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Metadata

%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/jeferson/2003/06.05.09.51
%2 sid.inpe.br/jeferson/2003/06.05.09.51.53
%A Derenne, Maurício,
%T Caracterização de um sistema imageador infravermelho termal através de suas resoluções espacial e radiométrica
%D 2002
%E Lorenzzetti, João Antonio (presidente),
%E Setzer, Alberto Waingort (orientador),
%E Valeriano, Dalton de Morissson,
%E Selingardi, Mario Luiz,
%E Ghizoni, Cezar Celeste,
%8 2002-10-09
%J Characterization of a thermal infrared line scanner trough its spatial and radiometric resolutions
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K imageadores infravermelho, função de transferência de modulação, razão sinal, ruído, função de espalhamento pontual, infrared scanners, modulation transfer function, signal to noise ratios, point spread functions.
%X A faixa espectral do infravermelho termal para sensores aerotransportados ainda é pouco explorada no País. O Instituto de Estudos Avançados (IEAv) do Centro Técnico Aeroespacial (CTA) desenvolveu o Sistema Imageador Infravermelho Termal (SISIMI), um sensor-protótipo termal aerotransportado que opera na faixa de 8 a 12,5 µm e com imageamento por varredura rotatória de 720 linhas/s. O objetivo desta dissertação é caracterizar o SISIMI através da determinação das suas resoluções espacial e radiométrica. A resolução espacial efetiva (EIFOV) foi calculada pelo levantamento da Função de Transferência de Modulação (MTF), enquanto a radiométrica foi determinada pelo cálculo da Diferença de Temperatura Equivalente ao Ruído (NETD). Foram realizados experimentos no Laboratório de Sensores Ópticos do INPE e em campo, com voos para aquisição de imagens. Para a determinação da MTF em laboratório, utilizou-se um colimador com fendas para simular a função impulso na entrada, e obter a Função de Espalhamento Pontual (FEP) na saída. A Transformada de Fourier da FEP determinou a MTF do sensor. Na determinação da NETD, o SISIMI foi colocado em bancada para imagear três recipientes contíguos contendo água limpa, simulando corpo negro. Aplicando-se uma diferença de temperatura entre alvo (recipiente central) e fundo (recipientes laterais), mediu-se a tensão pico-a-pico do sinal e, vedando-se a entrada óptica do sensor, mediu-se a tensão "rms" do ruído. A curva de MTF de campo foi obtida por meio da simulação da função impulsiva em sobrevoo, com imageamento de tiras de alumínio polidas sobre lona plástica preta, e explorando-se suas propriedades de emissividade. Para levantamento da NETD, a lona foi o alvo e o concreto do pátio de estacionamento de aeronaves serviu de fundo uniforme. A partir dos resultados encontrados em três níveis (teórico, laboratório e campo), foi feita a análise da consistência dos valores levantados e determinadas as resoluções do protótipo do SISIMI disponível para testes: EIFOV = 12,6 ± 0,4 mrad, NETD = 1,2 ± 0,2 K. Estes valores refletem as deficiências do imageador, mas são compatíveis para um protótipo da década de 80. São propostas modificações no sensor a fim de melhorar o desempenho e a qualidade da imagem, como por exemplo alinhamento do sistema óptico e reforço na blindagem metálica do motor do prisma e na fiação por onde passa o sinal elétrico. Recomenda-se o uso do SISIMI tanto em aplicações militares como em pesquisas ambientais. ABSTRACT: The thermal infrared spectral bands in airborne sensors are still little explored in Brazil. The Institute of Advanced Studies (IEAv) at the Aerospace Technical Center (CTA) developed the Thermal Infrared Imaging System (SISIMI), an aerial surveillance prototype sensor operating in the 8 to 12.5 um band with a rotating imaging scanner of 720 lines/s. The objective of this dissertation is to characterize the SISIMI trough its spatial and radiometric resolutions. The Effective Instantaneous Field of View (EIFOV) was calculated with the Modulation Transfer Function (MTF), while the radiometric resolution was determined with the estimate of the Noise Equivalent Temperature Difference (NETD). The experiments were conducted at INPE?s Optical Sensors Laboratory and in the field with image acquisition flights. For the MTF determination in the laboratory, a collimator with slits was used to simulate the inpulse function and to obtain the output Point Spread Function (PSF). The PSF Fourier Transform determined the sensor MTF. In the NETD estimate, the SISIMI was placed at a bench to image three ontiguous recipients with clean water, thus simulating a black body. The peak-to-peak signal tension was measured by the application of a temperature difference between the target (central recipient) and the background (side recipients) and the "rms" noise tension was measured after the sealing of the optical aperture of the sensor,. The field MTF curve was obtained through the impulse function simulation in an airplane pass, when polished aluminum stripes were placed over a thick black plastic sheet, and the emissivity properties were also investigated. To obtain the NETD in the field, the plastic canvas became the target and the airfield concrete parking lot was the constant background. Based on the results found at three levels (theoretical, laboratory and field) an analysis of the consistency of the values obtained was made and the resolutions of the SISIMI prototype were determined: EIFOV = 12.6 ± 0.4 mrad, NETD = 1.2 ± 0.2 K. These values indicate limitations in the imager but are compatible with a prototype from the 80s?. Modifications are proposed in the sensor to improve the performance and quality of the images, such as an alignment of the optical system, reinforcement of the metallic shield of the prism?s motor and in the cabling that conducts the electric signals. The use of the SISIMI is suggested in military applications as well as in environmental research.
%P 129
%@language pt
%9 Dissertação (Mestrado em Sensoriamento Remoto)
%3 publicacao.pdf


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