Harnessing Optical Imaging Limit through Atmospheric Scattering Media

要約

光学システムによる大気散乱媒体を介した微光天体の記録と識別は、基本的に興味深いものであり、技術的に重要です。
この研究では、ターゲットの特性、大気の影響、イメージング システム、デジタル処理、および視覚認識からの寄与を組み込んだ包括的なモデルを導入し、幾何学的イメージングの究極の知覚限界、特に可視距離の境界における角度解像度を評価します。
このモデルにより、従来の画像記録、処理、知覚の有効性を再評価し、大気媒体における画像認識能力を制約する制限要因を分析することができます。
シミュレーションは、霧室および屋外設定で測定された実験結果と比較されました。
結果は、解析と実験との間の一般的な良好な一致を明らかにし、散乱媒体における光学イメージングの物理的限界を利用する方法を指摘している。
この研究の直接の応用は、マルチフレーム平均化によるノイズ低減により画像範囲を 1.2 倍拡大することであり、これにより大気中での光学イメージングの能力が大幅に向上します。

要約(オリジナル)

Recording and identifying faint objects through atmospheric scattering media by an optical system are fundamentally interesting and technologically important. In this work, we introduce a comprehensive model that incorporates contributions from target characteristics, atmospheric effects, imaging system, digital processing, and visual perception to assess the ultimate perceptible limit of geometrical imaging, specifically the angular resolution at the boundary of visible distance. The model allows to reevaluate the effectiveness of conventional imaging recording, processing, and perception and to analyze the limiting factors that constrain image recognition capabilities in atmospheric media. The simulations were compared with the experimental results measured in a fog chamber and outdoor settings. The results reveal general good agreement between analysis and experimental, pointing out the way to harnessing the physical limit for optical imaging in scattering media. An immediate application of the study is the extension of the image range by an amount of 1.2 times with noise reduction via multi-frame averaging, hence greatly enhancing the capability of optical imaging in the atmosphere.

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