Проблемы регистрации малоконтрастных изображений

В прикладных задачах часто возникает необходимость обработки малоконтрастных и предельно малоконтрастных изображений. В этом случае параметры камер (в первую очередь фотоприемных матриц) уже нельзя считать идеальными, поскольку эти параметры влияют самым существенным образом на алгоритмы обработки изображений. Примером таких задач является наблюдение, обнаружение, распознавание и локализация объектов, расположенных близко к линии горизонта. Наблюдение может осуществляться как с борта летательных аппаратов в атмосфере Земли, так и из космоса. В обоих случаях длина оптических трасс в атмосфере достигает значительных величин. В результате этого, во-первых, оптическое излучение от объекта претерпевает значительное (до нескольких порядков) поглощение и рассеивание главным образом на аэрозольных частицах атмосферы. Во-вторых, это излучение маскируется рассеянным на все тех же аэрозольных частицах излучением Солнца, а в некоторых случаях — излучением, отраженным от Земли.
Анализ работы камер производился на примере ПЗС камеры Meade DSI Pro SONY ExView HAD™ Monochrome CCD 510x492 и объектива Мир-20 (F20 mm, 1:3,5), использованных ранее для съемке линии горизонта. Проводилась съемка с разными величинами длительности экспозиции сферы Ульбрихта, обеспечивающей изотропное освещение входной апертуры объектива, а так же съемка при закрытой крышке объектива. Для оценки температурного дрейфа параметров ПЗС матрицы проводилась съемка достаточно длительных серий снимков.
Анализ снимков показал наличие градиентов на матрице, наличие микрозагрязнений на прозрачном окне корпуса матрицы. Градиенты яркости на матрице могли быть вызваны как градиентами температуры, так и падением эффективности переноса зарядов при малых величинах зарядовых пакетах. Указанная матрица имеет чересстрочное считывание и анализ изображений показал, что четные и нечетные строки неидентичны. Причем автокорреляционная функция изображений зависела от времени экспозиции и в некоторых режимах сильно менялась от кадра к кадру. Закон распределения яркости пикселей изображения также сильно зависел от времени экспозиции (особенно при съемке темновых кадров с закрытым объективом). Это выражалось в интенсивности и количестве аномальных значений яркости (выбросов) по полю кадра.