Вычислительное устройство для ОпРЕдЕлЕНия ХАРАКТЕРиСТиК фОТО-гРАфичЕСКиХ СиСТЕМ Советский патент 1981 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к испытаниям фотографических систем и может быть использовано для измерения частотно-контрастных характеристик (ЧКХ фотографических систем по изображе.нию скачка зркости на фотографическом приемнике излучения с прозрачной подложкой, например на фотопленке. По основному авт, ев, № 642727 известно устройство для определения характеристик фотографических систем, содержащее микроденситометр, первый вход которого соединен с первым входом устройства, а выход подключен к первому входу преобразователя плотности в экспозиции, второй вход которого подключен ко второму входу устройства, второй вход микроденситометра соединен с выходом первого ключа, соединенным 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 подклю чей к управляюцему входу первого ключа, информационный вход которого связан с четвертым входом устройстза, блок памяти, блоки вычитания, блоки умножения, блоки деления, счетчики импульсов, второй генератор тактовых импульсов, ключи, блок регистрации, блок считывания, схему сравнения и интегратор, при этом выход преобразователя плотности в экспозицию соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого подключенко второму выходу блока Управления, выход блока питания соединен с.первым входом блока считывания, второй 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 :1мпульсов подключен к первому входу ;эторого счетчика, второй вход которого соединен с шестым входом устройства, первый и второй выходы блока считывания подключены, соответственно, ко входам первого и второго блоков суммирования, выходы которых соединены, соответственно, с первыми входами первого и второго 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 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 счетчика, подключен ко второму входу третьего блока суммирования и ко второму входу второго блока вычитания, выходы которых соединены с первым и вторым входами схемы срав нения, третий вход которой подключен к третьему входу блока считывания, выход схемы сравнения соединен с управляющим входом четвертого ключа информационный вход которого подключен к девятому входу устройства, а выход - к первому входу второго бло ка умножения, соединенного вторым входом с десятым входом устройства, а третьим входом - со вторым выходом третьего счетчика, выход второго бло ка умножения подключен к первому входу интегратора, второй вход кото рого подключен к третьему выходу тр тьего счетчика, а выход интегратора через третий блок деления соединен с информационным входом третьего клю ча, выход которого подключен к блоку регистрации , второй вход третьего счетчика соединен с одиннадцатым входом устройства 3. Устройство осуществляет измерение ЧКХ согласно способу, основанному на аппроксимации нормированных функ ций рассеивания и ЧКХ фотосистем с углом зрения 2 20, выражениями вида 4«)-S-pb4 r, nN),6(-).J2%Nx dx 2) где А(х) - функция рассеивания, T(N)-4KX, X - пространственная координата, N - пространственная частота пир - параметры. При такой аппроксимации определение ЧКХ может быть сведено к измерению по переходной кривой только одного параметра р . В упомянутом устройстве этот параметр определяет согласно способу уровней, сущность которого состоит в следующем. Поскольку функция (1) всегда нормирована и всюду неотрицательна, то для .любого числа Ui; , такого, 4TO-0 CUj 4l всегда существует такой верхний предел xi, что у. 04 jA(v)) Если взять пару чисел (и, Ug) такую, что 0 Ц,0,5 и -Ug 1 - U , то вследствии четности функции (1) оказывается справедливым следующее простое выражение для определения р ), где х и X - значения верхних пределов в (З)7 соответствующие числам и., и Uj к - коэффициент, зависящий от и и от параметра п. Числовые значения для коэффициентов к для некоторых п и U приведены в таблице. Если переходная кривая не нормирована, то необходимо пересчитать пары чисел-уровней (U , Un) по формулам ., u --vcvyun ,,)и,, где и и - пересчитанные значения уровней. Ер и Е - соответственно, нижнее и верхнее установившиеся значения переходной кривой. Снижение случайных ошибок измерения параметра J3 , вызванных влиянием различных случайных факторов (в том числе и шумом гранулярности) достигается путем осреднения значений р , полученных по одной переходной кривой для различных пар чиселуровней (и , и) D1 Недостаток устройства - низкая точность, так как из формулы (2) следует, что для определения ЧКХ по переходной кривой необходимо определить величины двух параметров пир. Основное устройство определяет только один параметр. Значение параметра п просто назначают, исходя из априорных сведений о составе фотосистемы. Цель изобретения - повышение точности измерения ЧКХ. Указанная цель достигается введением в устройство четвертого счетчика импульсов, третьего блока умножения и второго интегратора, при этом второй выход третьего счетчика импульсов соединен с первым входом третьего блока умножения и со входом четвёртого счетчика импульсов, первый выход которого подключен к третьему входу третьего ключа и ко второму входу второго блока умножения, а второй его выход соединен с управляющим входом второго ключа, выход второго блока умножения подключен -ко второму входу третьего блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго интег ратора, третий выход третьего счетчика импульсов подключен ко второму входу второго интегратора, выход ко торого соединен с четвертым входом третьего ключа. Подключение указанной совокупнос ти блоков обеспечивает определение устройством сразу двух параметров пир, при этом в основу способа . определения параметра п положено следующее. С помощью приведенной таблицы ко эффициентов К можно показать, что измерение параметра р способами нес кольких пар уровней по некоторой гла ной переходной кривой может дать одинаковые для всех уровней результаты только в том случае, когда выбранная совокупность коэффициентов К (в формуле (Ц)) соответствует правил ному значению п. Если взяты коэффициенты К для п меньше правильного, то получается монотонно возрастающая с увеличением уровня последовател ность значений . Для п больше пра вильного последовательность р убывает . Таким образом, при аппроксимации последовательности р прямой линией у ах + в знак и величину ошибки в выборе п можно оценить по ее угло вому коэффициенту а. В результате, решения задачи аппроксимации методом наименьших квадратов получаются следующие выражения для определения вспомогательных параметров айв m. tr ,bP.,Ju С7) где m - число пар уровней, m - четное. .. (8) m ni(m-i)(m+l) В предлагаемом устройстве реализован способ определения параметра п, использующий полученные результаты. Задают т-пар уровней и вычисляют коэффициенты , и d , выбирают ряд значений nj с заданным шагом Лп и для каждого n.j сначала измеряют отдельные значения для всех т-пар уровней, а затем вычисляют величину параметра aj по формуле (7) В качестве искомого значения п принимают то П , которому соответствует наименьшая по модулю величина На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит записывающую и обрабатываюгцую части. Задачей записывающей части является запоминание значений экспозиций в М-равносто щих точках переходной кривой. Обрабатывающая часть определяет параметры р и п. Записывающую часть образуют микроденситометр 1, преобразователь 2 плотности в экспозиции, первый 3 ключ, первый генератор 4 тактовых импульсов, первый счетчик 5 импульсов, блок 6 управления. Блок 7 памяти входит в записывакяцую и обрабатыванвдую части. Микроденситометр 1 совместно с Лреобразователем 2 плотности в экспозиции обеспечивает получение распределения экспозиций в изображении скачка яркости. Ключ 3, генератор 4 тактовых импульсов 4, счетчик 5 импульсов и блок б управления предназначены для автоматического управления процессом записи. Блок 7 памяти запоминает значения экспозиций в равноотстоящих точках изображения скачка яркости. Остальные блоки устройства образуют обрабатывающую часть, при этом второй 8 ключ, второй 9 генератор тактовых импульсов, второй 10, третий 11 и четвертый 12 счетчики импульсов и блок 13 считывания осуществляют автоматическое управление процессом определения параметров р и п , причем счетчик 10 задает номер точки переходной кривой, счетчик 11 залает номер i-пары уровней, а счетчик 12 - j-oe значение п. Блоки 14-16 суммирования, блоки 17 и 18 деления, блоки 19 и 20 вычитания, блок 21 умножения предназначены для задания приведенных к ненормированной переходной кривой уровней , и, . Схема 22 сравнения, четвертый 23 ключ, второй 24 и третий 25 блоки умножения, интеграторы 26 и 27, блок 28 деления, третий 29 ключ и блок 30 регистрации для каждого конкретного значения Hj последовательно для каждой i-той пары уровней определяют величину отрезка Xj, , вычисляют значениеру(по формуле Ci)), суммируют их по индексу i, а затем делят на число m использованных пар уровней, получая тем самым среднюю величину Р; для nJ , одновременно вычисляется величина углового-коэффициента а; (по формуле ()). Работу устройства можно подразделить на этапы записи и обработки. Перед началом записи по входу 31 вводятся необходимые данные в преобразователь 2 плотности в экспозиции. В счетчик 5 импульсов по входу 32 подается сигнал Исходное положение, в результате чего, на его выходе появляется сигнал О и блок б управления отпирает ключ 3. После того, как произведена установка скорости перемещения стоа микроденситометра 1 (по входу 33) и стол переведен в начальную точку измерений, на информационный вход люча 3 подают сигнал Запись, который проходит через открытый ключ 3, включая привод стола микроденситометра 1 и генератор 4 тактовых импульсов.. Текущие значения плотностей в изо Сражении скачка яркости с выхода мик роденситометра 1 преобразуются в экспозиции, которые поступают на вхо 34 блока 7. . Генератор 4 тактовых импульсов формирует последовательность импульсов заданной частоты f. Счетчик 5 им пульсов подсчитывает чисЛо тактовых импульсов с момента начала записи. Блок 6 управления подает команду на вход 35 блока 7 памяти, которая засылает значение экспозиции , поступив .шее на вход 34 блока 7 памяти в запо минающую ячейку с номером, равным, числу тактовых импульсов на выходе счетчика 5. Тем самым распределение экспозиций оказывается представленным в блоке 7 памяти в виде последовательности дискретных значений в равноотстоящих точках, при этом шаг разбиения Л х определяется частотой тактовых импульсов f и скоростьюпе ремещения стола микроденситометра V x v/f. После того как в счетчик 5 поступит П1-ЫЙ тактовый импульс, блок 6 управления выдает сигнал на управляю щий 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 вхо ды 36 и 37 блоков 17 и 18 деления задают величины интервалов осреднени постоянных составляющих переходной кривой & и Bij, В течение всего времени обработки блок 13 считывания обеспечивает выдачу и 8| крайних значений переходной кривой в блоки 14 и 15 суммирования, так что на вы ходах блоков 17 и 18 деления получа ся осредненные по t и Z, значениям нижняя и верхняя постоянные составляющие EQ и Е. Блок 19 вычитания определяет перепад экспозиций Е - Е а блок 21 умножения умножает этот перепад на число Ujj, соответствующе номеру i-той пары уровней, по которой в данный момент ведется обработ ,ка. Блок 16 суммирования и блок 20 вычитания определяют , соответственно, нижний и верхний уровни пары U На информационный вход ключа 23 подают величину интервала разбиения переходной кривой. Записывают О в счетчик 11 (по входу 38) и число m в счетчик 10, где m - номер последней точки разбиения переходной кривой. При этом счетчик 11 выдает команду на управляющий вход ключа 29, запирая его. Кроме того, счетчик 11 выдает команды на приведение в исходное положение интеграторы 26 и 27 и на запись 1 в счетчик 12. В результате, на выходах счетчика 12 формируются два сигнала - первый задает первое значение параметра п в блоке 24 умножения, а второй отпирает ключ 8. Процесс автоматической обработки начинается после того, как на информационный вход ключа 8 поступает команда Обработка, которая, пройдя через ключ 8, включает генератор 9 тактовых импульсов. Первый тактовый импульс с выхода этого генератора приводит к переполнению счетчика 10 импульсов. Сформированный при этом импульс переполнения сбрасывает накопленную в нем сумму, оставляя только 1, вследствии чего, управляемый счетчиком 10 блок 13 считывания обеспечивает подачу на вход схемы 22 сравнения значения переходной кривой из первой ячейки блока 7 Пс1мяти. Одновременно тот же импульс переполнения, поступив на вход счетчика 11, переводит его, а через него и счетчик 12, из состояния О в состояние 1. Наличие в счетчиках 11 и 12 числа 1 приводит к увеличению в блоке 24умножения множителей К, соответствующих значениям j 1 и i 1, т.е. первому значению п и первой паре уровней. Второй и последующие импульсы с выхода генератора 9 тактовых импульсов суммируются/в счетчике 10 и с помощью блока 13 считывания обеспечивают последовательную выдачу на вход схемы 22 сравнения значений переходной кривой от первого до последнего т-ого. Поступление в счетчик 10 (т+1)-ого тактового импульса вызовет переполнение его с выдачей импульса переполнения. Схема 22 сравнения формирует сигнал на открытие ключа 23 в течение времени, когда значение переходной кривой сказывается внутри бласти, задаваемой парой уровней i , . Сигнал с информационного входа ключа 23, несущий информацию о. величине интервала разбиения переходной кривой, пройдя через открытый ключ 23, умножается в блоке 24 умножения на коэффициент , соответствующий номеру i-той пары уровней и значению nj , по которым в данный момент ведется обработка. Получаемые значения суммируются по индексу i в интеграторе 26. Кроме того, каждая из величин р J умножается в блоке 25умножения на соответствующий коэффициент dj , зависящий от номера пары уровней, а .затем результаты сумкмруются по индексу i в интеграторе 27, постоянная времени которого подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить умножение на коэффициент Дальнейшая работа устройства анал гична описанной, но после каждого переполнения счетчика 10 счетчик 11 переходит последовательно в состояние 2, 3 и т.д. при этом, соответственно, изменяются множители Kj в блоке 24 умножения. По окончании j-Toro цикла обработки pj вычисляется в блоке 28 деления посредством деления выходного сигнала интегратора 26 на число используемых пар уров ней , Когда число импульсов, накопленных в счетчике 11 становится на 1 больше номера последней пары уровней число импульсов в счетчике 12 увеличивается на 1, вследствие чего, в блоке 24 умножения подготавливается к работе новая совокупность коэффициентов K..J, соответствующая ново.му значению п. Одновременно счетчик 11 открывает ключ 29, через который значения j , р, , п- выдаются в блок 30 регистрации. Устройство продолжает циклически работать до тех пор, пока число импульсов в счетчике 12 не превысит заданного числа г значений параметра о . Как только в счетчик 12 приходит (г+1)-импульс, так сразу закрывается ключ 8, прекращается выдача тактовых импульсов и

3,08 0,12 I 0,1б( 0,20 I 0,24 0,28J 0,32 j 0,36 I 0,40

.

I 1,50 11,20 1,46 1,76 2,12 2,56 3,14 3,96 5,23 7,48

Значения К для и. заканчивается процесс автоматической обработки переходной кривой. В блоке 30 регистрации фиксируется г-троек параметров р , п и а. Наилучшую оценку искомых параметров дает та тройка, которая содержит минимальное по модулю значение параметра а. Предлагаемое устройство повышает точность измерений вследствие того, tjTo оно обеспечивает измерение сразу 1вух параметров п и j3 , полностью определяющих частотно-контрастную характеристику. Тем самым исключаются ошибки fi определении ЧКХ, обусловленные тем, что основное устройство измеряет только один параметр J3 , а другой параметр п, из-за отсутствия более точных методов, просто назначается оператором на основании априорной информации о фотосистеме. ° Применение предлагаемого устройства дает особенно большой эффект при измерении характеристик фотосистем, априорные сведения о которых либо недостаточны, либо полностью отсутствуют, например, при испытании новых фотосистем или при исследовании фотосистем, подверженных воздейх твию настолы{О сильных возмущений, что приводит к существенному изменению их характеристик.

Формула изобретения

Вычислительное устройство для определения характеристик фотографических систем по авт. св. №642727, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены четвертый счетчик импульсов, третий блок умножения и второй интегратор, при этом второй выход третьего счетчика импульсов соединен с первым входом третьего блока умножения и со входом четвертого счетчика импульсов, первый выход которого подключен к третьему входу третьего ключа и ко второму входу блока умножения, а второй его выход соединен с управляющим входом второго ключа, выход второго блока умножения подключен ко второму входу третьего блока умножения, выход которого соецинен с первым входом второго интегратора, третий выход третьего счетчика импульсов подключен ко второму входу второго интегратора, выход которого соединен с четвертым входом третьего ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР 642727, кл. G Об G 7/48, 1976 (прототип).

798896