А.М. Краснов¹, С.Ю. Трегубенков², А.В. Румянцев³, Р.Ф. Хисматов4, С.Н. Шашков5

1 ЗАО «Технологический парк космонавтики «ЛИНКОС» (Москва, Россия)

2,3 308 военное представительство Министерства обороны Российской Федерации (Москва, Россия)

4,5 Специальное конструкторское бюро АО «Раменский приборостроительный завод» (г. Раменское, Россия)

Постановка проблемы. Оценка эффективности является неотъемлемой частью этапов разработки, испытаний и эксплуатации оптико-электронных систем. Отсутствие единой методики оценки эффективности оптико-электронных систем приводит к тому, что для сравнения различных систем используются различные методики оценки, в результате чего полученные результаты противоречивы и не дают объективных данных для принятия соответствующих решений на различных этапах жизненного цикла оптико-электронных систем. Одним из путей решения данной проблемы является разработка аналитической модели, которая может быть основой построения единого комплекса средств интеллектуальной поддержки проектирования и сопровождения оптико-электронных систем на всех этапах жизненного цикла.

Цель. Разработать аналитическую модель оценки эффективности оптико-электронных систем в части, касающейся функций порогового контраста и передачи модуляции.

Результаты. Проведен анализ моделей оценки эффективности оптико-электронных систем NVL 1975, FLIR92, NVTerm, NVTermIP и NV-IPM и определены основные различия между данными моделями. Рассмотрены функции порогового контраста системы и порогового контраста зрительной системы человека. Показано влияние на вид функции порогового контраста функции передачи модуляции (частотно-контрастной характеристики) системы и внешней среды, а также пространственновременного шума. Дано описание составляющих функции передачи модуляции системы и внешней среды: функции передачи модуляции турбулентности атмосферы, функции передачи модуляции движения оптико-электронной системы, функции передачи модуляции оптической системы, функции передачи модуляции детектора, функции передачи модуляции обработки изображения; функции передачи модуляции монитора. Рассмотрены основные параметры функции передачи модуляции, по которым оценивается разрешающая способность оптико-электронной системы. Приведены примеры оценки разрешающей способности различных оптико-электронных систем и показано влияние смаза, вызванного движением носителя оптикоэлектронной системы, на качество изображения для различных значений времени экспозиции.

Практическая значимость. Результаты исследований были применены при разработке тактико-технических требований к оптико-электронным системам, а также при разработке оптико-электронных систем на этапах эскизного и технического проектирования. Они показали согласованность результатов расчетов с результатами применения существующих систем.

Краснов А.М., Трегубенков С.Ю., Румянцев А.В., Хисматов Р.Ф., Шашков С.Н. Методика оценки эффективности оптико-электронных систем посредством аналитической модели. Функции порогового контраста и передачи модуляции // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2021. Т. 19. № 1. С. 45−44.  DOI: 10.18127/j20700814-202101-04

1. Driggers Ronald G., Friedman Melvin H., Nichols Jonathan. Introduction to Infrared and Electro-Optical Systems. Second Edition. Artech House, Boston, London. 2012.
2. Holst Gerald C. Electro-Optical Imaging System Performance, sixth edition. JCD Publishing and SPIE Press. 2017.
3. Holst Gerald C. Electro-Optical Imaging System Performance, second edition. JCD Publishing and SPIE Press. 2000. 
4. Hughes Rachel. Sensor model requirements for taws/irtss operation. Naval Postgraduate School. Monterey, California. 2007. 
5. Night Vision Thermal Imaging Systems Performance Model. User’s Manual & Reference Guide. U.S. Army Night Vision and Electronic Sensors Directorate. 2001.
6. Vollmerhausen Richard H., Jacobs Eddie. The Targeting Task Performance (TTP) Metric A New Model for Predicting Target Acquisition Performance. Modeling and Simulation Division Night Vision and Electronic Sensors Directorate. U.S. Army CERDEC, Fort Belvoir, VA 22060. Technical Report AMSEL-NV-TR-230.
7. Vollmerhausen Richard. Night vision integrated performance model: impact of a recent change on the model’s predictive accuracy // OPTICS EXPRESS. 2016. V. 24. № 21.
8. Vollmerhausen R.H., Jacobs E., Driggers R.G. New metric for predicting target acquisition performance // Opt. Eng. 2004. V. 43. № 11. Р. 2806–2818.
9. Preece B., Olson J., Reynolds J., Fanning J., Haefner D. Human vision noise model validation for the U.S. Army sensor performance metric // Optical Engineering. 2014. V. 53. № 6. Рaper 061712.
10. Barten Peter G.J. Evaluation of subjective image quality with the square-root integral method // Optical Society of America. 1990. V. 7. № 10/October. 
11. Lei F., Tiziani H. Modulation Transfer Function Obtained from Image Structures. In: Linkwitz K., Hangleiter U. (eds). High Precision Navigation. Springer, Berlin, Heidelberg. 1989.
12. Chrzanowski Krzysztof. Testing thermal imagers. Practical guidebook. Military University of Technology. Warsaw, Poland. 2010.