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BOLETIN OBSERVACION TECNOLOGICA 42

en profundidad Fig. 2. Δt fija y δt variable (izquierda) y δt fija y Δt variable (derecha). (Fuente: Indra). mejora de la señal-ruido se debe a un control preciso de la iluminación láser en términos de intensidad ra-diante y colimación, y a la reducción de los efectos degradantes del con-traste originados por la retroreflexión producida en los aerosoles o por el escenario circundante en el entorno del blanco. Esta última se consigue mediante la sincronización de un retardo tempo-ral entre el disparo láser y la desob-turación del detector, y una estrecha ventana del tiempo de desobturación. Además de disminuir la retroreflexión que reduce el contraste en la imagen, el gating mejora la discriminación del blanco mediante la extracción de la silueta del mismo. La mejor resolu-ción respecto a las bandas térmicas se debe a las bandas espectrales en las que usualmente se operan los sistemas activos. La mayoría de los sistemas que se emplean operan en el infrarrojo próximo NIR e infrarrojo corto SWIR. Con esas longitudes de onda, la resolución angular limitada por difracción mejora en un factor tres con respecto al infrarrojo medio MWIR y en un factor seis respecto al infrarrojo lejano LWIR. Una de las aplicaciones principales de los sistemas de imagen activos es la identificación a larga distancia, aumentando las capacidades en cir-cunstancias donde las cámaras tér-micas pasivas solo pueden reconocer o detectar. Principios y ventajas de la técnica range-gated Los sistemas de imagen range-gated, son un ejemplo de técnica resuelta en tiempo (o equivalentemente en dis-tancia). También incorporan técnicas de resolución espectral (en longitud de onda) mediante la selección de la banda espectral en la que trabaja el láser y el filtrado de otras longitudes de onda fuera de la misma. En la captación de una imagen, el ori-gen de tiempos del sistema comienza con la emisión de un pulso láser en el instante T0 activado por una señal de disparo (trigger) con la cámara obturada. El haz del pulso láser está colimado por un expansor de haz en el transmisor para iluminar una cierta porción transversal de la escena. La radiación láser se propaga entonces hacia el blanco, se refleja parcialmen-te en él, y retorna hacia el sistema. Un generador de retardo se ajusta a un tiempo Dt en el que el haz láser, que se propaga a la velocidad de la luz c, realiza el trayecto de ida y vuelta entre el sistema y el blanco 2R de acuerdo a la expresión Dt = 2R/c. En el instante T0+Δt, el obturador electrónico de la cámara se abre du-rante un intervalo o ventana de tiem-po definido δt, denominado “anchura de ventana o de gate”. Un control pre-ciso sobre los valores de los tiempos Δt y δt a partir de T0, permite adquirir la imagen comprendida únicamente dentro de un rango determinado de distancias o rodaja en la escena par-ticular, cuyo efecto sobre la imagen captada se muestra en la Figura 2. La profundidad de la distancia δR observada en la imagen (anchura de la rodaja) se controla mediante la an-chura de gate δt. Aunque en ella tam-bién influye la duración fija temporal del pulso láser δtlaser para duraciones de pulso mucho menores a la anchura de gate, la profundidad de distancia es aproximadamente igual a esta últi-ma por la velocidad de la luz. La óptica del receptor recoge la luz del láser reflejada sobre el blanco, y la fo-caliza sobre el sensor de imagen tras pasar por un filtro óptico paso banda. La selección apropiada del retardo de tiempo Δt y la anchura temporal del gate δt, reducen considerablemente los efectos de cualquier radiación óp-tica retrodispersada por los aerosoles o del terreno circundante dentro de la banda espectral de trabajo. La técni-ca de range-gating se puede emplear en diferentes modos para obtener una imagen de mayor calidad o una información precisa de las distancias. Por ejemplo, la acumulación de suce-sivas imágenes con el mismo retardo del gate Δt, puede proporcionar una imagen no afectada por la reducción de contraste que produce la disper-sión por los aerosoles, las turbulen-cias, o el propio ruido del sensor. Esta técnica se emplea en las cámaras CCD intensificadas (ICCD), en las que el intensificador de imagen se obtura y desobtura varias veces durante la obtención de una imagen. Aplicando al retardo del gate Δt una técnica de barrido a lo largo de un rango de dis-tancias de interés, se puede obtener información para generar una imagen 3D. Para ello, se graban las imáge-nes obtenidas con retardos sucesivos dentro del barrido, y se calcula la pro-fundidad de las diferentes escenas. Mediante técnicas de procesado de imagen, es posible reconstruir una escena global compuesta a partir de las anteriores, incluso con profundi-dades resueltas hasta diez veces con respecto al δR teórico. La longitud de onda y la iluminación de fondo Hay varios aspectos a tener en cuenta para la selección precisa de una úni-ca longitud de onda, o de múltiples si-multáneamente. El más inmediato es la disponibilidad de fuentes láser pul- Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 42. Primer trimestre 2014 17


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