Способ формирования синтезированного изображения Советский патент 1991 года по МПК G01C11/06 

f

(21)4656562/10

(22)23.02.89

(46) 23.04.91. Бюл. № 15

(72) Ю.К.Ребрин, А.В.Пермяков,

В.Н.Белинский и В.В.Куковский

(53)523:727-523.717.7 (033.3)

(56)Ильинский И.Д. и др. Фотограмметрия и дешифрирование снимков. - М.: Недра, 1936, с. 229-230.

Живичин А.Н. и др. Дешифрирование фотографических изображений. - М.: Недра, 1930, с. 125-126.

(54)СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИНТЕЗИРОВАННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

(57)Изобретение относится к расшифровке изображений путем сравнения двух и более изображений одного и

того же участка. Целью изобретения является повышение качества синтезированного изображения за счет увеличения отношения сигнал/шум. Цель достигается за счет считывания исходных изображений телевизионными трубками с законом движения считывающего луча по строке изображения, соответствующим закону изменения масштаба по этой строке, поканального усиления видеосигналов, сложения их и передачи на просмотровый экран, причем для каждого канала устанавливается оптимальный коэффициент усиления видеосигнала, исходя из величин предварительно измеренных в этом канале сигнала и шума. ил.

W

Изобретение относится к расшифровке изображений путем сравнения двух и более изображений одного и того же участка и может быть использовано при комплексном дешифрировании изображений, имеющих различный масштаб и отношение сигнал/шум.

Целью изобретения является повышение качества синтезированного изображения за счет увеличения отношения сигнал/шум.

На чертеже представлена схема, предназначенная для осуществления способа.

При осуществлении способа поочередно проецируют на экран исходные изображения, устанавливают для каждого из них соответствующий коэффициент усиления, после чего совмещают

исходные изображения на экране.Совмещение изображений производится путем считывания их телевизионными трубками, у которых закон движения считывающего луча по строке изображения совпадает с законом изменения масштаба в строке изображения соответствующего канала, так что в любой момент времени все телевизионные трубки визируют изображение одной точки. При этом мгновенньй угол поля зрения телевизионной трубки должен соответствовать разрешающей способности считываемого изображения, а шаг считывания (приведенное к масштабу расстояния между строками) должен быть одинаковым для всех каналов и не превышать размеров элемента разрешения канала, имеющего самую высокую раэреОЈ

со

со со

шагощую способность. Г(ля совпадения закона движения считывающего луча по строке изображения с законом изменения масштаба по строке изображения величина отклоняющего напряжения, подводимого к отклоняющей системе телевизионной трубки, должна изменяться по этому закону за время считывания строки.

Для определения коэффициента усиления KJ видеосигнала в i-м канале определяется величина шума изображения Н| и величина сигнала Я,, равная разности сигналов объекта и фона, и рассчитывается отношение сигнал/шум q .

Поскольку при сложении видеосигналов суммируются сигналы и дисперсии шумов для получения максимального отношения сигнал/шум в результирующем изображении объекта коэффициент усиления видеосигнала в i-м канале необходимо устанавливать равным

К

К

.За.

NI

;

Ъ 3

(о

где Kj - коэффициент усиления в первом канале (устанавливается произвольно или задается исходя из индивидуальных особенностей оператора) .1 - i i 2,3,...n, n - число каналов.

При этих значениях коэффициентов усиления отношение сигнал/шум в синтезированном изображении исследуемого объекта максимально и равно

(Ч ладке

(2)

п 1

Коэффициент К ,| может принимать как положительные, так и отрицательные значения в зависимости от знака qj, который, в свою очередь, зависит от знака S(f .

На фиг.1 приняты следующие обозначения: 1 - измеритель среднеквадра тического значения шума изображения, 2 - измеритель оптической плотности изображения объекта,i 3 - измеритель оптической плотности изображения Лона, 4 - умножитель на постоянный коэффициент (-1), 5 - умножитель на постоянный коэффициент (К), 6 - сумматор, 7 - блок деления, 8 - блок умножения, 9 - квадратор, 10 - блок извлечения квадратного корня.

5

0

5

Величина шума изображения в единицах оптической плотности может измеряться микроденситометром по фону, i окружающему объект, причем измерительная щель микроденситометра имеет размер элемента разрешения соответствующего изображения. Измерение оптической плотности изображения объекта и фона может осуществляться также микроденситометром или денситометром.

Фотографическое изображение представляет собой двумерное случайное поле. К описанию шумов фотографического изображения применим математический аппарат, разработанный для описания стационарных случайных функций.

Шумовые свойства черно-белых фотоматериалов полностью описываются среднеквадратическим отклонением плотности изображения.

Значение шума рассчитывают по Формуле

(3)

(D5- 5),

где S - номер отсчета, m - количество отсчетов, Ds - плотность, полученная при S-м отсчете, I) - средняя плотность .

На микроденситометре с размерами щели, равными размерам элемента разрешения соответствующего изображения, делают большое число отсчетов плотностей в точках, отстоящих друг от друга не менее чем на щирину щели. Вычисляют среднюю плотность по формуле

5

D

5-1

s

(4)

0

Затем по формуле (3) вычисляют величину шума. Измерения производят 5 на любом участке изображения,так как статистика фотографических шумов одинакова для Всех участков образца и не зависит от начальной точки регистрации.

Наиболее целесообразно измерять величину шума по фону, окружающему объект.

Величина сигнала объекта в единицах оптической плотности равна тоновому контрасту изображения этого объекта, т.е. разности оптических плотностей изображения объекта и окружающего фона. Для определения величины сигнала на микроденситомет5 .

ре измеряют оптическую плотность по

полю изображения объекта, производя такое количество отсчетов, которое Необходимо для охвата всей площади изображения объекта. Ширина щели микроденситометра при этом не должн превышать минимального размера объекта.

По формуле (4) получают осреднен ное значение оптической плотности изображения объекта ООБ.

Осредненное значение оптической плотности окружающего объект фона

Вф может быть получено аналогична, при этом измерение оптической плотности осуществляется по изображению фона в непосредственной близости объекта.

Величина сигнала SJ, как отмечалось выше, равна разности оптических плотностей объекта и Фона

s; - Б„

(5)

ОБ (f Если каждое 1-е исходное изображение перед сложением усиливается с коэффициентом К: шума будет равна

то величина

Ги 2

H2-JZ: K. N;

Ы

(6)

Изображение объекта в исходных изображениях, обусловленное неслучайно расположенным на отображаемой поверхности объектом, является также неслучайным. Поэтому сигнал Объект ,1 полученный в результате сложения исходных изображений, равен сумме сигналов Объект в исходных изображениях. При измерении сигнала в .единицах оптической плотности это значит, что тоновый контраст в суммарном изображении равен сумме тоновых контрастов исходных изображений У

s;.

(7)

Если 1-е исходное изображение перед сложением усиливается с коэффициентом К|, то величина сигнала будет равна и

К

(8)

Учитывая формулы (6), и (8), можно получить выражение для отношения сигнал/шум в суммарном изображении

6

к;

s;

(9)

(К;

N;)

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Критерием оптимальности выбора коэффициентов усиления является максимум отношения сигнал/шум в суммарном изображении.

Исследование функции (9) на экстремум с применением известного математического аппарата позволяет получить оптимальные значения коэффициентов усиления исходных изображений (1).

Использование предлагаемого способа обеспечивает возможность получать синтезированные изображения исследуемого объекта из нескольких изображений, имеющих различный масштаб и закон изменения масштаба по полю изображения, причем полученное изображение имеет максимально возможное отношение сигнал/шум.

Формула изобретения

Способ формирования синтезированного изображения, при котором поочередно проецируют каждое исходное изображение на экран через соответствующий канал, устанавливают коэффициент его усиления и совмещают исходные изображения, отличающий- с я тем,что, с целью повышения качества синтезированного изображения за счет увеличения отношения сигнал/ /шум, при проецировании каждого исг ходкого изображения измеряют значения сигнала и шума, а перед установкой коэффициента усиления в каждом из каналов определяют его значение из выражения

н«

Г1

к- к

где К

-ф

чр

i;,q

J

НмН,- - i 2,3

- значение коэффициента усиления в первом канале;

- значения отношения сигнал/ шум/ в соответствующих каналах;

значения шума в соответствующих каналах;

П5 J :

число каналов;

п $