Тест-объект для контрольно-калибровочного полигона оптико-электронных систем

Техническое решение относится к фотометрии, и может быть использовано при оценке оптико-электронных систем (ОЭС) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в условиях открытых полигонов.
Для определения пространственно-частотных характеристик ОЭС ДЗЗ используются различные миры (штриховые, радиальные) и объекты заданной конфигурации. Радиометрические характеристики ОЭС ДЗЗ определяются при использовании полей яркости заданных размеров. Входные сигналы ОЭС ДЗЗ от тест-объектов представляют отраженное от них излучение внешних источников (Солнца и т.п.). Спектральные коэффициенты отражения тест-объектов определяют спектральные диапазоны входных сигналов ОЭС ДЗЗ.
Известны и используются тест-объекты для экспериментальной оценки качества систем ДЗЗ, которые основаны на использовании различных материалов и покрытий (красок), например, в патентном документе CN 104677598, публикация 2015 г., Академия оптоэлектроники Китайской академии наук, описан тест-объект - площадка из натурального гравия; известны тест-объекты, основанные на использовании масляных красок: светлой с наполнителем из алюминиевой пудры и темной (см. патент на изобретение RU 2293960, публикация 2007 г., ЛИИ им. М.М. Громова). Очевидно, что создание подобных тест-объектов, трудоемко и требует значительных финансовых затрат при их изготовлении и для поддержания работоспособности. Подобные покрытия крайне восприимчивы к воздействию осадков и обладают неравномерной спектральной характеристикой, в том числе в диапазоне оптического излучения от 360 до 400 нм.
Проблема значительных финансовых затрат на изготовление и поддержание частично разрешена в конструкции тест-объекта - фотограмметрической миры для создания тестовых снимков земной поверхности с целью оценки разрешающей способности и калибровки аппаратуры ДЗЗ из патента на изобретение RU 2457435, публикация 2012 г., МИИГАиК. Здесь используют изготовленную из ткани или пленки плоскую накладку с изображением радиальной миры, данная накладка крепится съемно на надувной тороидальной камере из эластичного материала. Данный тест-объект относительно прост в изготовлении и эксплуатации. Однако не решена проблема восприимчивости к воздействию осадков, зависящая в первую очередь от технологии нанесения изображения миры на плоскую накладку. Аналогично не решена проблема неравномерной спектральной характеристики.
Предложенное решение позволит преодолеть взаимосвязанные между собой технические проблемы: зависимость качества использования тест-объекта от воздействия окружающей среды, в первую очередь, осадков, и необходимость обеспечения технологичности и качества изготовления самого объекта. Предложенный тест-объект для контрольно-калибровочного полигона ОЭС характеризуется простотой и технологичностью изготовления, при этом простота и технологичность изготовления обеспечит его высокие эксплуатационные качества, то есть позволит использовать миру практически при любых погодных условиях.
Предложен плоский по форме тест-объект для контрольно-калибровочного полигона оптико-электронных систем, изготовленный из гибкого материала малой (<5 мм) толщины из нескольких частей. В качестве материала выбирают нетканый материал из полимерных нитей изготовленный по технологии спанбонд и известный под названием «Агроспан». Части из материала белого цвета нашиты на поверхность - подкладку из материала черного цвета. Тест-объект представляет собой радиальную или штриховую миру.
Техническое решение проиллюстрировано чертежами:
фиг. 1 - раскройка темного и светлого поля яркости;
фиг. 2 - радиальная мира;
фиг. 3 - штриховая мира для систем высокого разрешения;
фиг. 4 - штриховая мира для высокодетальных систем.
Тест-объект для контрольно-калибровочного полигона ОЭС может быть изготовлен и применен следующим образом
Тест-объекты изготавливают сшивкой частей (кусков, деталей) из текстильного материала «Агроспан». Одной из особенностей материала «Агроспан» является пропитка ультрафиолетовыми (УФ) стабилизаторами, обеспечивающими прочностные свойства ткани под воздействием солнечного излучения, перепадов температуры и т.п. Черный материал «Агроспан» обладает массой поверхностного слоя 60 г/м. Добавка технического углерода окрашивает материал в черный цвет. Благодаря наличию технического углерода материал обладает малым спектральным коэффициентом отражения - 0,03 в спектральном диапазоне от 350 до 2500 нм.
В белый укрывной материал «Агроспан» также вносят УФ стабилизатор, что создает рассеянный свет и повышает долговечность. Спектральный коэффициент отражения около 0,3 в спектральном диапазоне от 350 до 2300 нм. Спектральный коэффициент отражения пропорционален массе поверхностного слоя.
Тест-объекты для контрольно-калибровочных полигонов ОЭС изготавливают из черного материала, на который в заданных участках нашивают белый материал, что обеспечивает отражение падающего излучения только от белого материала (без черной подкладки возможно дополнительное отражение излучения от поверхности, на которой располагается тест-объект). Очевидна быстрота и качество изготовления тест-объекта из доступного легко раскраиваемого и сшиваемого материала.
Изготовление тест-объекта, сшитого из отдельных частей, а также возможность выбора материала для соединения сшивкой, обеспечит достаточную стойкость к воздействиям окружающей среды. В результате тест-объект будет обладать свойствами диффузного отражения падающего излучения и постоянными характеристиками отражения по всей площади.
Малая плотность используемых материалов позволяет создавать тест-объекты большой площади (фиг. 1-4). Например, на (фиг. 1) материал черного поля яркости размером ~30×30 м имеет массу около 900⋅60=54000 г. Материал светлого поля яркости размером ~30×30 м имеет массу около 2⋅900⋅60=108000 г, поскольку белый материал нашивается на черный. Подобные массогабаритные характеристики позволяют создать передвижные развертываемые тест-объекты (радиальная мира - фиг. 2, штриховые миры - фиг. 3, 4), обладающие высокой прочностью и устойчивостью к внешним механическим и климатическим воздействиям.
Таким образом, предложен тест-объект для контрольно-калибровочного полигона ОЭС, характеризующийся простотой и технологичностью изготовления, при этом простота и технологичность изготовления обеспечивает высокие эксплуатационные качества практически при любых погодных условиях.