pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2020-11-3-245-254pimi-669Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsКонтраст изображения объекта, наблюдаемого в условиях задымления, при поляризационной фильтрации излучения, рассеянного частицами дымаContrast of Image of an Object Observed in Smoke Conditions using Polarizing Filtering of Radiation Scattered by Smoke ParticlesКицакА. И.KitsakA. I.

Адрес для переписки: А.И. Кицак – НИИ пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций МЧС Республики Беларусь, ул. Солтыса, 183а, г. Минск 220046, Беларусь e-mail: kitsak48@yandex.ru

kitsak48@yandex.ruНИИ пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики БеларусьБеларусьResearch Institute of Fire Safety and Emergencies of the Ministry for Emergency Situations of the Republic of BelarusBelarus202022092020113245254Copyright © Кицак А.И., 20202020Кицак А.И.Kitsak A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/669

Целью работы являлось исследование контраста изображения объекта, наблюдаемого в задымленной среде, с применением поляризационной фильтрации излучения, рассеянного частицами дыма в сторону наблюдателя, и сопоставление данного контраста с контрастом изображения, формируемого без фильтрации, для оценки возможности разработки комплекта оптических принадлежностей пожарного-спасателя, улучшающего видение объектов в условиях дымообразования при пожаре.

Достижение поставленной цели осуществлялось методом экспериментального моделирования процесса передачи изображений чёрно-белого объекта с резкой границей перехода чёрное / белое через различные типы аэрозолей дыма с применением поляризационной фильтрации излучения, рассеянного частицами дыма, и без фильтрации и оценке контрастов изображений.

Проведены исследования контрастов изображений для различных оптических плотностей дымов в двух схемах регистрации, когда приёмная оптическая система расположена вблизи источника подсветки объекта на расстоянии ≈ 150 мм от него, и когда она расположена на удалении от источника подсветки объекта на расстоянии ≈ 800 мм.

Установлено, что способ формирования изображения объекта с применением поляризационной фильтрации излучения помехи обратного рассеяния (ПОР) позволяет снизить скорость уменьшения контраста изображения с увеличением оптической плотности дыма в сравнении с регистрацией изображения без фильтрации ПОР. Существенная разница в контрастах изображений, регистрируемых с поляризационной отсечкой ПОР и в отсутствие фильтрации, наблюдается для «светлых» дымов (пиролиз древесины, тление хлопка) на средних удельных оптических плотностях дыма.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке оптических принадлежностей пожарного-спасателя для улучшения условий наблюдения объектов в неблагоприятных условиях видения: задымлении, парообразовании, тумане.

 

The aim of the work was to study the contrasts of the images of an object observed in a smoky environment, using polarizing filtering of radiation scattered by smoke particles towards the observer, and without filtering. Prospects for developing optical accessories for firefighters to improve the observation of objects in smoke were evaluated by comparing image contrasts.

The goal was achieved by experimentally simulating the process of transmitting images of a blackandwhite object with a sharp black/white transition boundary through various types of smoke aerosols using polarizing filtering of radiation scattered by smoke particles, and without filtering and evaluating image contrasts.

Studies of image contrasts for different optical densities of smoke in two registration schemes were performed, when the receiving optical system is located near the illumination source of the object at a distance of ≈ 150 mm from it, and when it is located at a distance from the illumination source of the object at a distance of ≈ 800 mm.

It is established that the method of forming the image of the object using polarization filtering of radiation backscattering (RBS) reduces the rate of image contrast reduction with an increase in optical smoke density compared to image registration without filtering (RBS).

A significant difference in the contrasts of images recorded with filtration (RBS) and in the absence of it is observed for "light" fumes (smoldering of wood, cotton) at average optical densities of smoke.

The results obtained can be used in the development of optical accessories for firefighter-rescuer to improve the conditions of observation of objects in adverse conditions of vision: smoke, vaporization, fog.

 

дымдальность наблюденияпомеха обратного рассеяния излученияконтраст изображенияполяризационная фильтрацияsmokerange of observationsthe backscattering of laser lightthe image contrastpolarization filteringReferencesТымкул, В.М. Оптико-электронные приборы и системы. Теория и методы энергетического расчета / В.М. Тымкул, Л.В. Тымкул. – Новосибирск: СГГА, 2005. – 215 с.Timkul V.M. Optiko-elektronnye pribory i sistemy. Teoriya i metody energeticheskogo rascheta. [Optoelectronic devices and systems. Theory and methods of energy calculation]. Novosibirsk, CGGA Publ., 2005, 215 p.Волков, В.Г. Активно-импульсные вертолетные очки ночного видения / В.Г. Волков // Вестник МГТУ имени Баумана. Серия «Приборостроение» – 2011. – С. 143–156.Volkov V.G. [The active ‒ pulses helicopter glasses of night viewing]. Vestnik MSTU imeni Baumana. Serya "Priborostroenie" [Bulletin of the Moscow state technical University. Bauman's. "Instrumentation" Series], 2011, pp. 143–156 (in Russian).Балоев, В.А. Анализ путей повышения эффективности наземных оптико-электронных комплексов наблюдения / В.А. Балоев [и др.] // Оптический журнал. – 2012. – Т. 79, № 3. – С. 22–32.Baloev V.A. [The analysis of ways to improve the effectiveness of overhead ‒ based optical-electronic surveillance systems]. Opticheskii jurnal [Journal of optical], 2012, vol. 79, no. 3, pp. 22–32 (in Russian).Christopher, E. Combination head-protective helmet and thermal imaging apparatus. Patent EP0622030B1, pabl. data 21.05.1997.Christopher E. Combination head-protective helmet and thermal imaging apparatus. Patent EP0622030B1, pabl. data 21.05.1997.Kim Myung-hwan Smart fire fighting helmet. Patent KR101103516B1, pabl. data 06.01. 2012.Kim Myung-hwan Smart fire fighting helmet. Patent KR101103516B1, pabl. data 06.01. 2012.Gilles Basson Gallet Sa Protective helmet and means for connection of an accessory. Patent CA2382804C, pabl. data 05.01.2010.Gilles Basson Gallet Sa Protective helmet and means for connection of an accessory. Patent CA2382804C, pabl. data 05.01.2010.Козлов, В.С. Исследование оптических свойств и дисперсного состава древесных дымовых аэрозолей / В.С. Козлов, М.В. Панченко // Физика горения и взрыва. – 1996. – Т. 32, № 5. – С. 122–133.Kozlov V.S., Panchenko M.V. [The investigation of optical properties and dispersed composition of wood smoke aerosols]. Fizika gorenya i vzriva [Phisics of combustion and explosion], 1996, vol. 32, no. 5, pp. 122–133.Агабеков, В.Е. Пленочные поляризаторы для жидкокристаллических устройств отображения информации / В.Е. Агабеков, Н.Г. Арико, Н.А. Иванова // Вести НАН Беларуси. Сер. хим. наук. – 2002. – № 4. – С. 98–112.Agabekov V.E., Ariko N.G., Ivanova N.A. [Film polarizer’s for liquid crystal display devices]. Vesti NAN Belarus. Ser. Him. Nauk [Vesti NAN of Belarus. Chem. Scien. Ser.], 2002, no. 4, pp. 98–112 (in Belarus).Сушко, Н.И. Получение и оптические свойства поляризационных пленок на основе нанокомпозитов поливиниловый спирт-гетерополикислота / Н.И. Сушко, С.А. Загорская, Т.В. Шевченко, О.И. Третинников // Полимерные материалы и технологии. – 2016. – Т. 2. – № 3. – С. 30–34.Suchko N.I, Zagorskaya S.A., Shevchenko T.V., Tretinnikov O.I. [Preparation and optical properties of polarizing films based on nanocomposites polyvinyl alcohol-heteropolyacid]. Polimernye materialy i tekhnologii [Polymer materials and technologies], 2016, vol. 2, no. 3, pp. 30–34 (in Belarus).Григорьевский, В.И. Устранение помехи обратного рассеяния лазерного излучения в квазинепрерывных лидарах / В.И. Григорьевский, Я.А. Тезадов, А.В. Элбакидзе // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2018. – Т. 15, № 1. – С. 71–74.Grigor’evski V.I., Tezadov Y.A., Elbakidze A.V. [The elimination of the interference of backscattering of laser radiation in quasicontinous lidar]. Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [Modern problems of remote sensing of the Earth and space], 2018, vol. 15, no. 1, pp. 71–74 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.