Вычислительное устройство для определения характеристик фотографических систем Советский патент 1979 года по МПК G06G7/48 

ления, счетчики, второй генератор тактовых .импульсов, ключи и блок регистрации 2. Устройство реализует способ измерения ЧКХ основанный на аппроксимациинормированных функций рассеивания фотосистем с углом зрения 2/3 20° выраже шем вида .|iexp -4,«(it), (тр - L V Я где А (х) - функция рассеивания; X -простраистве1шая координата; пир- параме1ры. При такой аппроксимащш измерение ЧКХ может быть сведено к измерению по переходной кривой только одного параметра р. В устройстве f 2J этот параметр определяется по формуле ,.г.3-дх де,., р - -J-.н. ,г о . J п -макс где Дх - расстояние между соседними точками, шаг разбиения переходной кр1той; ДЕо - разность между максимальным и миншмальным установившимися значениями зкспозиций в изображении скачка яркости; п -второйпараметрфункщш {),числовое значение которого задается на основании априорной информации о составе фотосистемы; ДЕмакс максимум модуля разности между значениями переходной кривой в двух соседних точках. Для вычислений по формуле (2) величина 2, вводится в устройство Оператором, а ДЕо и Д Е мака устройство определяет по пере ходной кривой. Это известное устройство характеризуется большой случайной ошибкой измерения ЧКХ обусловл вюй сильиым влиянием wyvok грапулярносм. СЫовная причина его состоит в том, что устройство принимает в качестве ДЕ макс, то значение первой разности переходной 1ФИВОЙ, за которым сразу же следует меньшее значение. Тем салбш уже njMi относительно небольшом уровне шумов и неудачном расположении точек разбиения устройство может закончить поиск ДЕмакс. еще в области нижнего установившегося значения переходной кривой и; следовательно, найдешюя величина ДЕмакс. будет существенно отЛ1чатьоя от истинной (которая располагается в окрестности точки перегиба). Известно, что уровень шумов гранулярности можно снизить увелнчивая площадь скан фукнцей :щелй микроденситометра, и, тем самым, создать I условия, при которых устройство мо5кет обеспечивать достаточную точность. Однако в целом ряде случаев, например при мелкомасштабном фот Нрафировании, возможности уве;шчения площади щели ограничены малыми размерами объектов, которые могут быть использованы для измерений. Цетю изобретения является повышение TOHHOCtH. 6 7А В описываемом устройстве это достигается тем, что в него введены блок считывания, схема сравнения и интегратор, при этом выход преобразователя плотности в зкспозиций соединен с первым входом блока памяти, второй Вход которого подключен ко второму выходу блока управлега1я,выход блока памяти соешшен с первым входом блока сштывания,второй вход которого подключен к первому выходу второго счет1шка,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 импульсов подключен к первому входу второго счетчика, второй вход которого соединен с шестым входом устройства, первый и второй выходы блока считывания подключены соответстве1шо к входам первого и второго блоков суммирования, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго блоков делен1Ш, вторые входы блоков деления подключен 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 выходом третьего счетч №:а, подключен ко второму входу третьего блока суммирования и ко второму входу второго блока вычитания, выходы которых соединены с первым и вторым входами схемы сравнения, третий вход которой подключен к третьему выходу блока считывания, выход схемы сравнения соединен с управляющим входом четвертого ключа, информадаоиный вход которого подключен к девятому входу устройства, а выход - к первому входу второго блсчса умножения, соединенного вторым входом с десятым входом устройства, а третьим входом- со вторым выходом третьего/счетчика, выход второго блока умножения подключен к первому входу интегратора, второй вход которого подключен к третьему выходу третьего счетчика, а выход интегратора через третий блок деления соещшен с информациошшм входом третьего ключа, выход которого подключен к блоку регистрации, второй вход третьего счетч1пса соедини с одиннадцатым входом устройства. На чертеже приведена блок-схема описьшаемого устройства. Все устройство может быть разделено на записывающую и обрабатьшающую части. Задачей записывающей части является запоминание значений экспозиций в М равноотстоящих точках переходной кривой. Обрабатывающая часть определя-ет величину параметра р тутем автоматической об работки запомненных значений по способу не.скольк11Х пар уровней. Записывающую часть образуют микроденснтометр 1, преобразователь 2 плотности в экспозиции, ключ 3, генератор 4 тактовых импульсов, счетчик (импульсов) 5 и блок 6 управления. Блок 7 памяти входит н в записывающую и в обрабатываюиаую части. Микроденситометр 1 совместно с преобразователем 2 обеспечивает получение распределения ЗКСПОЗИЦИЙ в изображении скачка яркости. Ключ 3, генератор 4, счетчик (импульсов) 5 и блок 6 предназначены для автоматического управления процессом записи. Блок 7 запоминает значения ЭКСПОЗИЦ1Ш в равноотстоящих точках изображения скачка яркости. Остальные блоки устройства образуют обрабатывающую часть, при зтом ключ 8, генератор 9, счетчики (импульсов) 10 и II и блок 12 считьгаания осуществляют автоматическое управление процессом измерения параметрар по способу нескольких пар уровней; блоки 13, 14 и 15 суммирования, блоки 16 и 17 деления, блоки 18 и 19 вычитания, блок 20 умножения предназначены для задания npiroeденных к ненормированной переходной кривой з ичений нижнего и верхнего уровней нары ut и Uj; схема 21 сравнения, ключ 22, блок 23 умножения, интегратор 24, блок 25 деления, ключ 26 и блок 27 регистрации последовательно для каждой пары уровней определяют число интервалов разбиения, значения экспозиций в которых находятся между нижним и верх1шм уровнями, вычисляют зшчения. р для каждой пары уровней, суммируют эти значенга и на основании этого .измеряют осредненную по выбранному количеству пар уровней величину параметра. Работу устройства можно подразделить на этапы записи и обработки. Перед началом записи по входу 28 вводятся необходимые данные в преобразователь 2. В счетчик 5 по входу 29 подается сигнал Исходное положение, в результате чего на его выходе появляется сигнал О и блок 6 управления отпирает ключ 3. После того как произведена установка скорости перемещения стола микроденситометра 1 по входу 30 и стол переведен в начальную точку измерений, 1И информационный вход ключа 3 подается сигнал Запись, который проходит через открытый ключ 3, включая привод стола микроденситометра 1 и генератор 4 тактовых импульсов. Текущие значения плотностей в изображении скачка яркости с выхода микроденситометра 1 преобразуются в экспозиции, которые постзтиют на вход 31 блока памяти.Генератор 4 тактовых импульсов формирует последовательность 1 1мпульсов заданной частоты f. Счетчик 5 импульсов подсчитывает ЧИСЛО тактовых импульсов с моме1гга начала записи. В соответствии с каждым из этих чисел блок 6 управления подает команду la вход 32 блока 7 памяти, которая засылает значение экспоз1щии, поступившее вд вход 31 блока памяти 7 в соответствующую запоминающую ячейку. Тем самым, распределение экспозиций оказывается представленным в блоке 7 в ввде последовательности дискретных значений в равноотстоящих точках, при этом шаг разбиения Дх определяется частотой тактовых импульсов f и скоростью перемещения стола мнкроденситометра V Дх V/f, После того как в счетчик 5 портупит М-и тактовый импульс, блок б выдает сигнал на управляюпщй вход ключа 3, запирающий этот ключ и прекращающий тем самым перемещение стола микроденситометра 1 и выдачу тактовых импульсов. На этом процесс записи заканчивается. Перед началом обработки через входы 33 и 34 блоков 16 и 17 задают величины интервалов осреднения постоянных составляюиуис переходной кривой 1| и Ij. Вводят значение параметра в блок умножения 23 по входу 35, задавая тем самым требуемый набор коэффициентов К. На Ш1формационный вход ключа 22 подают величину интервала разбиения переходной кривой, записывают О в счетчик 11 по входу 36 и число М в счетчик 10 по входу 37, где М - номер. последней точки разбиения переходной кривой. При этом счетчик II выдает команды на управляющие входы ключей 8 и 26, запирая ключ 26 и отпирая ключ 8. Кроме того, счетчик 11 вьщает комавду на приведение в исходное положение интегратора 24 по входу 38. Процесс автоматической обработки начинается после того, как на информационный вход ключа 8 подается кома1ща Обработка, которая, пройдя через открытый ключ 8, включает генератор 9 тактовых импульсов. Первый тактовый импульс с выхода этого генератора приводит к переполнению счетчика 10. Сформированный при этом импульс переполнения сбрасывает накопленную в нем сумму, оставляя только I, вследствие чего управяяемьш счетчиком 10 по входу 39 блок 12 (йеспечиваег подачу на вход 40 схемы 21 значения перехощгой криврй из первой ячейки блока 7 памяти. Одновременно тот же импульс переполнения, поступив на вход 41 счетчика II, переводит его из состояния О в состояние 1. Наличие в счетчике 11 числа I приводит к установлешоо в блоках 20 я 23 множетелей, соответствующих первой паре уровней. В течение всего времени обработки блок 12 счт-ывания обеспечивает выдачу 1| и (а крайних значений переходной кривой в блоки 13 и 14, так тго на выходах блоков 16 и 17 получаются осредненные по Ij и 2 значениям нижняя и верхняя постоянные составляющие ЕО и Е,. Блок 18 определяет перепад экспозиций Е,-Ео. Блок 20 совместно с блоками 15 и 19 обеспечдаает вычисление величин верхнего и нижнего уровней первой пары U| и U и подачу;их в схему 21 сравнения. Схема 21 формирует сигнал на открытие ключа 22 в течение времени, когда значение переходной кривой, поступившее на ЕХОД 40, оказывается внутри области задаваемой пары уровней. Ситная с информационного входа ключа 22, несущий информацию о величине штервала разбиения переходной кривой, пройдя через открытый ключ 22, умножается в блоке 23 на коэффициент К, соответствующий номеру пары Уровней, по кото}юй в данный момент выдается обработка. Полученные в течение всего вре мени обработки произведения суммируются в интеграторе 24. Второй и последующие илитульсы с выхода генератора 9 суммируются в счетчике 10 и с помощью блока 12 обеспсч1шают последовательную выдачу на вход 40 блока 21 значений переходной кривой от первого до последнего М-го. Поступление в счетчик Ш (М-И)-го тактового импульса вызьшает переполнеише его с выдачей импульса переполнетга. Дальнейщая работа устройства аналогична описанной выше с той только разницей, что после каждого переполнения счетчика 10 счетчик 11 переходот последовательно в состояния 2, 3 и так далее, при этом соответственно изменяются мнозсители в блоках 20 и 23. Осреднение результатов измерения по всем парам уровней 33 дены в таблице. осуществляется в блоке 25 посредством деления выходного сигнала интегратора 24 на число использоваюша пар уровней. Как только число импульсов, ггакопленных в счетчике II, становится ш 1 больше номера последней пары уровней, счетчик 11 вьздает сигнал на закрытие ключа 8. Тем c.3hftiM прекращается дальнейшая выдача тактовых импульсов. Одновремешга счепик 11 открывает ключ 26, через который осредненное значение вьщается в блок 27 регистрации. На этом заканчивается весь процесс измерений, который реализуется нггже описываемым способом. Поскольку функция (1) всегда нормирована и всюду неотрицательна, то для любого числа Uj, такого как 1 всегда существует такой верхний предел xj, при котором Ой J A(y). $-f. -00 Можно показать, что, если взять пару чисел (Ui , Ua), такую, что О U, 0,5 и U2 1 - Uj. то вследствие четности функции (1) оказывается справедлцвьш следующее простое вьфажекие для определения р (хг-х,).(4) где Xj н Х2 - значешш верхних пределов в (3), соответствующие числам Uj и Uj, К - коэффициент, зависящий от Uj и от параметра п. Получеш« 1е авторами числовые значения коэффициентов К некоторых п н Uj пр1ше

Еслн переходная кривая не нормирована, то Ьеобходшио пересчитать пары чисел-уровней ( U j, Uj) по формулам

Ur.-Eo- tE-t-EolU,,

uJ -ЕоМЕ,-Ео),-Ео)Ц, (6)

I

где Uj и Uz - пересчитанные значения уровцен

ЕО и Bj . - соответственно нижнее и верхнее установившиеся значения переходной кривой.

Существует бесконешо большое число пар чисел (Ui и Ua), удовлетворяющих условию (3), причем измере1ше параметра р по одной иезашумлешюй переходной кривой описанным выще

50 способом с использованием любой из этих пар (5} . должно дать одно и то же значение р. Это обстоятельство позволяет случайные ощибки измерения параметра р, вызвшшые влиянием различных случайдахх факторов (в том числе и шумом гранулярности), путем осреднен}ш значений р, полученных по одной переходной кривой для различных пар чисел-уровней (Ui и иг). Таким образом,, устройство реализует описшшьщ выше способ уровнен, обеспечивая: г олу 1ение переходной кривой - распределен {я экспозиций в изображении скачка яркости; квантование переходной крргаой, в результате чего она оказывается представленной своими значениями в М равноотстоящих точках; запаминание всех М значенш переходной кривой на время последующей обработки; определение нижнего EQ и верхнего Ej установившихся значений переходной кривой с использованием осреднения Ц нижних и 12 верхних крайних значений ее; задание пары чисел-уровней и приведение ее к ненормированной переходной кривой в соответствии с форм}лами (5 и 6); сравнение запомнеш1ых значений переходной кривой с числами-уровнями и суммирование тех интервалов разбиения, в которых ее значения находятся внутри области, задаваемой данной парой уровней, (тем caMbnvi определяется разность (Х2-Xi) в (4); вычисление по формуле (4) и последующее запоминание значения р, соответствующего дагшой паре уровней; переход к новой паре уровней и повторение трех предьщущих onepaiuDi до тех пор, пока не будет выполнена обработка по заданному числу пар уровней; определение среднего значения р осреднения полученных вып1е 3Ha4eHiDi по каждой паре уровней. Применение устройства повьгшает точность определения ЧКХ за счет снюкен11я случайно ошибки, вызвага}ой различного рода :, факторами, из которых наиболее существегагым является шум гранулярности. Повыщение точности достигается осреднением результатов измере шй, получе1П1ЫХ по каждой паре уровней. Точность оказывается тем выше, чем число пар уровней используется. Формула изобретения Вычислительное устройство для определения характеристик фотографических систем, содержаа1ее микроденситометр, первый jBxofl которого соединен с первым входом устройства, а выход подключен к первому входу 1феобразователя плотности в ЭКСП031ЩИИ, второй вход которого подключен ко второму входу устройства, второй вход микроденситометра соединен с выходом первого клюш, соединешп 1М через первый генератор тактовых импульсов с первым входом первого счетчика, выход которого подключен к блоку управления, а второй вход первого счетчика соединен с третьим входом устройства, первый выход блока управления подключен к управляющему входу первого ключа, информациош{ьп1 вход которого связан с четвертым входом устройства, блок памяти, блоки вычетанкя, блоки умножения, 6.ПОКИ деления, счетчики, второй генератор тактовых шпульсов, ключи и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены блок считывания, схема сравнения и ш тегратор, при этом выход преобразователя плотности в экспозиции соединен с первым входом блока палсяти, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления, выход блока памяти соединен с первым входом блока считывания, второй вход которого подключен к псрвол1у выходу второго счеттака, второй вььход второго счеиика сооди ; нен с первым входо. третьего счетчика, пеиный выход которого псцклю-.ен к уиразляющнм входам второго и третьего ключей, информационный вхолг -второго ключа соединен с 1ять,м входом устройства, а его выход через второй генератор тактовых импульсов подключен к первому входу второго счетчика, второй вход которого соедине) с шестым входом устройс/ва, первый и второй выхо/ц; блока сч 5гыпан ш подключе Ы соответстне)шо к входам yicpnojO и второго блоков )овання, ВЫХОДЬЕ которых соед1П ены соответсгвсгно с первыми вхо/и-мн первого и второго блоков целения, вторые входы блоков деления подключега соответственно к седьмом) и BocbMO vr входам устройства, выход первого блока деления соед1гнен с первыми входами первого и второго блоков вглчгпания выход второго блока деления соединен со входом первого блока вычита п я н с первым входом третьего блока с ммирования, выход первого блока Bf.pnrrainyi через первый блек умножения, соединенный гфугнл входом со вторым выходом третьего счегчнка, подк.тючен ко второлгу входу третьего блока суцумировашш и ко втором) входу второго блока вьпнтания, выходы которых соедшгены с первым и вторым cxcNtbi срапнешш, третий иход которой подключен к третьему выходу блока считывания, выход схемы сравнения соединен с управляющим входом четвертого ключа, информащюнный вход которого подключен к девятому входу уст ройства, а выход - к первому входу второго блока умножения, соедниснпого вторьцм входом с десятым входом устройства, а третьим входом со вторым выходом третьего счетчика, выход второго блока умножения подключен к первому ВХОД) интегратора, второй вход которого подключен к третьему выходу третьего счетчика, а выход интегратора через трегай блок деления соешшен с ин(1з рмационным входом третьего ключа, выход которого подключен к блоку регистрашш, второй вход третьего счегаджа соединен с одиннадцатым входом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Мельканович А.Ф. и Минеев В.В. Метод определ ения разрешающей способности аэронегатива. В сб. Исследование оптических свойств 5

15

I природных объектов и их аэрофотографического изображения. Л., Наука. 1970, с. 108-113. 2. Авторское свидетельство СССР f 442475, кл. G 06 F 15/20, 1972.