Способ определения параметра частотно-контрастной характеристики фотографической системы Советский патент 1987 года по МПК G03B43/00 G01M11/00 

сриг1

Изобретение относится к испытанию фотографических систем (ФС) и может быть использовано для измерения частотно-контрастных характеристик и разрешающей способности фотографических систем по изображению скачка яркости на фотографическом приемнике излучения с прозрачной подложкой, например на фотопленке.

Способ основан на справедливом для фотографических систем с углом зрения 2Я 20 предположения о возПри определении параметра частотно-контрастной характеристики сканиможности аппроксимации характеристик

таких систем аналитическими выражения- 5 руют световым лучом изображение скачми вида

А(х) j- ехр f-4,6(J-)

(ТО

T(N) 1 5 ехр -4,6(1-)

-«

j 2fr NX dx

(1)

де

A(x) T(N)

N

X

функция размытия; частотно-контрастная характеристика, пространственная частота, пространственная координата.

2л5

ПР

- нормирующий множитель, обеспечивающий Т(0) . 1 , Т( ) 0.

При такой аппроксимации характеристики зависят от двух параметров п и f . Поиск параметров облегчается тем обстоятельством, что значение п с достаточно высокой точностью может быть определено на основании информации о составе ФС (п 1,5, если фотосистема содержит один объектив и пленку, п 1,75, если присутствует сдвиг). Задача определения характеристики фотосистемы сводится к измерению только одного параметра f , который в дальнейшем для определенности назван параметром частотно-контрастной характеристики фотосистемы.

Цель изобретения - повьщшние точности определения частотно-контрастной фотографической системы.

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего способ, на фиг, 2 - зависимость отношения амплитуд гармонических составляющих

Ci/C сигнала, соответствующего распределению экспозиций в изображении

скачка яркости, от параметра , на

Р

фиг. 3 - зависимость Д - относитель78752

ной разности амплитуд гармонических составляющих сигналов, соответствующих распределению экспозиций в изоб- ( ражении скачка яркости, и плотностей в изображении скачка яркости от параметра входного сигнала oL и параметра f на фиг. 4 - графики, поясняющие циклическое сканирование изобра- 10 женин скачка яркости.

Способ осуществляется следующим образом.

При определении параметра частотно-контрастной характеристики скани

ка яркости на фотослое с прозрачной подложкой в направлении вдоль максимального градиента плотности изображения скачка с помощью блока 1 сканирования. Для этого на фотоизображении, полученном данной фотосистемой, находят изображение скачка яркости и фиксируют его в блоке 1 так, чтобы направление сканирования совпадало с направлением максимального градиента плотности изображения скачка. С помощью фотоэлектронного преобразователя 2 и логарифмического усилителя 3 преобразуют энергию луча, прошедщего через фотослой, в электрический сигнал. Этот сигнал соответствует распределению плотности в изображении скачка.

Выходной сигнал блока 3 раскладывают на гармонические составляющие с помощью гармонического анализатора 4. Сканирование изображения произвоится возвратно-поступательным движением луча, изменяя начальную точку при постоянном интервале сканирования. Данный режим сканирования реализуется блоком 3 управления. Интервал 6 сканирования вводится в блок 5 перед началом сканирования. Положение начальной точки 7 сканирования может быть изменено в процессе сканирования. Изменяя положение начальной точки при постоянном интервале сканирования, определяют такую точку, которой соответствуют электрический сигнал с выхода блока 3 с минимальной амплитудой 2-й гармонической составляющей. Затем измеряют значение амплитуды 1-й и 3-й гармонических составляющих этого сигнала с помощью гармонического анализатора 4 и вычисляют их отношение. По значению амплитуды С t и отношению амплитуд Cj/С, су

3П

дят о характеристике фотографической системы.

Схема устройства реализована на основе серийной аппаратуры. Блок 1 сканирования, фотоэлектрический преобразователь 2, логарифмический усилитель 3, блок 5 управления входят в состав автоматического микроденситометра АМД-1. В качестве гармонического анализатора используется селективный микровольтметр В 6-9.

Циклическое сканирование изображения скачка яркости, образованного линейной изображающей системой с функцией размытия (1), происходит следующим образом.

Пусть на вход системы поступает сигнал в виде скачка яркости (СЯ) с уровнями В и В. При этом распределение экспозиций в изображении СЯ измеряется с помощью сканирующей апертуры малых размеров по сравнению с шириной зоны перехода экспозиций, совершающей возвратно-поступательное движение в направлении максимального градиента экспозиции в изображении скачка (фиг. 4а). Размах колебаний х больше ширины перехода. При этом на выходе фотоэлектрического преобразователя,- на который падает световой поток, прошедший через измерительную апертуру,наблюдается периодический сигнал H(t) (фиг. 45). Если апертура совершает симметричные колебания относительно середины перехода, то H(t) образован зеркальным отражением переходной кривой f(x), симметричной относительно середины периода колебаний апертуры. В этом случае полученная картина совпадает с картиной, имеющей место при прямолинейном сканировании штрихового растра с пространственным периодом 2х и шириной штриха X (фиг. 4в). Пусть распределение действующей экспозиции в изображении растра

Н(с) Н, + (Н, - H,)f(t) Н,(1 + f(t).

де И,, 1 f(r:)

экспозиции, соответствующие области с яркостями В f и Bi , периодическая функция, полученная симметричным продолжением переходной кривой f(x), которая по определению связана с

15

7875

функцией размытия следующим образом f(x)

A(x)dx, 5оС - параметр входного сигна, Н i - Н - ла ,

Так как H(t) является четной перио- 1Q дической функцией, его спектр имеет вид

С. (1 +oLf(t)cos-- dc,

XX

к . о, 1 , . .. , П. Для ненулевых К

2Н oL Ccf ст

С. (t)cosdt (2)

X J X

Так как функция размытия (1) явля- 2Q ется симметричной относительно х О, то переходная функция f(x) кососим- метрична относительно середины перехода. Сигнал f(c) имеет нулевые коэффициенты CK, при четных гармонических 25 составляющих в случае симметричности колебаний апертуры относительно середины перехода. Таким образом, условие С О, К 2п, П О, 1, 2... может быть принято как критерий наст- 30 ройки колебаний апертуры на изображение скачка яркости.

Из (2) видно, что спектр экспозиции H(t) линейно связан с параметром о(. и Н . Нормируя спектр к С , получают отношения, не зависящие от oi. и Н,

35

С

f(t)

О

0

{f(t)cos

(3)

Ск

Связь - с параметром f несложно

С

установить путем аппроксимации расчетных зависимостей - от Р . Поэто- 5 ,.Li J

л Р

му Р f(p ) можно использовать как

-1

оценку параметра р . Так как с увеличением номера К ухудшается отноше- Q ние сигнал-шум, то оптимал1,ной оценкой о является f(-), а критерием J1,

настройки Cj 0. Зависимость при Cj. О от р для П 2 в выражении

5 приведена на фиг. 1. Оценка f

/-

f(-) является несме| р1п ой и состоятельной в случае - белого шума.

Таким образом, в качестве оценки параметра f функции размытия А(х)

линейной изображающей системы можно

л Р

принять р- f() при циклическом Ь(

сканировании изображения скачка яркости при настройке на переход по критерию Cj 0.

Задача определения параметра f фо- 10 тичной формой

тографической системы по изображению л Г ,- ° 1 Г

а , - а aj /С, J

достаточной точностью (погрешность аппроксимации составляет 0,5% при и менении р в А раза и oi от О до 30) аппроксимируется разделимой квадраскачка яркости осложняется тем, что модель фотографической системы является нелинейной, так как преобразование действующей на фотослой экспози- 15 ции в оптическую плотность описывается нелинейной зависимостью - характерИСТИгШСКОЙ кривой.

Характеристические кривые галоидо- - серебряных слоев обладают свойством 20 прямолинейности среднего участка, который описывается следующей зависимостью

D /-lg(H/Hj, (4) где Ht - точка инерции,

г- - коэффициент контрастности,

равный наклону прямолинейно- но участка.

Так как прямолинейный участок является рабочим в большинстве случаев, 30 то описание характеристической кривой принимается в виде (4). Поэтому распределение плотности в изображении растра имеет вид

D(t) Ig Н, (1+.f(t))}

rlg((t) +/48(H,/HJ,

где а; - коэффициенты аппроксимации Таким образом, в качестве оценки параметра j функции размытия фотогр фической системы можно принять

, С, )

35

при циклическом сканировании изобра жения при настройке на переход по

критерию GI 0.

Предлагаемый способ не приводит 25 к смещению оценок параметра частотн контрастной характеристики фотосистемы и позволяет повысить точность определения характеристики фотограф ческой системы.

Формула и-3 обретени

Способ определения параметра час тотно-контрастной характеристики фо тографической системы по фотоснимку основанный на сканировании лучом св та скачка яркости на изображении, п лученном на фотослое с прозрачной подложкой в направлении максимально градиента плотности изображения, пр образовании прошедшей через фотосло энергии луча в электрический сигнал и вычислении логарифма этого сигнал отличающийся тем, что, целью повьш1ения точности определени частотно-контрастной характеристики сканирование делают возвратно-посту пательным с постоянной амплитудой, изменяя начальную точку сканировани раскладывают полученный сигнал на г монические составляющие, определяют точку, в которой амплитуда второй г

, о а отношения С, /С,

для спектра сигнала D(C) определяются соотношением

з /rt

D Ь

С

Jig l+oCf(t)}cos- -dt

TTt

Jig (t) dt

Так как функция у Ig f-} нели- нейна, спектр плотности при циклическом сканировании изображения скачка относительно середины перехода экспозиции имеет ненулевые четные гармо- ники причем их амплитуда зависит от величины р и oi. . При настройке развертки по критерию GI 0 величина

-Jb отличается от -- на величину

ЦС, %

ошибки 4 --- - . На фиг. 3 L L,

приведены зависимости относительных

Д (/1/Сз).100% от i при раз- о . Лнали1 функции и

Э

i -i ) показывает, что она с

достаточной точностью (погрешность аппроксимации составляет 0,5% при изменении р в А раза и oi от О до 30) аппроксимируется разделимой квадрагде а; - коэффициенты аппроксимации. Таким образом, в качестве оценки параметра j функции размытия фотографической системы можно принять

, С, )

при циклическом сканировании изображения при настройке на переход по

критерию GI 0.

Предлагаемый способ не приводит к смещению оценок параметра частотно- контрастной характеристики фотосистемы и позволяет повысить точность определения характеристики фотографической системы.

ормула и-3 обретения

Способ определения параметра частотно-контрастной характеристики фотографической системы по фотоснимку, основанный на сканировании лучом света скачка яркости на изображении, полученном на фотослое с прозрачной подложкой в направлении максимального градиента плотности изображения, преобразовании прошедшей через фотослой энергии луча в электрический сигнал и вычислении логарифма этого сигнала, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности определения частотно-контрастной характеристики сканирование делают возвратно-поступательным с постоянной амплитудой, изменяя начальную точку сканирования, раскладывают полученный сигнал на гармонические составляющие, определяют точку, в которой амплитуда второй гар

литуд первой и третьей гармоник и значению амплитуды первой гармоники судят о значении параметра частотно- контрастной характеристики.

1.0

0.8

Изобретение относится к испытаниям фотографических систем. Цель изобретения - повышение точности определения частотно-контрастной фотографической системы. Устройство, реализующее способ, содержит блок 1 сканирования, фотоэлектронный преобразователь 2, усилитель 3, анализатор 4 и блок 5 управления. Введение новых, элементов и образование новых связей между элементами устройства не приводит к смещению оценок параметра частотно-контрастной характеристики фотосистемы и тем самым позволяет достичь цель изобретения. 3 ил. ( СЛ

л о/

а, /с

4

Р Ъ

Зв

а

)

f

Редактор Н.Клсарла

Подписное

Заказ 4130/46Тираж 420

ВПИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

. ----- - - - - - - -- -- -- -Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.Проектная, 4

сригА

Составитель Ю.Иванов

Техред В.Кадар Корректор А.Обручар

Подписное