Основы выбора наблюдательных оптико-электронных систем

Применение тепловизионного оборудования в системах наблюдения позволяет существенно повысить эффективность последних. Тепловизор позволяет наблюдать перемещение людей и автомобилей в условиях, когда обычная видеокамера становится неэффективной. Кроме того, тепловизор по­зволяет обнаруживать цели на значительном удалении, даже при использовании нарушителем маскировочных средств.

Эффективность обнаружительных способностей наблюдательных оптико-электронных систем (ОЭС), повышается за счет применения принципа мультисенсорной интеграции.

В качестве основы системы необходимо выбрать тепловизионный и видимый каналы, т.к . в наблюдательной системе, они по функциональным возможностям могут как взаимодополнять друг друга, так и взаимно компенсировать в различных условиях окружающей среды.

Изображения в видимом диапазоне спектра хорошо поддаются расшифровке и идентификации объектов, показывая наилучшие результаты при высокой естественной освещенности. При этом видеокамеры не эффективны в темное время суток и при сильных атмосферных помехах. Также, при маскировке объектов, в первую очередь это касается мероприятий по визуальной маскировке — уменьшению контраста по отношению к фону и искажению визуального облика объектов в видимом диапазоне.

Особенности тепловизионного и видимого каналов

При выборе оборудования необходимо учесть  воздействия внешних факторов для прогнозирования обнаружительных характеристик ОЭС в реальных условиях.

Основное назначение ОЭС — обнаружение и идентификация объектов. Таким образом, критерии эффективности наблюдательных систем должны отражать их способность обнаруживать и идентифицировать цели в реальных условиях при существующих объективных ограничениях.

Тепловизионные приборы не чувствительны к визуальной маскировке целей и низкой освещенности области, а также отличаются пониженной чувствительностью к атмосферным помехам типа: тумана, дымки и т.п. При этом, в ясную солнечную погоду эффективность применения тепловизионных наблюдательных приборов снижается, из-за нагрева фоновых объектов (камни, деревья, металлические конструкции и т.д.)  на солнце и вследствие этого повышается неравномерности температурного поля.

Основными параметрами  цели для тепловизора являются:

- размер изображения цели, который выражается в количестве пикселей на минимальный размер цели;

- степень контрастности цели относительно фона;

- степень неравномерности фона.

При выборе тепловизора необходимо знать, какая у него дальность действия. И для  расчета  дистанции, вероятности обнаружения, распознавания и идентификации цели, используется такой параметр как Критерий Джонсона. При этом учитываются только геометрические характеристики цели и в большинстве случаев он не применим к реальным условиям, и дает завышенные показатели по сравнению с реально достижимыми.

Так же необходимо получить и учесть расчетные и экспериментальные данные, касающиеся оценки возможности обнаружения и идентификации объектов с помощью тепловизионных и телевизионных систем при различных внешних условиях.

Обнаружение – определяет факт наличия объекта в поле зрения, при этом его размеры на экране  не менее полутора пикселей.

Распознавание -  значит классифицировать объект по типу. То есть оператор должен мгновенно определить кто попал в кадр: человек, автомобиль или животное. Для этого считается достаточным, чтобы размер объекта составлял не менее 6 пикселей.

Идентификация – понятие, которое часто используется военными, чтобы отнести объект к «своим» или «чужим». Для идентификации цели, ее критический размер должен быть не менее 12 пикселей.

Для получения приближенных к реальности критериев необходимо учитывать планируемые условия использования наблюдательных систем, в частности параметры цели, параметры местности, климатические и погодные условия, возможность маскировки и использования укрытий и т.п.

Для повышения эффективности наблюдательной системы необходимо обеспечить высокое разрешение изображения, широкий угол обзора, использование дополнительных функций, например стабилизация изображения.

Например, при размещении тепловизора на катере или мало­тоннажном судне:
- применяется механическая и/или электронная стабилизация изобра­жения;
- количество кадров в секунду – не менее 25, что предотвращает, при быстром дви­жении катера, сложность восприятия наблюдаемой картины;
- широкий угол наблюдения

Также необходимо учитывать температуру предполагаемых наблюдаемых объектов, так и температуру фоновых предметов, от этого будет зависеть выбор диапазона чувствительности тепловизоров, в данном случае целесообразно учитывать два значения температуры:

600ºС - максимальная температура выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (иногда до таких температур могут нагревать выхлопные патрубки транспортных средств и отдельные детали двигателя).

32ºС - температура наружных кожаных покровов человека. 

Таким образом, проанализировав все вышеизложенное, мы получаем ряд условий, которые необходимо учесть при выборе ОЭС.

1. Наблюдательные приборы, работающие в разных спектральных диапазонах, в одинаковых условиях имеют разную чувствительность к мешающим факторам.
2. Туман и облака рассеивают ИК излучение от объектов и дальность действия тепловизора снижается, но например дождь на дальность действия не влияет;
3. ИК системы нельзя рассматривать как системы, способные работать одинаково эффективно при любых погодных условиях, необходимо определить, для решения каких конкретных задач планируете их использовать;
4. Рекомендуется рассмотреть установку дополнительного оборудования для повышения эффективности ОЭС.