Tính toán thiết kế và chế tạo hệ quang trộn ảnh kết hợp khuếch đại ánh sáng yếu và ảnh nhiệt

Tóm tắt: Trộn ảnh đang là xu thế phát triển nóng cho các thiết bị quang điện tử trong những năm gần đây trên thế giới, được dự báo đây sẽ là xu hướng chủ đạo trong những năm tới đây cho các khí tài quang điện tử ở nước ta. Thực hiện trộn ảnh để kết hợp tính năng ưu việt giữa khí tài ảnh nhiệt là khả năng phát hiện mục tiêu và khả năng phân biệt mục tiêu với phông nền tốt, với những ưu điểm của khí tài khuếch đại ánh sáng yếu là độ chi tiết hình ảnh cao sẽ cho kết quả quan sát trộn ảnh tổng hợp được các ưu điểm nêu trên. Trong bài báo này, nhóm tác giả đã thực hiện tính toán thiết kế hệ quang chiếu ảnh tổng hợp chùm tia và chế thử mô đun trộn ảnh quang học giữa khuếch đại ánh sáng yếu và ảnh nhiệt. Qua quá trình thử nghiệm quan sát thực tế đã làm sáng tỏ tính ưu việt của khí tài trộn ảnh quang học và chứng minh tính khả thi trong việc tiến tới làm chủ công nghệ và thiết kế, chế tạo các khí tài trộn ảnh quang học ứng dụng trong quân đội.

pdf10 trang | Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 208 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tính toán thiết kế và chế tạo hệ quang trộn ảnh kết hợp khuếch đại ánh sáng yếu và ảnh nhiệt, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Kỹ thuật Điện tử – Vật lý – Đo lường N. A. Tuấn, , H. C. Nguyên, “Tính toán thiết kế ánh sáng yếu và ảnh nhiệt.” 212 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ QUANG TRỘN ẢNH KẾT HỢP KHUẾCH ĐẠI ÁNH SÁNG YẾU VÀ ẢNH NHIỆT Nguyễn Anh Tuấn*, Nguyễn Vĩnh Sửu, Phạm Đình Quý, Hà Công Nguyên Tóm tắt: Trộn ảnh đang là xu thế phát triển nóng cho các thiết bị quang điện tử trong những năm gần đây trên thế giới, được dự báo đây sẽ là xu hướng chủ đạo trong những năm tới đây cho các khí tài quang điện tử ở nước ta. Thực hiện trộn ảnh để kết hợp tính năng ưu việt giữa khí tài ảnh nhiệt là khả năng phát hiện mục tiêu và khả năng phân biệt mục tiêu với phông nền tốt, với những ưu điểm của khí tài khuếch đại ánh sáng yếu là độ chi tiết hình ảnh cao sẽ cho kết quả quan sát trộn ảnh tổng hợp được các ưu điểm nêu trên. Trong bài báo này, nhóm tác giả đã thực hiện tính toán thiết kế hệ quang chiếu ảnh tổng hợp chùm tia và chế thử mô đun trộn ảnh quang học giữa khuếch đại ánh sáng yếu và ảnh nhiệt. Qua quá trình thử nghiệm quan sát thực tế đã làm sáng tỏ tính ưu việt của khí tài trộn ảnh quang học và chứng minh tính khả thi trong việc tiến tới làm chủ công nghệ và thiết kế, chế tạo các khí tài trộn ảnh quang học ứng dụng trong quân đội. Từ khóa: Trộn ảnh quang học; Tổng hợp chùm tia; Khuếch đại ánh sáng yếu; Ảnh nhiệt. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trộn ảnh - fusion imaging đang là một xu hướng phát triển nóng trong lĩnh vực quan sát, ngắm bắn đêm hiện nay, nó đã và đang được nghiên cứu phát triển để trở thành tiêu chuẩn mới đối với các hoạt động tác chiến ban đêm [1, 2]. Với công nghệ trộn ảnh, các thiết bị quan sát đêm đã đạt được những tính năng vượt trội trên cơ sở kết hợp khả năng phát hiện mục tiêu ở cự ly xa của công nghệ ảnh nhiệt với khả năng phân biệt, nhận dạng mục tiêu, độ chi tiết hình ảnh địa hình, địa vật của công nghệ khuếch đại ánh sáng yếu (KĐASY). Chính vì thế, các dòng thiết bị quan sát đêm này đã đáp ứng được yêu cầu trong các điều kiện tác chiến đêm hiện đại, đặc biệt phù hợp với điều kiện tác chiến trong thành phố, thị xã nơi có phông nền hỗn tạp nhiều bóng che, hay trong rừng rậm, rừng nhiệt đới nhiều sương mù như ở nước ta. Một số nhược điểm của KĐASY là chịu nhiều ảnh hưởng của điều kiện chiếu sáng từ môi trường, cũng như khó quan sát các mục tiêu bị bóng che, che khuất hay các mục tiêu hòa lẫn với phông nền (mục tiêu được ngụy trang). Những nhược điểm này lại hoàn toàn không tồn tại với thiết bị ảnh nhiệt [2], như hình 1. a. Quan sát mục tiêu nguồn sáng mạnh. b. Quan sát mục tiêu bị bóng che. Hình 1. Sự khác biệt giữa KĐASY và ảnh nhiệt trong một số trường hợp. Có thể thấy rằng, những nhược điểm cơ bản của thiết bị KĐASY được thiết bị ảnh nhiệt khắc phục triệt để. Trên cơ sở công nghệ trộn ảnh fusion imaging, hai công nghệ này sẽ bổ trợ bổ sung cho nhau, ưu điểm của công nghệ này sẽ bù đắp cho nhược điểm của công nghệ kia tạo nên một thiết bị với nhiều tính năng ưu việt hơn. Một ví dụ về khả năng Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 213 quan sát của thiết bị trộn ảnh được thể hiện tại hình 2 khi so sánh với thiết bị khuếch đại ánh sáng yếu thông thường. a. Quan sát bằng kênh ảnh nhiệt. b. Quan sát bằng kênh KĐASY. c. Quan sát bằng kênh trộn ảnh. d. Quan sát kênh trộn ảnh (màu). Hình 2. So sánh hình ảnh quan sát giữa kênh trộn ảnh với KĐASY, ảnh nhiệt. Nói đến trộn ảnh, có thể chia làm hai phương pháp chính là trộn ảnh số và trộn ảnh quang học [2-5]. Trộn ảnh số là phương pháp tập trung chủ yếu việc can thiệp và xử lý hình ảnh số thu được từ các cảm biến hình ảnh bằng một số thuật toán trộn ảnh trên nền tảng phần cứng đủ mạnh để xử lý trộn ảnh theo thời gian thực [3]. Phương pháp trộn ảnh số được ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị quan sát trộn ảnh giữa ảnh nhiệt và camera ngày hoặc camera độ nhạy cao sử dụng cảm biến CCD hoặc CMOS, hoặc là các hệ thống chẩn đoán hình ảnh trong y tế, hay các hệ thống quan sát hình ảnh vũ trụ, đánh giá môi trường, khí hậu, Trộn ảnh quang học là phương pháp ghép chồng trực tiếp nhiều hình ảnh riêng biệt thu được từ các kênh quan sát độc lập và chồng ghép lên nhau bằng hệ quang-cơ khí phù hợp [4, 5]. Phương pháp trộn ảnh này không đòi hỏi quá nhiều về độ phức tạp của phần mềm, cấu hình phần cứng, tuy nhiên đòi hỏi trình độ thiết kế gia công và chế tạo về quang học và cơ khí chính xác. Đặc biệt, phương pháp này rất phù hợp để thực hiện trộn ảnh giữa ảnh nhiệt và KĐASY, có nghĩa là hình ảnh số của kênh ảnh nhiệt hiển thị trên màn hình Micro Oled và hình ảnh trực tiếp của kênh KĐASY trên màn huỳnh quang của Bộ biến đổi quang điện. Các thiết bị trộn ảnh quang học giữa ảnh nhiệt và KĐASY ứng dụng trong quân đội các nước trên thế giới có thể chia làm 2 nhóm chính, đó là nhóm thiết bị áp dụng nguyên lý chiếu ảnh dạng vô tiêu và nhóm thiết bị áp dụng nguyên lý chiếu ảnh tổng hợp chùm tia [2, 4, 5], cụ thể như hình 3 sau đây: Điểm khác biệt lớn nhất giữa hai nguyên lý nêu trên có thể dễ dàng nhận ra là vị trí của cụm trộn ảnh được đặt trước hay sau kênh KĐASY. Cụ thể, đối với nguyên lý chiếu ảnh dạng vô tiêu, hình ảnh của kênh ảnh nhiệt hiển thị trên màn hình Micro Oled sẽ được cụm trộn ảnh chiếu vào vật kính kênh KĐASY, được tổng hợp thành hình ảnh trộn và cùng đi qua bộ biến đổi quang điện, cuối cùng đi đến mắt người quan sát. Ngược lại, với nguyên lý Kỹ thuật Điện tử – Vật lý – Đo lường N. A. Tuấn, , H. C. Nguyên, “Tính toán thiết kế ánh sáng yếu và ảnh nhiệt.” 214 chiếu ảnh tổng hợp chùm tia thì hình ảnh của kênh ảnh nhiệt và hình ảnh của kênh KĐASY sau khi đã đi qua bộ biến đổi quang điện, sẽ cùng đi đến cụm trộn ảnh và được tổng hợp thành hình ảnh trộn sau đó đi đến mắt người quan sát. Mỗi một nguyên lý đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. a. Chiếu ảnh dạng vô tiêu. b. Chiếu ảnh tổng hợp chùm tia. Hình 3. Hai nguyên lý cấu tạo chính của thiết bị trộn ảnh quang học. Có thể thấy rằng, ưu điểm lớn nhất của thiết bị trộn ảnh theo nguyên lý chiếu ảnh dạng vô tiêu là tính linh hoạt, có thể sử dụng các thiết bị KĐASY có sẵn mà không phải thiết kế chế tạo mới. Đối với thiết bị chiếu ảnh tổng hợp chùm tia, có thể phù hợp hơn để thiết kế chế tạo các thiết bị trộn ảnh cho ngắm bắn, hay có độ phóng đại lớn. Hiện nay, quân đội các nước trên thế giới sử dụng cả hai loại thiết bị nêu trên. Hình 4 mô tả thiết bị trộn ảnh ClipIR của hãng Thermoteknix, trong đó, có thể thấy nguyên lý trộn ảnh của thiết bị này là sử dụng nguyên lý chiếu ảnh dạng vô tiêu khi sử dụng cụm chiếu ảnh đặt trước vật kính của kênh khuếch đại ánh sáng yếu và chiếu hình ảnh của kênh ảnh nhiệt trộn vào hình ảnh của kênh khuếch đại ánh sáng yếu. Hình 4. Thiết bị trộn ảnh theo nguyên lý chiếu ảnh vô tiêu của nước ngoài. Trong bài báo này, chúng tôi tập trung áp dụng phương pháp trộn ảnh quang học, với nguyên lý chiếu ảnh tổng hợp chùm tia làm trọng tâm nghiên cứu và thực hiện. 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ QUANG CHIẾU ẢNH TỔNG HỢP CHÙM TIA Để thực hiện mục đích cuối cùng là chế thử mô đun trộn ảnh quang học theo nguyên lý chiếu ảnh tổng hợp chùm tia, chúng tôi đã tính toán, lựa chọn sử dụng một số vật tư thiết bị đã có sẵn, trên cơ sở đó tính toán xây dựng một số chỉ tiêu chiến kỹ thuật chính cho mô đun trộn ảnh quang học, làm cơ sở thiết kế hệ quang chiếu ảnh tổng hợp chùm tia. 2.1. Tính toán lựa chọn một số vất tư, thiết bị có sẵn Để chế thử được mô đun trộn ảnh quang học, nhóm tác giả đã đánh giá, tính toán và lựa Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 215 chọn một số vật tư có sẵn như hình 5 sau: Hình 5. Một số vật tư có sẵn sử dụng để chế thử mô đun trộn ảnh. 1. Vật kính KĐASY f50/F1.5; 2. EOP thế hệ 2+; 3. Vật kính ảnh nhiệt f19/F1.0; 4. Core ảnh nhiệt microbolometer 384x288; 5. Micro Oled 0,5 inch. 2.2. Xây dựng một số tính năng chiến kỹ thuật chính cho mô đun trộn ảnh Trên cơ sở tính toán đánh giá sơ bộ thông số các vật tư có sẵn, tham khảo các thiết bị trộn ảnh của nước ngoài và kinh nghiệm thiết kế chế tạo các thiết bị quan sát, nhóm tác giả đưa ra một số tính năng chiến kỹ thuật chính cho mô đun trộn ảnh cần chế thử như bảng 1 sau: Bảng 1. Bảng tính năng chiến kỹ thuật chính của mô đun trộn ảnh quang học. TT Các tính năng chiến kỹ thuật chính Giá trị 1 Kênh ảnh nhiệt 1.1 Độ phân giải đầu thu, điểm ảnh 384 x 288 1.2 Kích thước điểm ảnh, µm 17 1.3 Vật kính f19/F1,0 1.4 Màn hình Micro Oled, inch 0,5 1.5 Chế độ hình ảnh đã được xử lý tách biên [4] Có 2 Kênh KĐASY 2.1 Vật kính f50/F1,5 2.2 Bộ biến đổi quang điện Thế hệ 2+ 3 Mô đun trộn ảnh 3.1 Chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt, tiêu cự, mm 19,3 3.2 Chiếu ảnh kênh KĐASY, tiêu cự, mm 33,3 4 Thông số chung 4.1 Độ phóng đại kênh KĐASY 1,5 4.2 Nguồn nuôi, VDC 1 pin CR123 Kỹ thuật Điện tử – Vật lý – Đo lường N. A. Tuấn, , H. C. Nguyên, “Tính toán thiết kế ánh sáng yếu và ảnh nhiệt.” 216 2.3. Tính toán, thiết kế hệ quang Chiếu ảnh tổng hợp chùm tia Dựa trên các thông số ở bảng 1, lựa chọn nguyên lý chiếu ảnh tổng hợp chùm tia, sử dụng phầm mềm Zemax để thiết kế hệ quang. Ở nguyên lý chiếu ảnh tổng hợp chùm tia, lăng kính dán như hình 6 là thành phần rất quan trọng và có tính quyết định. Hình 6. Mô tả cấu tạo của lăng kính dán. Trên hình 6 là lăng kính dạng lập phương được tạo thành từ việc ghép 2 lăng kính tam giác với nhau. Lăng kính có chức năng tổng hợp hai chùm sáng song song đi theo hướng vuông góc với nhau (1 và 2), qua lăng kính, tạo thành 1 chùm sáng duy nhất (3). Cụ thể, chùm sáng tới mặt phẳng (1), tiếp tục đi thẳng và tới mặt phản xạ, phản xạ theo mặt (3), đồng thời, chùm sáng đi tới mặt phẳng (2) tới mặt phản xạ, một phần sẽ đi thẳng và đi ra theo mặt (3). Như vậy, chùm tia tới từ hai mặt vuông góc được trộn lại với nhau tại mặt (3). Lăng kính dán được lựa chọn với hệ số phản xạ là 0,3 và hệ số truyền qua là 0,7 và mỗi cạnh có chiều dài 25mm. 2.3.1. Tính toán thông số hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt Hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt để quan sát ảnh được hiển thị trên màn hình Micro Oled. Các thông số sử dụng để thiết kế kính mắt dùng cho màn hình là: Tiêu cự và trường nhìn, cự ly đặt mắt, đường kính đồng tử ra, độ sáng và chất lượng ảnh. Tiêu cự và trường nhìn: Trường nhìn là một trong những thông số quan trọng nhất phải khi thiết kế kính mắt. Đối với kính mắt một mắt thì trường nhìn (FOV) được tính theo công thức sau [6, 7]: FOV=2 arctan (S/2f) Trong đó: S là kích thước màn hình Micro Oled, và f là tiêu cự thị kính. Từ công thức trên ta thấy khi trường nhìn lớn đòi hỏi màn hình có kích thước lớn hoặc tiêu cự thị kính nhỏ. Tuy nhiên, kích thước màn hình lớn làm tăng khối lượng thị kính cũng như việc thiết kế thị kính tiêu cự nhỏ cũng khó khăn hơn. Trong khi đó, với màn hình Micro Oled có độ phân giải cố định, trường nhìn lớn sẽ làm cho độ phân giải của hệ giảm đi. Độ phân giải cần thiết của thị kính (Res) được tính theo công thức sau [6, 7]: Res = FOV/N Trong đó: N là số điểm ảnh ở cạnh dài của màn hình. Độ phân giải của thị kính thường thường khoảng 4 acrmin. Tiêu cự của kính mắt bảo đảm độ phóng đại cho kênh ảnh nhiệt. Để đạt độ phóng đại là 1,5 lần như ở bảng 1, tính được tiêu cự thị kính là f’=19,3 mm. Cự ly đặt mắt: Đây là khoảng cách từ mắt đến mặt phẳng phần tử quang gần mắt nhất. Cự ly đặt mắt phải đủ lớn để người dùng thị kính sử dụng được thị kính. Cự ly đặt mắt thấp nhất phải là 17 mm và tốt nhất là 23mm [6, 7]. Khi thiết kế thị kính, cự ly đặt mắt được xác định từ vị trí đồng tử ra đến mặt phẳng của phần tử quang học cuối cùng. Do sử dụng cả lăng kính chia sáng nên cự ly đặt mặt được tính từ mặt phẳng cuối của lăng kính Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 217 đến mắt. Vì đây là thiết bị quan sát, tổ đề tài lựa chọn cự ly đặt mắt là 20mm. Đường kính đồng tử ra: Mắt người quan sát sẽ đặt tại vị trí đồng tử ra của thị kính để quan sát. Đường kính đồng tử của mắt người dao động từ 2 đến 8mm. Từ những tính toán trên, hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt có các thông số sau: - Tiêu cự: f=19,3 mm. - Màn hình Micro Oled có kích thước đường chéo S=12,5 mm (0,5 inch). - Đường kính đồng tử ra: D=6 mm. 2.3.2. Tính toán thông số hệ chiếu ảnh kênh KĐASY Kênh KĐASY sử dụng bộ biến đổi quang điện thế hệ 2+ có đảo ảnh, trong đó, bó sợi quang dùng để đảo ảnh, màn hình huỳnh quang là màn hình cong có bán kính cong là R38 và đường kính màn hình huỳnh quang là 17,5mm. Trên cơ sở đó, tính toán được thông số hệ chiếu ảnh kênh KĐASY như sau: - Tiêu cự: f=33,3 mm. - Trường nhìn: 2ω=200. - Đường kính đồng tử ra: D=6 mm. Từ những tính toán trên sử dụng phần mềm Zemax thiết kế hệ quang cho hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt và KĐASY tiêu chí để thiết kế hệ quang là: - Bảo đảm chất lượng quan sát. - Tối ưu hóa số lượng thấu kính sử dụng từ đó giảm khối lượng. - Sử dụng vật liệu có sẵn và phù hợp với công nghệ gia công trong nước. 2.3.3. Thiết kế hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt Sử dụng phần mềm thiết kế Zemax và các thông số của hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt đã tính toán ở mục 2.3.1 để thiết kế hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt như sau: a. Hệ quang hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt. b. Hàm MTF. c. Sai sóng. Kỹ thuật Điện tử – Vật lý – Đo lường N. A. Tuấn, , H. C. Nguyên, “Tính toán thiết kế ánh sáng yếu và ảnh nhiệt.” 218 d. Giản đồ điểm ảnh. e. Thị sai và méo ảnh. Hình 7. Kết quả thiết kế hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt bằng phần mềm Zemax. Kết quả hình 7 cho thấy, hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt có chất lượng tốt: Hàm MTF có giá trị lớn tại, tại tần số 20mm-1 giá trị của hàm số là 0,7, vì vậy, cho độ phân giải cao. Sai sóng nhỏ hơn 5 lần bước sóng. Tán xạ điểm ảnh nhỏ hơn 22 µm. Thị sai nhỏ hơn 0,2 mm và méo ảnh ở mức dưới 3%, đây đều là các giá trị tốt đối với các thị kính quan sát [6, 7]. 2.3.4. Thiết kế hệ chiếu ảnh kênh KĐASY Sử dụng phần mềm thiết kế Zemax và các thông số của hệ chiếu ảnh kênh KĐASY đã tính toán ở mục 2.3.2 để thiết kế hệ chiếu ảnh kênh KĐASY như hình 8. Kết quả hình 8 cho thấy, hệ chiếu ảnh của kênh KĐASY có chất lượng tốt: Hàm MTF có giá trị 0,4 tại tần số không gian 20mm-1. Sai sóng nhỏ hơn 5 lần bước sóng. Tán xạ điểm ảnh không vượt quá 60µm, thị sai nhỏ hơn 0,2 mm, méo ảnh ở mức dưới 3%. Đối với thị kính dùng cho kênh KĐASY các giá trị này đều đáp ứng yêu cầu [6, 7]. a. Hệ quang hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt. b. Hàm MTF. c. Sai sóng. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 219 d. Giản đồ điểm ảnh. e. Thị sai và méo ảnh. Hình 8. Kết quả thiết kế hệ chiếu ảnh kênh KĐASY bằng phần mềm Zemax. 2.3.5. Thiết kế hệ chiếu ảnh tổng hợp chùm tia cho mô đun trộn ảnh quang học Trên cơ sở tổng hợp các thiết kế hệ chiếu ảnh kênh ảnh nhiệt và hệ chiếu ảnh kênh KĐASY, hệ quang hệ chiếu ảnh tổng hợp chùm tia cho mô đun trộn ảnh quang học được đưa ra như hình 9 sau: Hình 9. Hệ chiếu ảnh tổng hợp chùm tia cho mô đun trộn ảnh quang học. 3. CHẾ THỬ VÀ THỬ NGHIỆM MÔ ĐUN TRỘN ẢNH QUANG HỌC 3.1. Chế thử mô đun trộn ảnh quang học Dựa trên kết quả tính toán thiết kế hệ quang chiếu ảnh đã nêu ở mục 2.3, kết hợp với thiết kế gia công chế tạo các chi tiết quang học, cơ khí và điện tử, mô đun trộn ảnh quang học đã được tổng lắp, hiệu chỉnh và hoàn thiện như hình 10. Hình 10. Hình ảnh mô đun trộn ảnh quang học đã được lắp ráp hiệu chỉnh. Kỹ thuật Điện tử – Vật lý – Đo lường N. A. Tuấn, , H. C. Nguyên, “Tính toán thiết kế ánh sáng yếu và ảnh nhiệt.” 220 3.2. Thử nghiệm quan sát thực tế bằng mô đun trộn ảnh quang học Mô đun trộn ảnh quang học sau khi được hiệu chỉnh, kiểm tra ở phòng thí nghiệm thì tiến hành thử nghiệm quan sát tại thực địa. Tiến hành quan sát mục tiêu trong các điều kiện như: môi trường có nguồn sáng mạnh, môi trường che khuất. a. Quan sát mục tiêu người đứng cạnh đèn pha ô tô. b. Quan sát mục tiêu người bị che khuất bởi lùm cây. Hình 11. Kết quả quan sát mục tiêu bằng các kênh theo thứ tự từ trái qua phải: KĐASY, kênh ảnh nhiệt (chế độ tách biên) và kênh trộn ảnh. Kết quả quan sát thực tế được tổng hợp tại hình 11. Hình 11a là kết quả quan sát mục tiêu 2 người đứng bên cạnh đèn pha ô tô. Khi quan sát bằng kênh KĐASY, dưới ảnh hưởng của lóa sáng, mục tiêu bị mất. Quan sát bằng kênh ảnh nhiệt thì rõ mục tiêu. Quan sát bằng kênh trộn ảnh rõ mục tiêu nổi bật trên nền sáng bị lóa. Hình 11b là kết quả quan sát mục tiêu người bị lùm cây che khuất. Khi quan sát bằng kênh KĐASY, không thể quan sát được mục tiêu. Khi quan sát bằng kênh ảnh nhiệt, phát hiện được mục tiêu là các đốm sáng nổi trên nền đen. Khi quan sát bằng kênh trộn ảnh, có thể phát hiện mục tiêu là những đốm sáng xuất hiện trên phông nền ban đầu, hoàn toàn khác so với khi quan sát bằng kênh KĐASY độc lập. Kết quả cho thấy, trong các điều kiện đặc biệt như môi trường có nguồn sáng mạnh, hay môi trường che khuất thì quan sát bằng kênh trộn ảnh cho phép quan sát rõ cả phông nền và mục tiêu, hình ảnh thu được từ kênh trộn ảnh là hình ảnh đầy đủ thông tin nhất. 4. KẾT LUẬN Bài báo đã đưa ra phương pháp tính toán các thông số và kết quả thiết kế hệ quang hệ chiếu ảnh tổng hợp chùm tia cho thiết bị trộn ảnh quang học. Trên cơ sở mượn sử dụng một số vật tư thiết bị có sẵn và kết quả tính toán thiết kế hệ quang, nhóm tác giả đã chế thử mô đun trộn ảnh quang học giữa KĐASY và ảnh nhiệt. Mô đun trộn ảnh có 3 kênh quan sát gồm: kênh ảnh nhiệt, kênh KĐASY và kênh trộn ảnh với hình ảnh trộn là hình ảnh tách biên của kênh ảnh nhiệt với hình ảnh của kênh KĐASY. Kết quả quan sát thực tế của mô đun trộn ảnh quang học phù hợp với kết quả mô phỏng nếu trong nghiên cứu trước đó, cũng như chứng minh tính hiệu quả của thiết bị trộn ảnh quang học, đặc biệt là khi quan sát trong các điều kiện bị bóng che, che khuất, hay lóa sáng. Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn sự ủng hộ của các cá nhân, Phòng nghiên cứu thuộc Viện Vật lý kỹ thuật đã hỗ trợ các vật tư, thiết bị và tài trợ về kinh phí để có được kết quả nghiên cứu này. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 221 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. F. E. Roach, Janet, L. Gordon, “The Light of the night sky”, D. Reidel publishing company, 1977. [2]. J. Martin, “Designing soldier systems: current issues in human factors”, Routledge, New York, USA, 2016, tr. 137-138. [3]. L. V. Thế, “Nghiên cứu, xây dựng bài toán nhận dạng và ứng dụng nhận dạng cảnh báo mục tiêu xâm nhập trái phép cho hệ thống quan sát đêm,” Đề tài cấp Viện Vật lý kỹ thuật, đã nghiệm thu 2017. [4]. N. A. Tuấn, “Ứng dụng thuật toán tách biên hình ảnh Canny cho thiết bị quan sát trộn ảnh quang học,” Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, số Đặc san FEE, 10- 2019, tr. 273-280. [5]. N. A. Tuấn, “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô đun trộn ảnh quang học cho thiết bị quan sát đêm trên cơ sở sử dụng kênh ảnh nhiệt và khuếch đại ánh sáng yếu có sẵn,” Đề tài cấp Viện Vật lý kỹ thuật, đã nghiệm thu 5/2020. [6]. M. J. Kidger, “Fundamental Optical Design”, SPIE Press, Bellingham, WA 2002. [7]. Грузевич Ю.К. “Оптико-электронные приборы ночного видения”, Москва Физмалит 2014. ABSTRACT CALCULATION, DESIGN AND MANUFACTION OF OPTICAL FUSION IMAGE SYSTEM COMBINING NIGHT VISION AND THERMAL IMAGING Fusion-imaging is a steady trend for optoelectronic devices in recent years, which is forecast to be the mainstream in up-coming years in Vietnam. By performing a mix of two images to combine the superior features of thermal imaging equipment with the ability to detect targets and the ability to distinguish targets from good backgrounds, with the advantages of the night vision devices, the high detailed images can be achieved. In this paper, the authors