И 133 страницы в данной редакции отсутствуют

Рис. 3.29. Интенсивность рассеянного света в функции длины волны для различных углов наклона аэрофотокамеры. 1 — положение камеры вертикально вниз; 2 — камера установлена под углом 60° к горизонту; 3 — камера установлена под углом 50° к горизонту. (С любезного согласия Г. фон Куйавы.)

При исследованиях, проводимых в воздухе, контрольные объекты представляли собой большие, расстеленные на земле лоскуты черного, серого и белого холста с 'Известной отражающей способностью. Они фотографировались фотокамерой, имеющей четыре идентичных объектива, дающих четыре аналогичных изображения на четырех пластинках. Три объектива обычно снабжались цветными фильтрами, а четвертый — прозрачным стеклом тех же размеров, что и фильтры. Апертуры диафрагм четырех объективов были настроены так, что давали одинаковую плотность изображения «а четырех пластинках, экспонированных «а однородную белую поверхность, освещенную солнцем.

После проведения экспонирования на различных высотах стало необходимым соотнести плотности изображений кусков холста с экспозициями, при которых они были сфотографированы. Эта работа была проведена в лаборатории. Один из объективов сняли с фотокамеры и заменили стеклянной пластиной, имеющей те же характеристики поглощения и отражения, что и объектив. В соответствующую секцию держателя поместили пластинку, которая состояла из полосок, имевших десять градаций известной плотности, и была снабжена фильтрами, аналогичными установленным на трех других объективах камеры.

Плотности каждой из пяти полосок были подобраны с тем расчетом, чтобы получить хорошие характеристические кривые с одинаковым временем экспозиции при использовании пластинок в сочетании с фильтрами. Это означало, что в случае применения светлого фильтра плотности были велики, тогда как при более темных фильтрах получалась меньшая плотность. Экспозиция через пластинки проводилась на белую поверхность, освещенную светом того же качества, что и свет, при котором проводилось фотографирование, и с проявленных негативов были получены характеристические кривые. Плотности изображений кусков холста, сфотографированных с воздуха, можно, таким образом, отнести к характеристическим кривым фотопластинки, на которую они были сфотографированы, и получить отношение соответствующих экс позиций. Отсюда можно было определить величину влияния дымки.

Предположим, что E_w, E_g и Е _b — величины экспозиций в единицах кдмс соответственно для белого, серого и черного кусков, сфотографированных на открытом воздухе или с небольших высот, когда влиянием дымки можно пренебречь. Пусть на любой высоте экспозиция на свету при дымке равна е, а отношение е к E_w равно h ', т. е. h ' = e / E_Wj или e = h '/ E_w.

Тогда полная экспозиция для белой части объекта будет равна E_w (1 — a)+ h ' E_w, где (1— а) —величина поглощения (или вычитающий эффект) дымки. Аналогично этому полная экспозиция для черной части объекта выражается в виде Eb (1 — a) + h ' E_w, а для серой части — в виде E_g (l — a) + h ' E_w.

Это верно, поскольку вычитаемая относительная и прибавляемая абсолютная экспозиции одни и те же для белого, серого и черного объектов. Следовательно, если для фотографического материала, экспонированного на любой высоте, отношение экспозиций на белый и черный объекты соответственно обозначить через К, то

Деление числителя и знаменателя на величину E_w (1 —а) дает следующее выражение:

Предположим, что h '/(1—а)= h и далее величина C — E_w / E_h, которая получена на малых высотах (допустим, на высоте 180 м), тогда К= 1 + h / C) + h, и, решая относительно h, получим h = = (С — K)/[С(/ K —1)], где h — влияние дымки, выраженное в величинах, которые можно легко получать описанными выше методами.

Из характеристических кривых эмульсий, полученных с разными фильтрами, при экспонировании описанным способом через многоступенчатые пластинки можно определить экспозиции, соответствующие белому и черному пятнам.

В отсутствие дымки, т. е. на малых высотах, эти экспозиции равны E_w и еь, а их отношение равно С. На других высотах соответствующее отношение равно K.

Чтобы получить соответствующие экспозиции, требуется непродолжительное летное время, поэтому данные для определения эффекта дымки можно получить раньше, чем ощутимо изменятся атмосферные условия.

На рис. 3.30 показана тенденция увеличения влияния дымки с ростом высоты. Данные были получены при полетах на высоте от 150—4000 м.

На рис. 3.31 представлена общая зависимость влияния дымки от длины волны на высоте 3000 м над землей. Было использовано несколько фильтров с довольно широкой полосой, что дало возможность выделить спектральный интервал 280—700 нм.

Рис. 3.30. Кривые, показывающие зависимость влияния дымки от длины 1—14 января 1919 г.; 2 — 21 января 1919 г.; 3 — 27 января 1919 г.	Рис. 3.31. Кривая, показывающая зависимость влияния дымки от высоты волны

Очевидно, фотографирование необходимо проводить с желтыми или красными фильтрами и панхроматическими эмульсиями, чтобы свести к минимуму влияние дымки. Пленка должна иметь также высокую собственную контрастность, поскольку контрастность изображения уменьшена. Кроме того, пленка должна иметь небольшую зернистость, поскольку обычно аэрофотосъемки делаются в малом масштабе.

В то время, когда проводились эти эксперименты, имеющиеся панхроматические пластинки и пленки обладали весьма низкой чувствительностью по сравнению с современными стандартами, а высокочувствительные инфракрасные материалы вообще не существовали и даже еще не был открыт криптоцианин. Несмотря на эти ограничения, оказалось возможным сделать выводы, которые остаются в силе в настоящее время, однако их можно гораздо проще получить с помощью имеющихся в настоящее время пленок. С тех пор многие экспериментаторы углубились в теорию фотографии и усовершенствовали методы фотографирования и оборудование, однако результаты по существу не изменились.

Влияние дымки на воспроизведение оттенков на фотографии было детально изучено Таппером и Нелсоном [3.153], а также Таппером [3.152] и Броком [9.9], описавшими трудности при фотографировании, возникающие из-за того, что дымка неодинаково рассеивает во всех направлениях. Когда самолет находится на линии солнце — объект, в центре фотографического поля появляется горячее пятно, и это приводит к значительному ухудшению контрастности на данном участке.

Физические основы рассеяния были разработаны Мак-Карти [3 117], а оптические формулы для вычисления атмосферных явлений—Дантли [3.63]. Мак-Манигал с сотр. [3.120] применили функции передачи модуляции для оптимизации процесса аэрофотосъемки. Буало [3.46] изучил факторы, влияющие на перспективную фотосъемку на больших расстояниях. Болль [3.47] изучил влияние атмосферного поглощения в неактиничной инфракрасной области. Он изучал влияние тепловой дымки, вызванной излучением неба.

Исчерпывающие сведения по рассеянию и пропусканию акти-ничного и длинноволнового инфракрасного излучений естественной дымкой и смогом были даны Гиббонсом [3.72] и Гертнером [3.69]. Специальные работы по рэлеевскому и майевскому рассеянию были опубликованы Тверским [3.155] и Плассом [3.129] соответственно. Спиро с сотр. [3.144] представили работу по общим концепциям и номенклатуре, знание которой очень полезно при изучении литературы, относящейся к данному вопросу. Краткое содержание изложено в работе [3.145]. Большинство из ранних теоретических и экспериментальных работ по дымке и туману указано в библиографии предыдущего издания упомянутой книги.

Туман

Капли воды, согласно Майю, образуют туман. Облака представляют собой по существу густой туман, но только на вершинах гор он ложится на землю.

Прохождение излучения через туман было изучено теоретически и практически Страттеном и Хоутоном [3.149]. Они получили формулу для вычисления коэффициента пропускания, основанную на величине частиц. Хоутон [3.85] экспериментировал с искусственными туманами. На рис. 3.32 показаны расчетные значения коэффициента пропускания.

Если эту кривую сравнивать с кривой на рис. 3.31, то будет ясно, что нельзя ожидать проникновения красного и ИК-излучений через туман таким же образом, как и через дымку. Хоутон [3.86] также изучил естественные туманы и получил подтверждающие результаты.

Хулберт [3.90] выполнил серию ИК-фотографий через естественный туман, чтобы установить, может ли фотографическая видимость быть больше визуальной. Как видно из рис. 3.33, было установлено, что фотографическая видимость несколько больше, особенно при слабом тумане.

Однако, когда туман сгущался до такой степени, что становился опасным для навигации или полетов, инфракрасное фотографирование оказалось бесполезным. Практические аспекты этой проблемы обсуждаются в гл. 8.Дерибере [4.80] использовал другой подход для построения кривых, но пришел к тому же выводу.

Рис. 3.32. Прохождение света через туман, имеющий плотность 0,10. (С любезного согласия X. Г. Хаутона.)	Рис. 3.33. Сравнение визуальной и фотографической видимостей. Кривая Р — панхроматическая пленка, желтый фильтр, изображение, близко соответствующее визуальному; кривая R — ИК-изображение в диапазоне 760—800 нм; кривая Q — ИК-изображение в диапазоне 840—1020 нм. (С любезного согласия Е. О. Халберта.)

Хён [3.83] разработал оптические методы, включая применение инфракрасного излучения. Они позволяют определять влажность и количество поглощающего материала на всем пути наблюдения. Промышленные туманы с размерами частиц в диапазоне Рэлея и Майа были изучены Вальдрамом [3.158]. Данные для этой исчерпывающей работы были получены с помощью нефелометра и других приборов на суше или на борту корабля, самолета и управляемого аэростата.