Условия испытания
Чтобы решить поставленную задачу, инженеры НПК «Фотоника» вооружились камерами собственного производства и провели испытания в условиях полуденного плотного тумана. Несмотря на относительно теплую ноябрьскую погоду (около 7 °C), влажность воздуха в Санкт-Петербурге варьировалась в диапазоне 94-96%, что свидетельствовало о появлении сплошной белой пелены и плохой горизонтальной видимости.
В рамках испытания были задействованы SWIR-камера FSM640, а также цветная камера FCM249С и низкоуровневая FC1280N, которые работают в широком спектральном диапазоне и обладают хорошим разрешением. Основными функциональными особенностями используемых камер являются умные алгоритмы локального контрастирования и DDE. Они позволяют получить четкое изображение исследуемого объекта с малозаметными невооруженному глазу деталями. Подробнее с параметрами используемых камер Вы можете ознакомиться в Таблице 1.
|
Параметры
|
FSM640
|
FCM249С  |
FC1280N 
|
| Спектр | 0,9 – 1,7 мкм (SWIR) |
0,4 – 0,65 мкм (цветная) 0,4 – 1,1 (ЧБ) |
0,4 – 1,1 мкм (ЧБ, Низкоуровневая) |
| Разрешение | 640 x 512 | 1920 x 1200 | 1280 x 1024 |
| Размер пикселя | 15 мкм | 5,86 мкм | 9,76 мкм |
| Алгоритмы |
Локальное контрастирование, DDE |
Локальное контрастирование, DDE |
Локальное контрастирование, |
Помимо камер, основополагающим элементом конструкции служил зеркально-линзовый объектив Computar VisWIR E3Z5H47MP-MPSW, предназначенный для работы в широком спектральном диапазоне от 400 до 1700 нм. Фокусное расстояние объектива может регулироваться в пределах 500 – 1300 мм, а его относительное отверстие – от F4.7 (широкое поле) до F11.8 (узкое поле).
Рисунок 1. – Объектив Computar VisWIR
Наблюдения проводились в рабочем пространстве компании, где было установлено оборудование в соответствующей конфигурации при открытом окне.
Результаты испытаний
Первоначально в качестве объекта исследования был выбран общественно-деловой комплекс «Лахта-центр», расположенный в 15,5 км от точки наблюдения. Съемка проводилась камерой FC1280N в условиях включенного и выключенного режима локального контрастирования, что позволило провести сравнительный анализ полученных изображений. Для повышения четкости был использован фильтр IR PASS, установленный в конструкцию объектива.
а) б) в)
Рисунок 2. – Изображение комплекса «Лахта-центр», полученное камерой FC1280N в различных режимах работы
Как можно увидеть из представленных изображений, самый четкий снимок получился при включенных режимах локального контрастирования (ЛК) и фильтра IR PASS, что демонстрируется на правой фотографии (рис.2в). Диаметрально противоположную картину демонстрировала камера при выключенных режимах ЛК и фильтра IR PASS (рис.2а) – здесь едва ли можно разобрать очертания здания и ближестоящих объектов.
Далее фокус камеры FC1280N был смещен на здание компании «OTIS», расположенной в 3 км от точки наблюдения.
Рисунок 3. – Изображение здания «OTIS», полученное камерой FC1280N в различных
режимах работы
Здесь также можно наблюдать улучшение качества изображений при изменении режимов работы камеры. При этом на правом нижнем снимке, который был сделан при одновременном включении режимов ЛК и IR PASS, четко различимо не только само здание, но и ванты внутригородской магистрали ЗСД.
Сравнивая изображения, полученные с камер FC1280N и FSM640 (SWIR), можно сделать вывод о более подходящих характеристиках последней модели для использования в сложных метеоусловиях. В отличие от низкоуровневой камеры, FSM640 (SWIR) позволяет делать четкие снимки с хорошо различимыми объектами даже в случае отключения режимов ЛК и фильтра IR PASS. В свою очередь, камера FC1280N предназначена для использования в условиях низкой освещенности в темное время суток и позволяет делать качественные снимки различных небесных светил на ночном небе.
Рисунок 4. – Сравнение изображений с камер FC1280N и FSM640 (SWIR), полученных в
стандартном режиме без включения ЛК и IR PASS
Аналогичная ситуация прослеживается и при наблюдении за Телевизионной башней, расположенной в 11,5 км от точки обзора. Невооруженным глазом видно, что качество изображения, полученного камерой FC1280N даже в условиях активизированных режимов ЛК и IR PASS (рис.5б), значительно уступает снимку, полученному FSM640 (SWIR) в стандартном режиме работы (рис.5в).
а) б) в)
Рисунок 5. – Сравнение изображений с камер FC1280N и FSM640 (SWIR), полученных в
стандартном режиме (а,в) и при включенных режимах ЛК и IR PASS (б)
Цветная камера FCM249С давала схожие результаты в сравнении с черно-белой камерой FC1280N. Так, в стандартном режиме работы, здание «Лахта-центр» практически неразличимо в условиях сильнейшего тумана и плохой видимости. После последовательного включения режимов ЛК и фильтра IR PASS изображение становится более четким с отдельно различимыми сооружениями. В дополнение к встроенным алгоритмам ЛК и DDE, данная камера также имеет возможность настройки яркости, контраста, коррекции экспозиции и режима работы АРУ, что существенно расширяет области ее применимости.
Рисунок 6. – Изображение комплекса «Лахта-центр», полученное камерой FCM249C
в различных режимах работы
Для сравнения всех трех используемых камер наши инженеры сделали фотографии «Лахта-центра» с настроенным режимом ЛК и фильтром IR PASS (рис.7).
Рисунок 7. – Изображение комплекса «Лахта-центр», полученное камерой FCM249C
в режиме работы с включенным ЛК и фильтром IR PASS
Из рисунка 7 видно, что максимально качественное изображение с четко очерченными силуэтами близлежащих объектов и зданий было получено SWIR-камерой FSM640.
Подводя итоги, хотелось бы отметить влияние различных режимов работы камер на качество конечного изображения. При этом SWIR-камера FSM640, являющаяся продуктом собственного производства НПК «Фотоника», продемонстрировала высокое качество съемки как в стандартном режиме работы, так и при включенных алгоритмах ЛК и фильтре IR PASS. Благодаря такой важнейшей особенности, камера FSM640 может стать отличным инструментом для решения множества задач, связанных с получением четких снимков в условиях ограниченной видимости.
