и габаритные размеры многогранного сканирующего зеркала .......... 64

Сканирующая призма .......... 64

Сканирующая пирамида .......... 72

§ 4.4. Двухканальные схемы сканирования .......... 76

§ 4.5. Траектории сканирования многогранными вращающимися зеркалами .......... 77

§ 4.6. Чересстрочное сканирование в системе с многоэлементным приемником .......... 80

§ 4.7. Сканирование зеркалом, вращающимся вокруг оси, неперпендикулярной к нему .......... 83

Глава 5. Сканирование преломляющими элементами: плоскопараллельной пластинкой и призмой .......... 88

§ 5.1. Соотношения, определяющие закон сканирования .......... 88

§ 5.2. Примеры сканирующих устройств — тепловизоры фирмы АГА .......... 96

Глава 6. Сканирование вращающимися объективами и оптическими клиньями, экранирующие системы и системы с изменяющимися оптическими свойствами .......... 100

§ 6.1. Сканирование вращающимися объективами .......... 101

§ 6.2. Сканирование оптическими клиньями .......... 104

§ 6.3. Сканирование отверстием в непрозрачном экране, движущемся в плоскости изображения .......... 106

§ 6.4. Сканирование путем управления оптическими свойствами деталей, входящих в оптическую систему .......... 111

Часть II. Растровая модуляция .......... 112

Глава 7. Измерительные свойства растров (кодирование и декодирование информации в системах с растровыми анализаторами) .......... 112

§ 7.1. Классификация и принцип действия растровых анализаторов .......... 112

§ 7.2. Амплитудная модуляция .......... 115

§ 7.3. Частотная модуляция .......... 118

§ 7.4. Фазовая модуляция .......... 121

§ 7.5. Амплитудно-частотная модуляция .......... 130

§ 7.6. Импульсно-частотная модуляция .......... 133

§ 7.7. Амплитудно-фазовая модуляция .......... 137

§ 7.8. Частотно-фазовая модуляция .......... 146

§ 7.9. Импульсная модуляция .......... 148

Глава 8. Преобразование растром пространственного распределения излучения в функцию времени .......... 153

§ 8.1. Структура и спектр модулированного потока излучения .......... 153

§ 8.2. Гармоническая модуляция излучения. Ошибки модуляции. Модуляция кратковременных импульсов (вспышек) излучения .......... 160

Идеальный гармонический модулятор .......... 160

Ошибки изготовления растра — модулятора излучения. .......... 161

Спектр модулированного излучения с учетом ошибок изготовления растра .......... 167

Спектры Фурье вспышек излучения, прошедших через гармонический модулятор .......... 173

§ 8.3. Модуляция излучения вращающимся секторным растром (общие соотношения) .......... 174

§ 8.4. Модуляция секторным растром излучения, равномерно распределенного в пределах части сектора растра .... 179

§ 8.5. Модуляция секторным растром излучения, равномерно распределенного в пределах круглой диафрагмы поля .......... 180

§ 8.6. Модуляция излучения секторным растром при коническом сканировании .......... 198

§ 8.7. Модуляция излучения растром, имеющим форму барабана или перфорированной ленты .......... 203

Часть III. Сигнал .......... 207

Глава 9. Энергетические характеристики излучения .......... 207

§ 9.1. Энергетические характеристики излучения .......... 208

Поток излучения .......... —

Энергетическая сила света .......... 209

Поверхностная плотность потока излучения .......... 210

Поверхностно-угловая плотность потока излучения — энергетическая яркость .......... 210

§ 9.2 Соотношения между энергетическими характеристиками излучения .......... 212

Поток излучения в полусферу .......... —

Энергетическая освещенность от точечных и протяженных источников .......... 213

§ 9.3. Мощность и спектральный состав излучения .......... 218

§ 9.4. Влияние промежуточной среды на мощность и спектральный состав излучения .......... 228

§ 9.5 Ослабление излучения атмосферой .......... 234

Глава 10. Характеристики приемников излучения для сигнала .......... 237

§ 10.1. Амплитудные (энергетические или световые) и спектральные характеристики приемников излучения ......... 239

§ 10.2. Частотные характеристики приемников излучения .......... 252

Апериодическое звено — простейший эквивалент приемника излучения с точки зрения его частотной характеристики .......... 252

Коррекция частотной характеристики приемника излучения .......... 256

Глава 11. Амплитуда сигнала. Сочетание приемника излучения с усилителем .......... 259

§ 11.1. Расчет амплитуды сигнала на выходе усилителя {общий случай) .......... 261

§ 11.2. Расчет амплитуды сигнала для случая, когда приемник излучения представляет собой генератор изменения сопротивления .......... 265

§ 11.3. Расчет амплитуды сигнала для случая, когда приемник излучения представляет собой генератор электродвижущей силы (ЭДС) .......... 270

§ 11.4. Расчет амплитуды сигнала для случая, когда приемник излучения представляет собой генератор тока ......... 275

Глава 12. Спектр сигнала. Основные определения и теоремы. Расчет спектров .......... 277

§ 12.1. Спектры периодических сигналов .......... 277

Гармонические колебания .......... 278

Сложный периодический процесс .......... 279

Периодическая последовательность прямоугольных импульсов .......... 282

§ 12.2. Спектры непериодических сигналов, заданных одномерными вещественными функциями времени или пространства .......... 286

§ 12.3. Свойства спектров одномерных вещественных функций .......... 292

Теорема о спектре суммы .......... 292

Теорема запаздывания .......... 292

Теорема смещения, или теорема о транспозиции (переносе) спектра .......... 293

Связь между произведениями функций и их спектров (формула Релея). Равенство (теорема Парсеваля) .......... 294

Спектр произведения. Теорема о свертке спектров .......... 295

Теорема о спектре свертки .......... 296

Теорема о спектре производной .......... 297

Теорема о спектре интеграла .......... 297

§ 12.4. Расчет спектров Фурье некоторых импульсов и процессов, заданных одномерными вещественными функциями .......... 298

Единичный скачок (единичная функция Хевисайда) .......... 298

Прямоугольный импульс .......... 299

Единичный импульс (дельта-функция Дирака) .......... 305

Колоколообразный (гауссов) импульс .......... 207

Косинусный и косинус-квадратный импульсы .......... 309

Гармонические колебания .......... 313

Сложный периодический процесс .......... 313

§ 12.5. Связь между спектром периодической последовательности импульсов и спектральной плотностью одиночного импульса той же формы .......... 314

§ 12.6. Спектры модулированных колебаний .......... 316

Вводные замечания .......... 316

Спектр амплитудно-модулированного колебания .......... 317

Спектр частотно-модулированного колебания .......... 318

Спектр колебания при фазовой модуляции .......... 320

§ 12.7. Функции с ограниченным спектром .......... 320

Теорема Котельникова о дискретном представлении непрерывных сигналов .......... 321

§ 12.8. Спектры двумерных и многомерных вещественных функций .......... 324

Основные соотношения .......... 324

Двумерная дельта-функция Дирака .......... 326

Редукция преобразования Фурье к меньшему числу переменных .......... 327

Спектр сечения двумерной функции .......... 327

Двумерные спектры функций с разделяющимися переменными. Преобразование Фурье–Бесселя, или преобразование Ганкеля нулевого порядка .......... 328

§ 12.9. Пространственно-частотные характеристики (ПЧХ) объектов наблюдения при некогерентном освещении .......... 332

Основные соотношения .......... 332

ПЧХ точечного источника .......... 333

ПЧХ объекта прямоугольной формы .......... 334

ПЧХ круглого объекта равномерной яркости .......... 334

ПЧХ круглого объекта неравномерной яркости .......... 334

ПЧХ объекта вытянутой формы .......... 335

§ 12.10. Особые свойства спектров комплексных функций .......... 336

Спектры взаимно сопряженных комплексных функций .......... 337

Спектр свертки комплексных функций (теорема о спектре свертки) .......... 339

Спектр свертки взаимно сопряженных комплексных функций (теорема о спектре функции автокорреляции) .... 342

Спектр квадрата модуля комплексной функции (частный случай теоремы о свертке спектров) .......... 343

Интегральная теорема Фурье .......... 343

Глава 13. Реакция электрической и оптической систем на входное воздействие. Импульсная характеристика электрического фильтра и функция рассеяния оптической системы .......... 344

§ 13.1. Реакция электрической системы .......... 344

§ 13.2. Реакция оптической системы на некогерентное освещение .......... 347

§ 13.3. Реакция оптической системы на когерентное освещение. Взаимосвязь некогерентной и когерентной передаточных функций .......... 351

Глава 14. Оптическая система как фильтр пространственных частот .......... 355

§ 14.1. Функция рассеяния и передаточная функция оптической системы при некогерентном освещении .......... 356

Пятно рассеяния представляет собой равномерно освещенный круг радиусом р0 .......... 356

Пятно рассеяния представляет собой круг, изменение освещенности внутри которого аппроксимируется гауссоидой вращения .......... 357

Изображение создается объективом, качество которого ограничивается только дифракцией .......... 359

Пятно рассеяния имеет квадратную форму, а распределение освещенности в нем аппроксимируется произведением косинусов в n-й степени .......... 360

ЧКХ оптической системы .......... 364

§ 14.2. Передаточная функция диафрагм, растров и приемника излучения при некогерентном освещении .......... 368

§ 14.3. Функция рассеяния и передаточная функция оптической системы при когерентном освещении. Примеры расчета .......... 370

§ 14.4. Связь передаточных функций при некогерентном и когерентном освещении с фундаментальными характеристиками оптической системы: размерами и формой зрачка, фокусным расстоянием и качеством изображения .......... 398

Глава 15. Спектр сигнала на выходе усилителя оптико-электронного прибора при некогерентном освещении .......... 409

§ 15.1. Изопланарная оптическая система и заданный закон сканирования .......... 410

§ 15.2. Примеры расчета спектра сигнала .......... 417

Расчет спектра сигнала, вырабатываемого безынерционным приемником излучения, установленным в плоскости изображения идеального объектива, когда переменные в функции распределения чувствительности приемника разделяются .......... 417

Расчет спектра сигнала, вырабатываемого безынерционным приемником излучения, установленным в плоскости изображения идеального объектива, когда переменные в функции распределения чувствительности приемника не разделяются .......... 419

Расчет спектра сигнала, вырабатываемого безынерционным приемником излучения, установленным в плоскости изображения объектива, обладающего аберрациями .......... 421

Расчет спектра сигнала для случая, когда задан закон набегания изображения точечной цели на чувствительную площадку приемника излучения .......... 424

Часть IV. Шум .......... 428

Глава 16. Математические методы описания шума .......... 428

§ 16.1. Законы распределения вероятностей случайных функций .......... 429

§ 16.2. Математическое ожидание случайной функции .......... 434

§ 16.3. Дисперсия случайной функции .......... 435

§ 16.4. Корреляционная функция случайного процесса .......... 436

§ 16.5. Энергетический спектр случайного процесса или спектр Хинчина–Винера .......... 438

§ 16.6. Корреляционная функция и спектр Хинчина–Винера на выходе линейной инвариантной системы .......... 445

Глава 17. Методы оценки и расчета уровня шумов отдельных участков тракта оптико-электронного прибора .......... 446

§ 17.1. Коэффициент шума .......... 447

§ 17.2. Шумовая полоса пропускания .......... 448

§ 17.3. Шумовые эквивалентные схемы .......... 450

Глава 18. Шум приемников излучения и согласование его с усилителем. Порог чувствительности и другие характеристики приемников излучения .......... 453

§ 18.1. Тепловой шум .......... 453

§ 18.2. Дробовой шум .......... 460

§ 18.3. Токовый шум .......... 468

§ 18.4. Генерационно-рекомбинационный шум .......... 471

§ 18.5. Фотонный шум (общие соотношения) .......... 472

§ 18.6. Фотонный шум тепловых приемников .......... 480

§ 18.7. Фотонный шум фотонных приемников .......... 483

§ 18.8. Температурный шум .......... 498

§ 18.9. Микрофонный шум .......... 501

§ 18.10. Вычисление и согласование шумов .......... 502

§ 18.11. Подавление теплового шума входной цепи. Шум при коррекции инерционности .......... 504

§ 18.12. Выбор оптимального сопротивления приемника излучения и его нагрузки .......... 507

§ 18.13. Порог чувствительности и другие характеристики приемников излучения, описывающие его способность обнаружить слабый сигнал .......... 510

§ 18.14. Характеристики некоторых приемников излучения .......... 517

Глава 19. Шум объекта наблюдения и фона .......... 519

§ 19.1. Шум объекта наблюдения .......... 521

§ 19.2. Шум фона .......... 521

Часть V. Отношение сигнала к шуму и основы энергетического расчета пассивных оптико-электронных приборов. Некоторые вопросы теории выделения оптического сигнала на фоне случайных помех .......... 529

Глава 20. Основы энергетического расчета .......... 529

§ 20.1. Общие соотношения .......... 530

§ 20.2. Отношение сигнала к шуму на выходе усилителя оптико-электронного прибора. Уравнения дальности и чувствительности .......... 534

§ 20.3. Решение уравнений дальности и чувствительности оптико-электронного прибора .......... 542

Расчет коэффициента р0 .......... 543

Необходимое отношение сигнала к шуму .......... 547

Глава 21. Оптимальный фильтр, его структура и способы реализации .......... 552

§ 21.1. Структура оптимального фильтра и его основные характеристики .......... 552

Структура оптимального фильтра .......... 552

Амплитудно-частотная характеристика .......... 553

Фазо-частотная или фазовая характеристика .......... 554

§ 21.2. Сигнал и шум на выходе оптимального фильтра .......... 555

§ 21.3. Импульсная характеристика оптимального фильтра .......... 557

§ 21.4. Способы реализации оптимального фильтра .......... 562

Оптимальный линейный фильтр с сосредоточенными постоянными .......... 562

Оптимальный фильтр в виде коррелометра .......... 570

Оптимальная фильтрация при окрашенном шуме .......... 572

Глава 22. Основные принципы выделения оптического сигнала на фоне случайных помех .......... 573

§ 22.1. Равномерный фон .......... 574

§ 22.2. Влияние побочного излучения на работу радиометра .......... 577

§ 22.3. Неравномерный фон .......... 580

Часть VI. Некоторые новые области применения оптико-электронных приборов .......... 586

Глава 23. Тепловидение .......... 586

§ 23.1. Основы тепловидения .......... 586

§ 23.2. Порог чувствительности (пороговая чувствительность) тепловизора .......... 607

§ 23.3. Разрешающая способность тепловизора .......... 614

§ 23.4. Передаточная функция видеоконтрольного (индикаторного) устройства и ее спектр. Спектр сигнала и шума на экране индикатора .......... 618

§ 23.5. Передаточная функция и частотно-контрастная характеристика тепловизора .......... 625

§ 23.6. Простейшие законы зрительного восприятия и их использование при разработке сканирующих тепловизоров .......... 631

Острота зрения .......... 631

Частотно-контрастная характеристика глаза .......... 635

Случайный поиск изображения объекта на экране индикатора .......... 636

Интегрирующие свойства глаза (законы пространственной и временной суммации) .......... 638

Восприятие шума и отношения сигнала к шуму на экране индикатора .......... 639

Вероятность обнаружения и вероятность опознавания изображения объекта наблюдения на экране индикатора .......... 646

Глава 24. Иконика .......... 650

§ 24.1. Содержание и структура иконини .......... 651

§ 24.2. Фундаментальные законы зрительного восприятия .......... 656

Закон контрастного восприятия света .......... 656

Закон формирования уровня адаптации .......... 658

Закон константности зрительного восприятия .......... 660

Закон зрительного восприятия сюжетного изображения .......... 661

Закон экстремальности зрительного восприятия информации (света или изображения) .......... 662

§ 24.3. Иконика и обработка изображений .......... 665

Общий алгоритм обработки изображений .......... 665

Оценка качества (паспортизация) изображения .......... 666

Линейные преобразования изображений .......... 669

Нелинейные преобразования изображений .......... 671

Структура нелинейного статистического безынерционного преобразования и его фундаментальное свойство .......... 673

Примеры обработки изображений и методы реализации алгоритмов обработки в оптико-электронной аппаратуре .......... 678

Список литературы .......... 683

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце