Transcript К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия
имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»
К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ШУМА ЦИФРОВЫХ ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ВИДИМОГО
ДИАПАЗОНА
Докладчик: к.т.н. Веселов Ю.Г.
Точность стереоскопической навигационной системы
Шумы ФПЗС
Шум темнового сигнала
 Фотонный шум
 Шум переноса
 Шум считывания
 Шум сброса

Хаотически флуктуирующая
составляющая сигнала
1
K Ш  ξ,η = lim  U  x,y  -U × U  x+ξ,y+η  -U  dxdy
A A
A
S Ш  N x ,N y   

 K   ,  e
Ш



 j 2  N x  N y 
d d 
Теоретические аспекты оценки корреляционных характеристик
шума
Kш
Kш(0,0) = ш2
K Ш  , 
.
y

x

Автокорреляционная функция шума для аэрофотоснимка
полученного цифровым фотоаппаратом Canon EOS 350D
(высота фотографирования 500 м)
Типовой вид автокорреляционной функции
Оценка площади корреляции
Оценка радиуса корреляции
 K  ,  d d 
Ш
F
0 0

2
Ш



F  
2
 K  0,  d 
Ш
y 
0
K Ш  0, 0 
 K  , 0 d 
Ш
x 
0
K Ш  0, 0 
Оценка интервала корреляции шума
K Ш 
K Ш 
K Ш  0

0
n, пикс
Автокорреляционная функция, полученная по
реальным изображениям полей яркости (летные
условия)
К определению интервала корреляции


 K  d
Ш
0  
K Ш  0
,
 K   d 
Ш
0  2x
0  
K Ш  0
,
Интервал корреляции для изотропного поля равен
 
  K  , d d 
Ш
0  2
 
  K Ш  0,0 
0  2 y
Летный 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 мира
Объекты на местности с равномерной яркостью
Летный эксперимент
Н=1200м
Серое поле яркости на традиционном
тестовом полигоне используемое для
оценки характеристик шума
Н=2000м
Изображения шума полученные при
аэрофотосъемке с двух высот
Распределения яркости вдоль одной строки параллельной оси абсцисс полученные с высот Z =1200 м и Y=2000 м
Результаты летного эксперимента
, пикс
9
2,7
8,5
2,65
, уст
8
2,6
7,5
2,55
7
2,5
6,5
2,45
6
2,4
5,5
2,35
5
2,3
4,5
2,25
4
2,2
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)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Н, м
Зависимость СКО шума ЦФА Canon EOS 350D от
высоты фотосъемки (стандарт кодирования
неподвижных изображений jpg, f=28мм)
Результаты летного эксперимента
9
2,4
8,5
2,2
8
7,5
2
7
, пикс
, уст
6,5
6
1,8
1,6
5,5
1,4
5
1,2
4,5
4
0
500
1000
1500
2000
2500
Н, м
Зависимость радиуса корреляции шума ЦФА
Canon EOS 350D от высоты фотосъемки (стандарт
кодирования неподвижных изображений tif, f=28см)
1
0
500
1000
1500
2000
2500
Н, м
Зависимость СКО шума ЦФА Canon EOS 350D от
высоты фотосъемки (стандарт кодирования
неподвижных изображений tif, f=28мм)
Результаты летного эксперимента
20
3,8
19
3,6
18
3,4
17
3,2
16
3
15
, пикс
, уст
14
2,8
2,6
13
2,4
12
2,2
11
10
2
0
500
1000
1500
2000
2500
Н, м
Зависимость радиуса корреляции шума ЦФА
Canon EOS 350D от высоты фотосъемки (стандарт
кодирования неподвижных изображений tif, f =60мм)
0
500
1000
1500
2000
2500
Н, м
Зависимость радиуса корреляции шума ЦФА
Canon EOS 350D от высоты фотосъемки (стандарт
кодирования неподвижных изображений tif, f =60мм)
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%.