Вычислительное устройство для определения характеристик фотографических систем

Вычислительное устройство для определения характеристик фотографических систем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ги 748447

Сеюз Сееетскни

Социаннстнчмннх

Рес убпмк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное.к авт. сеид-ву У 642727 (22) Заявлено 16.0378 (21) 2591154/18-24 (51) М. Кл.

G 06 G 7/48 с присоединением заявки Но! осударственный комнтег

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1507.80. Бюллетень М, 26 (53) УДК; 681 . 335

: (088. 8)

Дата опубликования описания 15.07.80 (72) Автор изобретения

Г.П.Васильев (71) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОГРАФИЧЕСКИХ СИСТЕМ

По основному ант.св. В 642727 известно вычислительное устройство для определения характеристик фотографических систем, содержащее микроденситометр, первый вход которого соеди- 15 нен с первым входом устройства, а вы" ход подключен к первому входу преоб" разователя плотности н экспозиции, второй вход которого подключен ко втовторому входу устройства, второй вход20 микроденситометра соединен с выходом первого ключа, соединенным чеРез.первый генератор тактовых импульсов с первым входом первого счетчика, выход которого подключен к блоку управ-25 ления, а второй вход первого счетчи" ка соединен с третьим нходом устройства, первый выход блока управления подключен к управляющему входу первого ключа, информационный вход которо- 30

Изобретение относится к областй испытаний фотографических систем и может быть использовано для измерения частотно-контрастных характеристик (ЧКХ) фотографических систем по иэображению скачка яркости на фотографическом приемнике излучения с прозрачной подложкой, например, на фотопленке. го связан с четвертым входом устройства, блок памяти, блоки вычитания, блоки умножения, счетчики импульсон, второй генератор тактоных импульсов, ключи, блок регистрации, блок считывания, схйму сравнения и интегратор, при этом выход преобразователя плотности в экспозиции, соединен с первым входом блока памяти, второй нход которого подключен ко второму выходу блока управления, выход блока памяти соединен с первым входом блока считывания, нторой вход которого подключен. к первому выходу второго счетчика, второй выход второго счетчика соединен с первым входом третьего счетчика, первый выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, информационный вход второго ключа соединен с пятым входом устройства, а его выход через второй генератор тактовых импульсон подключен к первому входу второго счетчика, второй вход которого соединен с шестым входом устройства, первый и второй тзыходы блока считывания подключены соответственно к входам первого и второго блоков суммиронания, выходы которьнс соединены соответствен;но с первыми:входами первого и второ748447 получая тем самым осредненную вели"

ro блоков деления, вторые входы блоков деления подключены соответственно к седьмому и восьмому входам устройства, выход первого блока деления соединен с первыми входами первого и второго блоков вычитания, выход второго блока деления соединен со вторым входом первого блока вычитания и с первым входом третьего блока суммирования, выход первого блока вычитания через первый блок умножения, соединенный другим входом со вторым выхо.— дом третьего счетчика, подключен ко второму входу третьего блока суммирования и ко второму входу второго блока вычитания, выходы которых соединены с 15 первым и вторым входами схемы сравнения, третий вход которой подключен к третьему выходу блока считывания, выход схемы соединен с управляющим входом четвертого ключа, информационный 20 вход которого подключен к девятому входу устройства, а выход — к первому входу второго блока умножения, соединенного вторым входом с десятым входом устройства, а третьим вхо-, 5 дом — со вторым выходом третьего счетчика, выход второго блока умножения подключен к первому входу интегратора, второй вход которого подключен к третьему в ходу счетчика, а выход интегратора через третий блок деления соединен с информационным входом третьего ключа, выход которого подключен к блоку регистрации, второй вход третьего счетчика соединен с одиннадцатым входом устройства (1) . Известное устройство осуществляет измерение ЧКХ по способу,.основан ному на аппроксимации нормированных ,функций рассеивания и ЧКХ фотосистем 4Р с углом поля зрения 2(3 20О выражениями вида :

2.Ъ (1х! ", Т(й)=„(ехр(-4,6(— ) - 2 Й x)dx,:(2) пp p

5О где A (х) — функция рассеивания;

Т (И) — ЧКХ; х — пространственная координата;

N — пространственная частота; и и р-параметры.

При такой аппроксимации определе-. ние ЧКХ может быть сведено к измерению по переходной кривой только одного параметра р, В устройстве этот щ параметр определяется по способу уров- нений,сущность состоит в следующем.

Поскольку функция (1) всегда норми-, рована и всюду неотрицательна, то для любого числа U<, такого, что 0

o f

-СО

Можно показать, что если взять пару чисел (Ut°, Uг ) такую, что 0 U<<05 и U =1-U1, то вследствие четности функции (1) оказывается справедливым следующее простое выражение для определения. )з

Р = К(Х - X1)) (4) где х 1 и х — коэффициент верхних пределов в выражении (3), соответствующие числам U1 и 0 k — коэффициент, зависящий ото,и от параметра и, Если переходная кривая не нормирована, то необходимо пересчитать пары чисел-ypaaHeA (U, U< ) по формулам: (Ы

0 - Бо+(Еg E()10 =Åg (Е1 Ео1 "1, (Ь1 где U< v U2 — пересчитанные значения уровней;

Е и — соответственно нижнее и

О верхнее установившиеся значения переходной кривой.

Снижение случайных ошибок измерения параметра p,,вызванных влиянием различных случайных факторов (в том числе и шумом гранулярности), достигается путем осреднения значений р полученных по однЬй переходной кривой для различных пар чисел-уровней (U, 02 ), Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловлен- ная следующими обстоятельствами.

Незашумленная переходная кривая имеет только по одной точке пересечения с каждым иэ уровней пары, что обеспечивает однозначное определение длины отрезка х - х . =)ашумленная переходная кривая, как правило,, несколько раз пересекается с каждым уровнем. В этом случае при определении длины отрезка х х, которую затем следует поставить в формулу (4), появляется неопределенность, что влечет эа собой неопределенность в определение параметра p, а вместе с ним и в определение ЧКХ.

Если в качестве х и х выбрать, например, абсциссы точек, в которых зашумленная переходная кривая пересекается первый раз с нижним уровнем и последний раз -с верхним, то длина отрезка х - х будет существенно завышена. В основном устройстве указанная ошибка снижается эа счет того, что длина отрезка х - x получается .суммированием только тех интервалов оси абсцисс, на которых значения зашумленной переходной кривой находятся внутри. данной пары уровней.

748447

Однако и в этом случае, если оператор не предпримет специальных мер, то ошибка определения отрезка х - х . может оказаться сколь угодно большой.

Действительно, эта ошибка будет расти с увеличением длины верхней и нижней 5 постоянных составляющих (полок ) переходной, кривой и амплитуды шума, поскольку при этом будет возрастать вероятность того, что значения шума на полках . . попадут внутрь пары уровней, что приведет к росту размеров и числа упомянутых выше интервалов оси абсцисс, суммирование которых и дает искомый отрезок х - х

Для того, чтОбы уменьшить указанную ошибку, оператор долйен выбирать минимальную длину полок, однако отсутствие четких критериев такого выбора вносит ошибку субъективности, увеличивает время измерений и делает работу оператора утомительной.

Еще одним путем снижения ошибки является выбор уровней, достаточно удаленных от полок, однако при этом уменьшается число пар уровней, участвующих в измерениях и, как следствие, увеличивается случайная ошибка измерения параметра p, полученного в результате осреднения.

Целью данного изобретения является повышение точности определения ЧКХ. ЗО

Цель изобретения достигается тем, что в устройство введены инвертор, вторая схема сравнения, третий блок вычитания, четвертый блок суммирования и пятый ключ, первые входы четвер-)5 того блока суммирования и третьего блока вычитания соединены соответственно с выходами первого и второго блоков деления, вторые их входы соединены с выходом первого блока умно- щ жения, выходы четвертого блока суммирования и третьего блока вычитания подключены, соответственно к первому и второму входам второй схемы сравнения, третий вход которой соединен с третьим выходом блока считывания, а выход — с управляющим входом пятого ключа, информационный вход которого подключен к выходу инвертора, а выход — к четвертому входу второ- . gg

ro блока умножения, вход инвертора является девятым входом устройства. оведение в устройство перечисленных блоков обеспечивает введение наряду с каждой основной парой уровнейО"и U еще двух дополнительных уров- . ней 0> и U, таких что

Оэ о 1 Eo U1> 3 =Е1 (Б - 1, <@ 60 при этом длина отрезка х - х1 определяется суммированием тех интервалов оси абсцисс, на которых значения переходной Кривой заключены. внутри уровней u," и 0 и вычитанием тех ин- 65 тервалов оси абсцисс, на которых значения переходной кривой либо ниже U либо выше U "

Введение пары уровней U*,U4, повышает точность измерений, поскольку при этом достигается компенсация имевшего место в основном устройстве увеличения отрезка х — х за счет шума на полках, причем эта компенсация будет тем полнее, чем больше длина полок .

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Все устройство может быть разделено на записывающую и обрабатывающую части. Задачей записывающей части является запоминание значений экспозиций в М .равноотстоящих точках переходной кривой. Обрабатывающая часть оп ределяет величину параметра р путем автоматической обработки запомненных значений по способу нескольких пар уровней.

Записывающую часть образуют микроденситометр 1, преобразователь 2 плотности в экспозиции, ключ 3, генератор 4 тактовых импульсов, счетчик импульсов 5 и блок управления б. Блок памяти 7 входит и в записывающую и в обрабатывающую части.

Микроденситометр 1 совместно с преобразователем 2 обеспечивает получение распределения экспозиций в иэображении скачка яркости. Ключ 3, генератор 4 тактовых импульсов, счетчик импульсов 5 и блок управления б предназначены для автоматического управления процессом записи. Блок памяти 7 запоминает значения экспозиций в равноотстоящих тбчках изображения скачка яркости.

Остальные блоки устройства образуют обрабатывающую часть, Ключ 8,генератор 9 тактовых импульсов,счетчики импульсов 10,11 и блок считывания 12 осуществляют автоматическое управление процессом измерения параметров /

Блоки суммирования 13-16,блоки деления 17 и 18, блоки вычитания 19-21, блок умножения 22 предназначены для задания приведенных к ненормированной переходной кривой значений уровней Ц",,О О Ц4

Схемы сравнения 23, 24, ключи 25, 26, инвертор 27, блок умножения 28,. интегратор 29, блок деления 30, ключ

31 и блок регистрации 32 последовательно для каждой пары уровней определяют длину отрезка х>- х, суммируя интервалы разбиения, значения экспозиций в которых находятся между .уров.нями U1 и U, и вычитая те интервалы, значения экспозиций в которых выходят за пределы уровней U,",,u„", вычисляют значения р для каждой пары уровней суммируют их, а затем делят на число, М ф использованных пар уровней U u

748447 чину p, Позициями 33-44 обозначены входы устройства.

Работу устройства можно подразделить на этапы записи и обработки. Перед началом записи по входу 33 вводятся необходимые данные в преобразователь 2 плотности в экспозиции.

В счетчик импульсов 5 по входу 34 подается сигнал Исходное положение, в результате чего íà его выходе появляется сигнал О и блок управления б отпирает ключ 3. !О

После того как производится установка скорости перемещения стола микроденситометра 1 (по входу 35) и стол переводится в начальную точку измерений, на информационный вход 15 ключа 3 подают сигнал Запись, который проходит через .открытый ключ

3, включая привод стола микроденситометра 1 и генератор 4 тактовых импульсов. " " 20

Текущие значения плотностей в изображении скачка яркости с выхода микроценситометра 1 преобразуются в экспбзиции, которые поступают на вход

36 блока 7.. 25

Генератор тактовых импульсов 4 формирует последовательность импульсов заданной частоты 1 . Счетчик импульсов 5 подсчитывает число тактовых импульсов с момента начала записи.э

Блок управления 6 подает команду на вход З7 блока памяти 7,которая засылает значение экспозиции, поступившее на вход блока памяти 7 в запоминающую ячейку с номером, равным числу тактовых импульсов на выходе счетчика 5. Тем самым распределение экспозиций оказывается представленным в блоке памяти 7 в виде последовательности дискретных значений в равноотстоящих точках, при этом шаг разбие- 40 ния ь х определяется частотой тактовых импульсов 3 и скоростью v перемещения стола микроденситометра:bg=v/i.

После того к ак в счетчик 5 поступйт М-ый тактовый импульс, блок уп- 45 равления б выдаст сигнал на управляю щий вход ключа 3, запирающий этот ключ и прекращающий тем самым перемещение стола микроденситометра 1 и выдачу тактовых импульсов. На этом 5() процесс записи заканчивается, Перед началом обработки через входы 38, 39 блоков деления 17,18 задают величины интервалов осреднения постоянных составляющих переходной кривой

81 иф . Вводят значение параметра и в блок умножения 28 (по входу 40), задавая теь самым требуемый набор коэффициентов k. На информационный вход ключа 25 и на вход инвертора 27 пода ют величину интервала переходной кри- go вой. Записывают О в счетчик 11 (по входу 41) и число М в счетчик 10,,Где М вЂ” номер последней точки разбиенияпереходной кривой. При этом счетчик 11 выдает команды на управляющие входы ключей 8 и 31, запирая ключ 31 и отпирая 8. Кроме того, счетчик 11 выдает команду на приведение в исходное положение интегратора 29 (по его входу 42) .

Процесс автоматической обработки начинается после того, как на информационный вход ключа 8 будет подана команда Обработка, которая, пройдя через открытый ключ 8, включает генератор 9. Первый тактовый импульс с выхода этого генератора приводит к переполнению счетчика импульсов 10, Сформированный при этом импульс переполнения сбрасывает накопленную в нем сумму, оставляя только 1, вследствие чего управляемый счетчиком 10 по входу 43 блок считывания

12 обеспечивает подачу на вход схем сравнения 23 и 24 значения переходной кривой из первой ячейки блока памяти 7. Одновременно тот же импульс переполнения, поступив на вход 44 счетчика 11, переводит его из состояния 0 в состояние 1 . Наличие в счетчике 11 числа 1 приводит к установлению в блоках умножения

22, 28 множителей, соответствующих первой паре уровней.

В течение всего времени обработки блок считывания 12 обеспечивает выдачу Р1и С крайних значений переходной кривой в блоки суммирования 13 и

14, так что на выходах блоков деления 17 и 18 получаются осредненные по Р1 и 0 значениям нижняя и верхняя постоянные составляющие Ео и Е1

Блок вычитывания 19 определяет перепад экспозиций Е1-ЕС,, а блок умножения 22 умножает этот перепад на число

01, соответствующее той паре уровней, по которой в данный момент ведется обработка. Блоки суммирования 15 и вычитания 20 определяет, соответственно, нижний и верхний уровни нары

U1 U g . дополнительные уровни 0, О" вычисляются с помощью блоков суммирования 16 и вычитания 21 соответственно.

Схема cpавнения 23 формирует сигнал на открывание ключа 26 в течении времени, когда значение переходной кривой, поступившее на ее вход, о-.,азывается внутри области, задаваемой парой уровней 0 < ц " . Сигнал с информационного входа ключа 26, несущий информацию о величине интервала разбиения переходной кривой, пройдя через открытый ключ 26, умножается в блоке умножения 28 на коэффициент К, соответствующий номеру пары уровней, по которой в данный момент ведется обработка; полученные в течение одного времени обработки произведения суммируются в интеграторе 29.

Когда значение переходной кривой оказывается либо меньше, чем LI>, либс больше, чем () ., схема сравненйя 24 формирует команду на отключение клю748447

1ча 25, на информационный вход которого с выхода инвертора 27 подается сигнал, по величине равный сигналу на выходе ключа 26, но противоположный ему по знаку, С выхода ключа 25 этот сигнал поступает на вход блока умножения 28, где он, так же как и сигнал с выхода ключа 26, умножается не коэффициент К и поступает на вход интегратора 29, в котором он вычитается иэ накопленной суммы вследствие того, что оН противоположен IIo знаку сигналу с выхода ключа 26.

Второй и последующие импульсы с выхода генератора 9 суммируются в счетчике 10 и с помощью блока считывания

12 обеспечивают последовательную по- . 1» дачу на вход схем сравнения 23 и 24 значений переходной кривой от первого до последнего — M-ro. Поступление в счетчик 10 (М + 1)-го тактового импульса вызовет переполнение его с вы- Щ дачей импульса переполнения.

Дальнейшая работа устройства аналогична описанной выше с той разницей, что после каждого переполнения счетчика 10 счетчик 11 переходит последовательно в состоянии 2 ", 3 и так далее, при этом соответственно изменяются множители в блоках умножения 22 и 28. Осреднение результатов измерения по всем п-.ðàì уровней осуществляется в блоке деления 30 посредством деления выходного сигнала интегратора 29 на число использованных пар уровней.

Как только число импульсов, накопленных в счетчике 11, станет на 1 больше номера последней пары уровней, так сразу счетчик 11 выдает сигнал на закрывание ключа 8. Тем самым прекращается дальнейшая выдача тактовых импульсов. Одновременно счетчик 11 40 открывает ключ 31, через который осредненное значение выдается в блок регистрации 32. На этом заканчивается весь процесс 45 измерений.

Таким образом, устройство реализует описанный выше способ с дополнительными уровнями, обеспечивая:

1. Получение переходной кривой — 50 распределение экспозиций в изображении скачка яркости;

2. Квантование переходной кривой, в результате чего она оказывается представленной своими значениями в

М рафноотстоящих точках;

3 Запоминание всех M значений пе" реходной кривой на время последующей обработки;

4. Определение нижнего Е и верхнего Е установившихся значений переход. — 60

1 ной кривой с использованием осреднения нижних 81 и верхних 0< крайних значений ее;

5. Задание пары чисел-уровней ()1, Ор и получение с их помощью уровней . 65 приведенных к ненормированной переходной кривой;

6. Сравнение запомненных значений переходной кривой с числами-уровнями, полученными в предыдущем пункте, и суммирование тех интервалов разбиения, в которых ее значения находятся внутри области, задаваемой данной парой уровней U,, U», и вычитанием тех ин— тервалов, в которых ее значения ниже самого нижнего уровня U> или выше самого верхнего U4, тем самым определяется отрезок (х — х ) в формуле (4) т

7. Вычисление по формуле (4) и последующее запоминание значения р соответствующего данной паре уровней;

8. Переход к новой паре уровней и повторение операций 5,6,7,8 до тех пор, пока не будет выполнена обработка по заданному числу пар уровней;

9. Определение среднего значения р путем осреднения полученных выше значений по каждой паре уровней.

Предложенное устройство повышает точность измерений.

Повышение точности достигнуто за счет введения дополнительных уровней

Оэ и U4, что исключило имевшее место; в основном устройстве систематическое завышение результата измерения параметра p, вызванное влиянием шума гранулярности на полках . Предложенное усовершенствование основно-. го изобретения переводит эту ошибку из систематических в разряд случайных, причем она будет тем меньше, чем больше длина полок . Таким образом, отпадает необходимость в упоминавшейся выше минимизации длины полок ", что упрощает работу оператора, исключает ошибки субъективности и сокращает время измерений.

Кроме того, в основном устройстве иэ-эа сильного влияния шума на пол-! ках приходилось выбирать уровни так, что числа О находились в диапазоне

0,25 с 01 (0,5 . Предложенное усовершествование существенно снижает влияние шума на полках, что позволяет использовать уровни U1 во всем диапазоне 0,< 01 < О,5 ..Тем самым увеличивается число уровней, участвующих в измерениях, а следовательно,снижается случайная ошибка осредненного по всем парам уровней результата.

Указанные выводы подтверждены моделированием работы усовершенствованного устройства на ЭВМ.

/

Формула изобретения

Вычислительное устройство для определения характеристик фотографических систем по авт. св. Р 642727, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены инвертор, вторая схема сравнения, тре748447

Составитель Я.Шелипова

Редактор Н.Шубина Техред H.Áàáóðêà Корректор М,Демчик

Заказ 4242/38 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент,:г. Ужгород, yq.Проектная, 4 тий блок вычитания, четвертый блок суммирования и пятый ключ, первые входы четвертого блока суммирования и третьего бЛока вычитания соеДийены соответственно с выходами первot о и второго блоков деления, вторые их вхо- ды подключены к выходу первого блока умножения, выходы четвертого блока суммирования и третьего блока вычита" ния подключены соответственно к первому и второму входам второй схемы сравнения, третий вход которой соеди- нен с третьим выходом блока считывания, а выход — с управляющим входом пятого ключа, информационный вход котор61о подключен к выходу инвертора, а выход — к четвертому входу второго блока .Умножения, вход инвертора является девятым входом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 642727, кл. G 06 G 7/48, 1976 (прототип) .