ФИЗИКА/2.
Оптика
доцент,
к.т.н. Маркін М.О., аспірант Кущовий С.М.,
Науковий керівник професор, д.т.н. Порєв В.А.
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»
пр. Перемоги 37, Київ, 03056
Особливості визначення контрасту при формуванні зображення телевізійною
інформаційно-вимірювальною системою
Сьогодні
значна частина операцій пов’язаних з вимірюванням та контролем виконується за
допомогою засобів формування і аналізу зображень, серед яких особливе місце
належить комп’ютеризованим телевізійним інформаційно-вимірювальним системам
(ТІВС).
ТІВС являє
собою сукупність оптичних і електронних засобів, за допомогою яких інформація
про структуру, стан та властивості об’єкту, що міститься в його випромінюванні,
перетворюється в електричний сигнал. На рисунку 1 наведена фізична модель
формування інформаційного сигналу в телевізійній інформаційно-вимірювальній
системі.
251661312
Рисунок 1 – Фізична
модель формування інформаційного сигналу
ТІВС фактично
знаменують собою новий рівень вимірювальних технологій і потенційно найбільше
відповідають сучасним вимогам щодо вимірювання геометричних, динамічних та
амплітудних параметрів багатьох об’єктів та технологічних процесів [1].
Важливою
характеристикою ТІВС є роздільна здатність. Для оцінки роздільної здатності
враховується контраст зображення з функцією передачі модуляції [2]. Контраст
зображення визначається як співвідношення між екстремальними значеннями
інтенсивності потоку випромінювання (яскравість, світимість або освітленість).
Контраст разом із функцією передачі модуляції використовується для оцінки
роздільної здатності ТІВС. При кількісному визначенні контрасту можливе використання
різних співвідношень, наприклад, для освітленості
де 
, 
– екстремальні значення освітленості.
Авторський колектив вважає, що
найбільш доцільно визначати контраст за формулою
(1)
При такому
співвідношенні контраст кількісно співпадає з функцією передачі модуляції в
теорії сигналів, тобто
,
де 
– перевищення
основного значення освітленості
над середнім;
– середнє
значення освітленості.
Рисунок 1 –
Штрихова міра
Зауважимо, що жодна з поширених в світовій практиці мір
щодо визначення контрасту не може задовольнити всіх поставлених технічних
вимог. Найголовнішими серед цих вимог є забезпечення відповідного діапазону
просторових частот, невеликий крок дискретизації та зручність в експлуатації.
Від типу мір залежать результати вимірювань. В практиці найчастіше
використовують штрихові міри (рис.
1).
Рисунок 2 – тест-об'єкт для визначення контрасту
251657216Штрихова міра з шириною
смуги l розрізняється при заданому
значенні контрасту, але це не значить, що за таких умов буде розрізнятися і
окремий елемент з характерним розміром l.
Тому для дослідження роздільної здатності запропоновано використовувати
тест-об’єкт зображений на рисунку 2. Він складається з круглих об’єктів,
діаметри яких зменшуються по горизонталі, наприклад,
у математичній прогресії із знаменником n, а контраст змінюється за таким же законом по вертикалі.
Зауважимо, що
для кожного значення контрасту буде своя просторово-частотна характеристика, яка
і визначатиме роздільну здатність, про що й було сказано раніше.
Визначення такої важливої характеристики ТІВС як роздільна здатність потребує особливої уваги. Зокрема, потрібно удосконалювати підходи відповідно до поставлених технічних вимог при кількісному аналізі контрасту.
Література
1. Маркін М.О., Маркіна О.М., Агінський Ю.А.
"Визначення геометричних розмірів мікрооб'єктів за допомогою телевізійних
вимірювальних систем." Вісник Національного технічного університету
України 46 (2013): 64-70.
2.
В.А. Порев, Ф.М. Тавальбех Автоматизований комплекс для дослідження
характеристик телевізійних засобів контролю
// Методи та прилади контролю якості» №2, 1998, ст. 88-92