4.3. Основные характеристики канала утечки информации применительно к телевизионной разведке
Под телевизионной разведкой (ТВР) понимается добывание информации с помощью аппаратуры, осуществляющей прием сигналов в видимом и ближнем инфракрасных (ИК) диапазонах, отраженных объектами и предметами окружающей среды, с последующим преобразованием и обработкой принятых сигналов с целью формирования изображения объектов и местности. Электрические сигналы, соответствующие изображению местности, передаются по радиоканалу в центр сбора и обработки данных, где формируется изображение объектов и местности, над которыми пролетает носитель.
Представим обобщенный канал утечки информации при телевизионной разведке (рис.4.6).
Объект характеризуется размером и спектральным коэффициентом яркости.
Телевизионная аппаратура (ТВА) характеризуется ЧКХ объектива, ТВС структурой относительно отверстия, временем экспозиции, фокусом, чувствительностью.
Внешний источник освещения
Рис. 4.6. Канал утечки информации при ТВР
ТВР во многом схожа с ФР, однако существует ряд принципиальных различий. В ТВС существует электронный блок усиления изображения (в отличие от фоторазведки), за счет этого ТВА может работать при низких условиях освещенности. Рассмотрим основные отличия ТВР от ФР.
Принцип регистрации изображения. В ФР - пленка, в ТВР - матрица на основе приборов зарядовой связи (ПЗС). Структура ПЗС представлена на рис. 4.7.
В ТВР имеется блок усиления сигналов.
ТВА в ТВР может работать при уровнях освещенности ниже, чем в ФР. Существует аппаратура, которая работает только ночью.
q1
q2
q3
qn
qn
qi~Е
Рис. 4.7. Структура ПЗС
На рис. 4.8 представлен пример работы ТВР при малых освещенностях объекта, которая заключается в следующем. Пластины из полупроводника, нанесены на диэлектрик и от каждой идет съемная шина. Уровень заряда q пластины пропорционален освещенности пластины. Размер пластины- 5-7 микрон.
Фактически матрица проецируется на изображение, то есть на приемник. Получаем поле электрических зарядов, величина которого пропорциональна распределению яркости. Так как граница между соседними ПЗС элементами четко очерчена, а каждый элемент имеет собственный шум, то на результирующей картинке получается мозаичная структура. Фон каждого элемента картинки отличается от соседнего. Вместо распределения яркости - распределение интенсивности зарядов.
Рис. 4.8. Освещение аппаратуры телевизионной разведки
В отличие от ФР (границы изображения не резкие, т.к. различный размер гранул), в ТВР появляются шумы дискретизации.
Исходная матрица находится в фокусе линзы, когда она проецируется на землю, то образуется квадрат. Уровень зарядов разный, следовательно, элементы матрицы при одинаковой освещенности будут разными. На рис. 4.9 показано распределение потенциала по матрице.
Еi
Рис. 4.9. Распределение потенциала по матрице.
У каждого элемента матрицы есть кривая (Еi).
Уровень зависит от размеров, частоты элементов, следовательно, разброс и уровень зарядности будут отличаться и на выходе будет мозаика. Матрица позволяет получить изображение в цифровом виде и можно делать обработку изображения.
Возможность применения алгоритмов цифровой обработки изображения для получения дешифрующих свойств изображения и согласования объема передаваемой информации с характеристиками канала связи, при этом возможно повысить дешифровочные свойства за счет увеличения градиента яркости.
В полученном изображении главное получить четкие контуры объекта - границы перепада яркости. Существует алгоритм цифровой обработки, восстанавливающий изображение, который заключается в следующем. На исходном изображении (рис. 4.10) ищем перепады яркости (уменьшение сигнала ведет к размытию границ и их интенсивности), которые усиливаем.
I
1 grad-1
I
1
I grad-2
Рис. 4.10. Градиенты яркости для изображения объекта
В данном случае grad-1 > grad-2. Усиливая grad-2, мы восстанавливаем изображение. Данная операция носит название - операция подчеркивания контуров.
Однако при поиске перепадов и усилении могут появиться ложные контуры, что может привести к искажению добываемой информации.