Вычислительное устройство для измерения характеристик фотографических систем Советский патент 1990 года по МПК G06G7/48 

сд

СП

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для испытаний фотографических систем и фотоматериалов. Целью изобретения является повышение производительности и улучшение условий труда оператора за счет обеспечения автоматичкского определения величины градиента характеристической кривой. Устройство содержит микрофотометр 1, корректор 2 апертурных искажений, преобразователь 3 коэффициента пропускания в экспозицию, полосовые фильтры 4, 5, квадраторы 6, 7, блок 8 вычитания, частотной корректор 9, блок 10 извлечения квадратного корня, блок 11 памяти, блоки 12, 13 деления, квадратор 14, блок 15 деления, блок 16 логарифмирования, блок 17 усреднения, блок 18 умножения, блок 19 деления, сумматор 20, блок 21 извлечения квадратного корня, блок 22 умножения, блок 23 деления, блок 24 сравнения, коммутатор 25, блок 26 регистрации, сумматор 27, блок 28 вычитания, блоки 29, 30 сравнения, коммутаторы 31, 32, блоки 33, 34 памяти, блок 35 деления, блок 36 логарифмирования, блок 37 деления. 1 ил.

ел

to

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для испытаний фотографических систем и фотоматериалов.

Цель изобретения - повышение производительности и удобства труда оператора за счет обеспечения автоматического определения величины градиента характеристической кривой.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит микрофотометр 1, корректор 2 апертурных искажений, преобразователь 3 коэффициента пропускания в экспозицию, полосовой фильтр 4, полосовой фильтр 5, квадратор 6, квадратор 7, блок 8 вычитания, частотный корректор 9, блок 10 извлечения квадратного корня, блок 11 памяти, блок 12 деления, блок 13 деления, квадратор 14, блок 15 деления, блок 16 логарифмирования, блок 17 усреднения, блок 18 умножения, блок 19 деления, сумматор 20, блок 21 извлечения квадратного корня, блок 22 умножения, блок 23 деления, блок 24 сравнения, коммутатор 25, блок 26 регистрации, сумматор 27, блок 28 вычитания, блок 29 сравнения, блок 30 сравнения, коммутатор 31, коммутатор 32, блок 33 памяти, блок 34 памяти, блок 35 деления, блок 36 логарифмирования, блок 37 деления.

Устройство работает следующим образом.

Для измерения всех характеристик частотно-контрастной (ЧКХ), пороговой (ПХ), разрешающий способности (PC) фотографических систем (ФС) и фотоматериалов (ФМ) изображение радиальной миры, полученное при испытании ФС, устанавливается на сканирующее устройство и приводится во вращение относительно центра радиальной миры с постоянной угловой скоростью. Микрофотометр 1 генерирует сигнал, характеризующий зависимость от времени коэффициента пропускания участка фотопленки, попадающего в пределы сканирующей щели микрофотометра Ј, (t), Этот сигнал соответствует некоторой пространственной частоте N, значение которой зависит от количества штрихов у миры п и от расстояния от центра миры до сканирующей щели l,j :

N;

п

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Электрический сигнал E(t), пропорциональный (t), с выхода микрофотометра 1 поступает на вход корректора 2 апертурных искажений. С другого выхода микрофотометра 1 идет сигнал, пропорциональный пространственной частоте N, который одновременно поступает на блоки, для функционирования которых необходима информация о текущем значении пространственной частоты, а именно: на корректор 2 апертурных искажений, квадратор 14, частотный корректор 9, блок 11 памяти, - коммутатор 25 и блок 26 регистрации. Корректор 2 устраняет те искажения сигнала, которые вызваны конечными размерами сканирующей щели. Коэффициент передачи корректора изменяется обратно пропорционально изменению передаточной характеристики сканирующей щели от пространственной частоты. С выхода корректора 2 поступает исправленный сигнал, пропорциональный Ъ . Этот сигнал несет информацию: о ЧКХ испытываемой ФС и ЧКХ вспомогательных оптических приборов, например, коллиматора, с помощью которых испытывается ФС, о шуме гранулярности ФМ. Эту информацию необходимо разделить. Преобразователь 3 осуществляет нелинейное преобразование, обеспечивающее перевод коэффициентов пропускания фотоизображения в экспозиции, действовавшие в эмульсионном слое фотопленки. Затем сигнал, пропорциональный зависимости H(t), где Н - действовавшая экспозиция, подается одновременно на раздельные входы по-п лосовых. фильтров 4 и 5. Полосовой фильтр 4 настроен на основную частоту сигнала. Он обеспечивает выделение суммы двух мощностей: мощности сигнала, обусловленного незашумленным изображением миры, и мощности шума гранулярности на этой же частоте. Полосовой фильтр 5 настроен на существенно другую частоту, например отличающуюся не менее, чем в два раза от частоты настройки фильтра 4. Этот фильтр обеспечивает выделение мощности только шума гранулярности. С выходов полосовых фильтров 4 и 5 сигна- лы поступают на квадраторы 6 и 7 и возводятся ими во вторую степень. Затем сигналы подаются на раздельные входы блока 8 вычитания. Блок 8 осуществляет вычитание поступающих сигналов с весами, обратно пропорцио51550529

нальными полосам пропускания соответствующих полосовых фильтров 4 и 5. С выхода блока 8 вычитания на вход частотного корректора 9 поступает сигнал, пропорциональный квадрату амплитуды сигнала, обусловленного как бы незашумленным изображением миры. Этот сигнал пропорционален произведению

ЧКХ исследуемой ФС и ЧКХ вспомогательно ния миры микрофотометром сигнал С (t),

ной оптической системы (например, - коллиматора или резольвометра), т.е.

h КТ Т2 с Vipc х к}

где hc - амплитуда сигнала, поступающего на вход частотного корректора; Тк - ЧКХ коллиматора; К - коэффициент.

Частотньй корректор 9 хранит в своей памяти ЧКХ коллиматора и для каждого значения частоты Nj производит пересчет

Ј - - н.

К

Таким образом, с выхода частотного корректора 9 снимается сигнал,,пропорциональный квадрату ЧКХ исследуемой ФС. Чтобы получить значение ЧКХ на пространственной частоте N., этот сигнал необходимо возвести в степень 0,5 и пронормировать в соответствии с выражением:

а следовательно, и D(t) периодичен. Клок 17 усредняет периодический сигнал D(t) и со своего выхода выдает на вход блока 18 умножения сигнал, про15 порциональный средней оптической плотности D. Квадратор 14 возводит поступающий на его вход сигнал, пропорциональный текущему значению пространственной частоты, во вторую степень и

20 вьздает его на вход блока 18 умножения. На один из входов блока 18 поступает сигнал, пропорциональный квадрату постоянной Селвина К , с выхода блока 13 деления. Этот сигнал формируется

25 блоком 13 следующим образом: на его вход с выхода квадратора 7 поступает сигнал, пропорциональный мощности шума гранулярности hm, измеренной в полосе частот ufЩ пропускания полосово30 го фильтра 5. Блок 13 делит этот сигнал на величину этой полосы, сигнал, пропорциональный которой, подается на вход блока 13. Этот вход является входом устройства. Следовательно, в соотзс ветствии с физической сущностью постоянной Селвина, выходной сигнал пропорционален ее квадрату

т/м ч HC(N;) T(N -нЖТ

Нормировка, по определению, обеспечивает Т(О) I, 0. Эти операции выполняют блоки 10-12. Блок 10 извлечения квадратного корня возводит сигнал, поступающий на его вход, в степень 0,5, блок памяти 11 запоминает значение этого сигнала при пространственной частоте, близкой к нулю, и в течение всего цикла измерений выдает запомненное значение на вход блока 12 деления, на другой вход которого поступает текущий сигнал Hc(Nj) при значениях пространственной частоты, изменяющихся в необходимых пределах. С выхода блока 12 поступает сигнал, пропорциональный измеряемой нормированной ЧКХ. Этот сигнал одновременно поступает на вход блока 26 регистрации и на вход блока 24 сравнения.

С выхода корректора 2 исправленный сигнал, пропорциональный б (t), пода-/ ется последовательно на блок 15 деления, блок 16 логарифмирования, блок 17 усреднения. Блоки 15 и 6 совместно производят преобразование коэффициента Ј в оптическую плотность D lg . При сканировании изображе-а следовательно, и D(t) периодичен. Клок 17 усредняет периодический сигнал D(t) и со своего выхода выдает на вход блока 18 умножения сигнал, пропорциональный средней оптической плотности D. Квадратор 14 возводит поступающий на его вход сигнал, пропорциональный текущему значению пространственной частоты, во вторую степень и

вьздает его на вход блока 18 умножения. На один из входов блока 18 поступает сигнал, пропорциональный квадрату постоянной Селвина К , с выхода блока 13 деления. Этот сигнал формируется

блоком 13 следующим образом: на его вход с выхода квадратора 7 поступает сигнал, пропорциональный мощности шума гранулярности hm, измеренной в полосе частот ufЩ пропускания полосового фильтра 5. Блок 13 делит этот сигнал на величину этой полосы, сигнал, пропорциональный которой, подается на вход блока 13. Этот вход является входом устройства. Следовательно, в соответствии с физической сущностью постоянной Селвина, выходной сигнал пропорционален ее квадрату

huj

к к;

0

5

Afw - vs где Кд - коэффициент.

Блок 18 умножения перемножает поступившие на его входы сигналы к выдает результат на вход блока 19 деления. Блок 19 деления делит сигнал, поступивший на его первый вход, на сигнал, вводимый по другому входу и пропорциональный количеству штрихов у миры т, по которому обычно определяют PC (например, у пятишпальной миры Ащеулова m 9). С выхода блока 19 деления сигнал поступает на сумматор 20. На второй вход сумматора 20 подан сигнал, пропорциональный дисперсии шума зрительного анализатора челове- 5 ка . С выхода сумматора 20 сигнал последовательно поступает на входы блока 21 извлечения квадратного корня, блока 22 умножения и блока 23 де0

10

15

ления. Эти блоки завершают вычисление порогового контраста при частоте N; - t(N;). При этом на вход блока 22 умножения, являющийся входом устройства, подается сигнал, пропорциональ иый заданному отношению сигнал/шум qs и на второй вход блока 23 деления подается сигнал, пропорциональный градиенту характеристической кривой g, формируемый следующим образом. С вывода блока 17 усреднения сигнал, пропорциональный средней оптической Плотности D, поступает на входы сумматора 27 и блока 28 вычитания. На бторые объединенные входы блоков 27 и 28, являющиеся входом устройства, Подается сигнал, пропорциональный Приращению оптической плотности ДБ. Сигнал с выхода сумматора 27 поступает на вход блока 29 сравнения. В то же время с выхода блока 28 вычитания сигнал, пропорциональный разности Б - UD, поступает на блок 30 сравнения. По входам блоков 29 и 30 с выхо- 25 Да блока 16 логарифмирования поступает периодический сигнал, пропорциональный текущему значению оптической Плотности D(t) фотометрируемого участка миры. Блоки 29 и 30 сравнивают Сигналы, поступающие по их входам. В момент выполнения равенства

15505298

памяти периодически поочередно обновляется при каждом выполнении условий (1). (2)5 до тех пор, пока модуляция периодического сигнала с увеличением пространственной частоты не станет настолько малой, что условия (1) и (2) перестанут выполняться. В этом случае в блоках 33 и 34 будут храниться последние значения экспозиций Н

20

30

и Hg. Периодическое обновление сигналов, хранимых в блоках 33 и 34 памяти, позволяет отследить возможное изменение величины средней плотности D по мере изменения пространственной частоты миры N и, следовательно, отследить соответствующее изменение величины градиента характеристической кривой. С выходов блоков 33 и 34 памяти сигналы, пропорциональные экспозициям Н и Нг, поступают на входы блока 35 деления, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный отношению экспозиций .

Вычисление градиента завершают блок 36 логарифмирования и блок 37 деления, на вход которого подается сигнал, пропорциональный приращению &D. С выхода блока 37 деления сигнал, пропорциональный градиенту, поступает на вход блока 23 деления. С выхода блока 23 деления сигнал, пропорциональный пороговому контрасту на частоте N; - Т (Nj), поступает на вход блока 26 регистрации и вход блока 24 сравнения. Блок 24 сравнивает поступающие на его входы сигналы. Если они равны, что соответствует решению уп- , равления разрешающей способности T(N;) T(N;), N; R, блок сравнения выдает управляющий сигнал на вход коммутатора 25, который пропускает на вход блока 26 регистрации сигнал, несущий информацию о PC исследуемой ФС.

D(t) D 4 ДБ

блок 29 формирует управляющий сиг- Нал, поступающий с его выхода на первый вход коммутатора 31. Аналогичный сигнал формируется блоком 30 сравнения в момент выполнении равенства

D(t) D - AD

(2)

Управляющий сигнал поступает с выхода блока 30 на вход коммутатора 32. По объединенным входам коммутаторов 31 и 32 с выхода преобразователя 3 коэффициента пропускания в экспозицию поступает периодический сигнал, пропорциональный текущему значению экспозиции H(t). В моменты поступления на входы коммутаторов 31 и 32 управляющих импульсов коммутаторы пропускают текущие сигналы, которые с их выходов поступают на входы блоков 33 и 34 памяти. Блоки 33 и 34 запоминают величины поступивших на их входы сигналов, имеющих смысл экспозиций li и Нл. Содержимое блоков 33 и 34

5

5

памяти периодически поочередно обновляется при каждом выполнении условий (1). (2)5 до тех пор, пока модуляция периодического сигнала с увеличением пространственной частоты не станет настолько малой, что условия (1) и (2) перестанут выполняться. В этом случае в блоках 33 и 34 будут храниться последние значения экспозиций Н

0

0

5

0

5

0

5

и Hg. Периодическое обновление сигналов, хранимых в блоках 33 и 34 памяти, позволяет отследить возможное изменение величины средней плотности D по мере изменения пространственной частоты миры N и, следовательно, отследить соответствующее изменение величины градиента характеристической кривой. С выходов блоков 33 и 34 памяти сигналы, пропорциональные экспозициям Н и Нг, поступают на входы блока 35 деления, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный отношению экспозиций .

Вычисление градиента завершают блок 36 логарифмирования и блок 37 деления, на вход которого подается сигнал, пропорциональный приращению &D. С выхода блока 37 деления сигнал, пропорциональный градиенту, поступает на вход блока 23 деления. С выхода блока 23 деления сигнал, пропорциональный пороговому контрасту на частоте N; - Т (Nj), поступает на вход блока 26 регистрации и вход блока 24 сравнения. Блок 24 сравнивает поступающие на его входы сигналы. Если они равны, что соответствует решению уп- , равления разрешающей способности T(N;) T(N;), N; R, блок сравнения выдает управляющий сигнал на вход коммутатора 25, который пропускает на вход блока 26 регистрации сигнал, несущий информацию о PC исследуемой ФС.

Управление устройством осуществляет оператор. Он вводит сигналы об исходных данных на входы блоков 13, 19, 37 деления, сумматоров 20, 27, блока 22 умножения, блока 28 вычитания, а также изменяет пространственную частоту, при которой измеряются значения ЧКХ и ПХ. Изменение частоты осуществляется изменением положения сканирующей щели микрофотометра i относительно центра радиальной миры. В результате одного полного цикла измерений,, при котором пространственную частоту изменяют в необходимых преде

лах, в блоке 26 регистрации будут записаны ЧКХ, ФС, ПХ и PC.

Формула изобретения

Вычислительное устройство для измерения характеристик фотографических систем по авт. св. № 805326, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения условий труда оператора за счет обеспечения автоматического определения величины градиента характеристической кривой, в него введены второй сумматор, второй блок вычитания, второй и третий блоки сравнения, второй и третий коммутаторы, второй и третий блоки памяти, шестой и седьмой блоки деления, второй блок логарифмирования, причем первый вход второго сумматора и вход уменьшаемого второго блока вычитания соединены с выходом блока .усреднения, а их выходы подключены к первым входам вто-

0

5

5

0

рого и третьего блоков сравнения соответственно, вторые входы которых соединены с выходом первого блока логарифмирования, а выходы подключены к управляющим входам второго и третьего коммутаторов соответственно, информационные входы которых соединены с выходом преобразователя коэффи- циента пропускания в экспозицию, а выходы подключены к входам второго и третьего блоков памяти соответственно, выходы которых соединены с входом делимого и входом делителя шестого блока деления, соответственно, выход которого через второй блок логарифмирования подключен к входу делителя седьмого блока деления, выход которого соединен с входом пятого блока деления, а второй вход второго сумматора, вход вычитаемого второго блока вычитания и вход делимого седьмого блока деления соединены с входом приращения оптической плотности устройства.