ПОДАВЛЕНИЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ПРИ НАБЛЮДЕНИИ ОТДАЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

В Лаборатории быстропротекающих процессов в звездах ГАО НАН Украины разработаны и

реализованы методы восстановления изображений, снятых сквозь турбулентную атмосферу.

Можно улучшить качество изображения близкое к теоретическому пределу разрешения для

площадки изопланатизма размером от нескольких до нескольких десятков угловых секунд как

для астрономических задач (что проше), так и для прикладных целей, при наблюдениях на

горизонтальных трассах (что сложнее).

Разработка содержит ряд ноу-хау. Учтем, в мире нет готовых изделий такого класса. Есть

военные разработки в США, РФ, опыт работ в Кембриджском университете, секретные

разработки в некоторых странах.

Для разработки такого прибора (пилотный проект, опытный образец) нужен старт-ап. Как бы

это делалось в развитой стране:
= Малый телескоп профессионального качества (Такахаши) - $7000
= Монтировка с АйПи адресом (Paramount) - $9000
= Два фотоприемника, дневной и ночной - $4000
(Современные ночные видимого диапазона с чувствительностью около миллионной доли

люкса видят ночью как днем)
= Специализированные микрокомпьютеры для управления фотоприемниками и прибором -

$1000
= Материалы, оборудование - $10000
= Программист высокого класса для программ реального времени, 6 месяцев - $20000
= Два инженера, механика, электроника - $20000
= Менеджер проекта - $10000
= Принсипал инвестигейтор $15000
= ИТОГО $96000
Это немного для опытного образца. Серийный экземпляр будет $40000 - 50000.

Что имеем:
= Скрытный пассивный, не обнаруживающий себя наблюдательный пункт.
= Видит днем и ночью на 1 - 2 км с разрешением 1 см.
= На 10 и более км с разрешением 10 - 15 см.
= Реакция - секунды.

Немного науки.

Существует математическая модель турбулентности атмосферы, разработанная академиком

Колмогоровым.
Турбулентность вызывает низкочастотные сдвиги изображений, которые можно устранить

корреляционной обработкой.
Высокочастотные и маломасштабные колебания изображений устраняют цифровой

фильтрацией в частотной области, используя преобразование Фурье.
Сдвинутые и отфильтрованные кадры складывают. При этом можно восстановить резкость

изображения близкую к теоретическому пределу для площадки в 15 – 25 см на расстоянии

одного км и обратно пропорционально на больших расстояниях.

Как это делается.

Ведется видеосъемка с частотой 100 и более кадров в секунду, чтобы избежать «смазов»

изображений.
Оптика и фотоприемник должны обеспечивать теоретическое разрешение около 1 угловой

секунды (это полсантиметра на расстоянии 1 км). Турбулентность ухудшает разрешение на

горизонтальных трассах до 5 – 20 угловых секунд (два – десять см на расстоянии 1 км).
Оцифрованные (12 – 14 двоичных разрядов) изображения путем сложной математической

обработки в реальном времени в принципе позволяют добиться близкой к теоретическому

пределу резкости изображения с задержкой около 1 секунды. На площадке 15 – 25 см на

расстоянии 1 км.

Лаборатория ШПЗ

09.09.2017

Смотри презентацию в приложении.