Обработка изображений, полученных при дистанционном зондировании системами на базе ЭОП

Процесс переноса изображения с экрана ЭОП на фоточувствительную матрицу содержит ряд особенностей. Во-первых, экран ЭОП имеет заметно более высокий динамический диапазон по сравнению с широко применяемыми ПЗС или КМОП матрицами. Более того, избыточная яркость изображения некоторых точечных источников света (фонари, фары и т.п.) может приводить к «расплыванию» (blooming) их изображения на ПЗС матрице. Однако основной проблемой изображения, получаемого ЭОП, является значительная величина дробового шума.
С целью снижения влияния этих особенностей, была разработана система на основе ЭОП пятого поколения, реализующая технологии динамического расширения диапазона и подавления шумов. В данной системе изображение, сформированное входным объективом на ЭОП, с его экрана при помощи оптики переноса фиксируется ПЗС камерой. Видеосигнал с камеры захватывается и передается на персональный компьютер для дальнейшей обработки.
Для поддержки технологии расширения динамического диапазона камера последовательно формирует кадры с разным временем экспонирования. Особенностью реализованного подхода является оценка и обработка локальных участков изображения. В отличие от широко применяемых методов, которые производят простое наложение двух кадров, полученных с разным временем экспозиции, реализованный алгоритм производит поиск именно тех участков изображения, сигнал в которых достиг насыщения и восстанавливает данные в них с использованием информации из кадра, полученного с меньшей выдержкой, с последующей коррекцией гистограммы. Это позволяет сохранить показатели локального контраста, величина которого важна для задач детектирования и распознавания объектов.
Основой алгоритма шумоподавления является усреднение накопленного сигнала по нескольким кадрам. Коренное отличие предлагаемого алгоритма – отсутствие смазывания изображения при плоскопараллельном движении области обзора прибора, благодаря применению корреляционного метода совмещения последовательных кадров. При этом увеличение пикового соотношения сигнал/шум достигает 25 раз (+6дБ).
Таким образом, на основе предварительных испытаний показано, что системы на базе ЭОП и ПЗС имеют высокий потенциал для решения задач дистанционного зондирования, в том числе и гиперспектральных, в условия низкой освещенности, благодаря применению оригинальных алгоритмов обработки достигая по некоторым параметрам системы ИК видения, существенно выигрывая у последних в цене.
Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям.