ГЛАВА 1. ИЗОБРАЖЕНИЕ

§ 1.1. Электромагнитное излучение как переносчик информации

Основным назначением телевизионных систем является формирование изображения передаваемых сцен в реальном времени или с использованием видеозаписи, как правило, на значительном от них расстоянии. Вместе с тем телевизионные методы широко используются в системах анализа изображений с целью извлечения полезной информации об изучаемых объектах или процессах.

Наиболее привычным для человека носителем информации об окружающем его мире является видимое излучение (область спектра электромагнитных колебаний с длиной волны X от 380 до 760 нм, непосредственно воспринимаемых глазом). С помощью зрительной системы человек получает наибольший (до 80%) объем информации из внешнего мира. «Соседние» участки спектра - инфракрасный (760—104 нм), ультрафиолетовый (5—380 нм), а также рентгеновский (0,01-5,00 нм) и др., как известно, также несут существенную информацию об окружающих предметах и протекающих процессах, но она не может быть непосредственно зарегистрирована глазом. Для этих целей используют различного рода преобразования невидимого изображения в видимое — визуализацию невидимых изображений. Такое функциональное назначение ТВС стало одним из важнейших в настоящее время.

В качестве примера ТВС рассмотрим систему, назначением которой является формирование изображения передаваемой сцены, предназначенного для восприятия человеком. Функциональная схема подобной ТВС приведена на рис. 1.1. Источник света (И) освещает передаваемую сцену световым потоком

Отраженный световой поток Ф оказывается сложной функцией координат х, пространства объектов, длины волны излучения и времени . С помощью объектива Об формируется изображение передаваемой сцены — распределение освещенности в координатах пространства изображения. Это изображение является входным сигналом ТВС. С помощью фотоэлектрического преобразователя оно преобразуется в электрический сигнал (сигналы). Этот сигнал после обработки и усиления поступает в канал связи (радиоканал, кабельная линия связи и т. п.). С выхода канала связи сигнал после дополнительной обработки и усиления поступает на электронно - лучевую трубку

ЭЛТ. На экране ЭЛТ (кинескопа) воспроизводится изображение передаваемой сцены.

Для синхронной работы всех узлов системы используется генератор синхронизирующих сигналов — синхрогенератор (СГ), а для отклонения электронных пучков ФЭП и ЭЛТ в системе применены генераторы развертки (ГР).

Таким образом, в рассматриваемой системе, как и в любой другой, предназначенной для передачи информации, предусматривается наличие носителя информации, в параметрах которого закодировано сообщение о передаваемой сцене.

Рис. 1.1. Функциональная схема ТВС

Телевизионная система является сложной многозвенной системой передачи информации, сигнал которой на различных участках может иметь различную физическую природу (световое излучение, поток электронов и др.).

Какие параметры сигнала — носителя информации можно использовать для передачи сообщений в ТВС? Это может быть видимое излучение — белый свет с равномерным или близким к нему распределением мощности по спектру излучения. Как известно, белый свет может быть представлен в виде суммы большого числа монохроматических составляющих со случайными амплитудами, частотами, фазами, направлениями распространения и поляризацией. Хотя использование этого излучения ограничено вследствие случайности его параметров, однако и в этом случае можно проектировать достаточно эффективные ТВС, основанные на модуляции таких параметров, как амплитуда излучения и его спектральный состав.

Для каждого конкретного момента времени реакция ФЭП на воздействующее излучение описывается зависимостью его выходного сигнала от функции распределения мощности излучения с учетом спектральной чувствительности

где с — постоянный коэффициент, определяющий чувствительность ФЭП; — диапазон спектральной чувствительности.

Выходной сигнал большинства ФЭП, как и реакция зрительной системы человека (ощущение), может быть определен соотношением (1.1) при соответствующей спектральной чувствительности Для глаза это спектральная чувствительность или кривая относительной видности Ощущение оказывается пропорциональным воздействующему световому потоку.