Глава 4. Методические основы защиты информации отфотографической и оптико-электронной разведок

Фотографическая разведка обладает существенными преимуществами перед другими видами разведки, поскольку с ее помощью могут быть получены оптические изображения объектов высокой степени детальности. Изучение фотографических изображений дает наибольшее количество информации по сравнению с визуальным, телевизионным или радиолокационным наблюдением. На фотоснимках можно не только обнаруживать объекты, но распознавать и детально описывать их особенности.

Аппаратура фотографической разведки широко используются при ведении космической, воздушной, морской и наземной разведки.

4.1. Основные характеристики канала утечки информации применительно к фоторазведке

Для ведении фотографической разведки принципиально необходим внешний источник энергии – Солнце. Получаемое фотоизображение есть не что иное, как распределение яркости переотраженного снимаемой сценой внешнего излучения по полю кадра. Конструктивно фотопленка представляет собой прозрачную подложку, на которую нанесены несколько слоев светочувствительной эмульсии (солей серебра). В фотоаппарате происходит засветка зерен этой эмульсии с интенсивностью, пропорциональной яркости излучения, отраженного в направлении объектива соответствующими фрагментами сцены. При этом каждое зерно может находиться только в двух состояниях: быть засвеченным или нет. Если фрагмент сцены очень яркий, то на соответствующем участке кадра засвечиваются зерна всех слоев. Если отраженное от фрагмента излучение отсутствует - зерна в слоях своего состояния не изменяют. В промежуточном случае, т.е. при регистрации полутонов, засвечиваются зерна нескольких слоев.

К основным энергетическим характеристикам процесса фотографирования, определяющим качество снимка, относятся освещенность сцены, коэффициенты яркости объекта и фона, а также выбранная при съемке экспозиция.

Освещенность Е = [Вт/м²] (плотность потока мощности падающего светового излучения) создается за счет прямого солнечного излучения и свечения дымки. В пределах снимаемой сцены освещенность является величиной постоянной.

Коэффициент яркости r – отношение отраженной энергии (освещенности) к падающей.

(4.1)

Экспозиция П = [Втс/м²]– плотность потока энергии падающего светового излучения.

В качестве тест-объекта при исследовании изображений, как правило, используется мира – линейка, представляющая чередование темных и светлых полос с заданными яркостными свойствами (аналог простого гармонического сигнала в радиотехнических цепях). Основываясь на двумерном преобразования Фурье, некоторым набором мир можно представить любое изображение. Мира характеризуется периодом, либо пространственной частотой, и контрастом между светлыми и темными полосами. Изображение миры представлено на рис. 4.1, где Т – период миры; Т = [м].

Рис. 4.1. Изображение миры

Пространственная частота – это величина, обратная периоду миры ; .

Контраст миры – степень различия между темной и светлой полосами миры, обусловленного перепадом уровней отраженной энергии:

, (4.2)

где - энергия, отраженная светлым участком, - энергия, отраженная темным участком.

Часто миру называют синусоидальным объектом, поскольку распределение яркости отраженного миррой излучения в вертикальной плоскости достаточно точно может быть аппроксимировано синусоидой (рис.4.2), где 1 соответствует яркости светлой полосы, а 2 –темной.

Рис. 4.2. Изображение миры в вертикальной плоскости

При исследовании каналов передачи изображений, по аналогии с радиотехническими цепями, широко используется аппарат передаточных функций, в качестве которых используются частотно - контрастные характеристики (ЧКХ).

Частотно - контрастная характеристика– показывает, как изменяется контраст гармоники с заданной пространственной частотой при прохождении через данный элемент канала утечки информации.

ЧКХ фотопленки – зависимость коэффициента передачи контраста от пространственной частоты. Значение ЧКХ на частоте показывает, во сколько раз уменьшается контраст миры с частотой , построенной в рассматриваемой оптической системе, по сравнению с контрастом исходной миры.

ЧКХ канала, состоящего из нескольких последовательных звеньев, равна произведению ЧКХ этих звеньев.

Типовой ЧКХ представлен на рис.4.3.

Из графика, изображенного на рис.4.3, видно, что при увеличении частоты ЧКХ стремится к 0, то есть, чем меньше объект, тем хуже он наблюдаем.

Рис. 4.3. График типовой ЧКХ

Таким образом, к особенностям канала утечки информации применительно к ФР можно отнести следующие:

1. Для ФР источник энергии – сторонний.

2. Для ФР, как и для РТР, применим метод анализа систем, основанный на преобразовании Фурье – преобразовании сигнала.

3. Основными элементами канала утечки информации для ФР являются:

• сцена, включающая объект и фон, на котором он расположен;

• атмосфера;

• оптическая система фотоаппарата;

• фотопленка;

• оператор-дешифровщик (зрительный анализатор).

Каждый из перечисленных элементов можно характеризовать соответствующей ЧКХ, поэтому математическая модель канала ФР представляет набор ЧКХ отдельных ее элементов.