Способ получения изображения объекта

 

Изобретение относится к способам высокоскоростной Съемки и воспроизведений изображения и может быть использовано при исследованиях быстропротекающих процессов. Цель изобретения - повьшение качества изображения путем увеличения полного числа кадров за время экспонирования. Сформированный объективом 2 квазипарал- , лельньй лучей направляют полупрозрачными зеркалами 3 и 4 мультипликатора по трем каналам. Осуществляют с помощью регистраторов 7, 9 и 12 взаимный сдвиг изображения объекта 1 и регистрирующей среды, отличающийся от канала к каналу, и получают фотограмму - промежуточные изображения объекта. Различные значения вектора сдвига изображения могут быть заданы посредством различных величин скоростей относительного дви5кения с (О изображения объекта и регистрирующей среды, либо масштаба изображений, либо направления.вектора сдвига в каждом канале. 3 з.п..ф-ль1, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 03 В 41/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и отнРытий (21) 3910568/24-10 (22) 14.06.85 (46) 23.10.86. Бюл. Р 39 (72) Г.Н.Вишняков, Ю.А.Дрожбин, Г.Г.Левин, А.M.Пономарев, Л.С.Ушаков и В.В.Трофименко (53) 771.31(088.8) (56) Дубовик А.С. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов. M.: Наука, 1975, с. 137-155.

Там же, с. 106-122. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к способам высокоскоростной съемки и воспроизведений изображения и может быть использовано при исследованиях быстропротекающих процессов. Цель изобретения — повышение качества изображу.Я0,» 1265687 ния путем увеличения полного числа кадров sa время экспонирования. Сформированный объективом 2 квазипараллельный пучок лучей направляют полупрозрачными зеркалами 3 и 4 мультипликатора по трем каналам. Осуществляют с помощью регистраторов 7„ 9 и 12 взаимный сдвиг иэображения объек та 1 и регистрирующей среды, отличающийся от канала к каналу, и полу— чают фотограмму — промежуточные иэображения объекта. Различные значения вектора сдвига изображения могут быть заданы посредством различных величин скоростей относительного движения изображения объекта и регистрирующей ® среды, либо масштаба иэображений, либо направления .вектора сдвига в каждом канале. 3 з.п..ф-лы, 6 ил. С:

1265687

Изобретение относится к способам высокоскоростной съемки и воспроизведения изображения и может быть использовано при исследованиях быстропротекающих процессов. 5

Целью изобретения является повышение качества изображения путем увеличения полного числа кадров за время экспонирования.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема реализации способа, на фиг. 2 — три стадии двумерного объекта, изменяющегося во времени; на фиг. 3 — фотограммы объекта, полученные путем задания различных величин скоростей относительного движения изображений объекта и регистратора; на. фиг. 4 — фотограммы объекта, полученные путем задания различных масштабов изображений; на фиг. 5 фотограммы объекта, полученные путем задания различных направлений векто .,ров сдвига; на фиг. 6 — схема получения модифицированных проекций пространственно-временного объекта.

Схема (фиг. 1) для реализации способа получения изображений объекта 1, изменяющегося во времени, содержит входной объектив 2 и трехканальный мультипликатор, образованный полупрозрачными отражательными элементами 3 и 4. При этом первый канал А, образованный мультипликатором, содержит расположенные последовательно по ходу луча глухое зеркало 5, 35 промежуточный объектив 6 и регистратор 7. Второй канал Б содержит расположенные последовательно по ходу луча промежуточный объектив 8 и регистратор 9. Третий канал В содержит

40 глухое зеркало 10, промежуточный .объектив 11 и регистратор 12. В качестве отражательных элементов 3 и 4 могут быть использованы полупрозрачные зеркала, призмы„ в качестве регистраторов 7, 9 и 12 — устройства, обеспечивающие относительный сдвиг изображения объекта и регистрирующего материала, например, фотохронограф оптико-механического, электронно-оптического или другого типа. Элементы 1, 7, 9 и 12 должны иметь цепи 13 синхронизации.,íà фиг. 1 показаны пунктиром) .

Способ осуществляют слецующим

55 образом.

Излучение от объекта 1, сформированное в квазипараллельный пучок объеKTHBQM 2, направляют на мультипликатор„где полупрозрачными зерка лами 3 и 4 пучок разделяют по трем каналам". А, Б и B. В первом канале А излучение, пройдя глухое зеркало 5 и промежуточный объектив 6, поступает в регистратор 7, с помощью которого осуществляют взаимный сдвиг изображения объекта и регист рирующей среды, например„ путем за— дания скорости вращения зеркала фотохронографа V „, и получают фотограмму — промежуточные изображения объекта.На втором канале Б излучение на регистратор 9 направляют с помощью промежуточного объектива 8. С помощью регистратора 9 осуществляют сдвиг изображения, например, путем задания скорости вращения зеркала фотохронографа Ч: . В третьем канале В излучение на регистратор 12 направляют с помощью глухого зеркала

10 и промежуточного объектива 11. В регистраторе 12 задается скорость вращения зеркала V . Различные режи3 мы работы регистраторов 7, 9 и 12 обеспечивают получение различных значений вектора сдвига изображений объекта относительно регистрирующей среды. при этом значения величин скоростей относительного движения изображений объекта и регистрирующей среды отличаются от канала к каналу.

Способ предусматривает также возможность получения различных значений вектора сдвига изображений объекта относительно регистрирующей среды и другими путями, например, путем задания масштабов изобра>кений, различаю.— щихся от канала к каналу.

Получение различных значений вектора сдвига изображения объекта относительно регистрирующей среды посредством задания различных величин скоростей (Ч, 7, V ) относительного

Я Ф движения изображений объекта и регистрирующей среды от канала к каналу дает картину промежуточных изображений, приведенную на фиг. 3, причем моменты времени t, t, t соответст1Р 2Ф 3 вуют трем стадиям изменений двумерного объекта в координатной системе с пространственными Х,У-осями и временной осью t (фиг. ?). Реальный же непрерывно изменяющийся объект даст на регистрирующем материале непрерывное смазанное изображение.

1265687

10 (3) Показанные на фиг. 4 фотограммы объекта съемки получены путем зада. ния вектора сдвига. различными масштабами, причем фотограмма, полученная в первом канале А, соответствует масштабу И,, во втором канале Б — масштабу M в третьем канале  — маср Э штабу М . Для создания указанных масштабов изображений используются промежуточные объективы 6, 8 и 11 (фиг. 2) с различными фокусными расстояними, при этом режимы работы фоторегистраторов 7, 9 и 12 должны быть одинаковы.

На фиг. 6 показан вариант, соглас- 5 но которому обеспечение различных значений вектора сдвига изображения объекта относительно регистрирующей среды путем задания различных направ-. лений (Ч, Ч, V ) вектора сдвига от ка- 20 нала к каналу может быть достигнуто введением в каналы А, Б и В призм Дове или их аналогов. По полученным таким образом a каждом канале фотограммам с учетом обеспеченных указанными путями различных значений векторов сдвига восстанавливают набор последовательных изображений объекта 1 в произвольные моменты времени, используя математический аппарат метода 30 томографии. При этом задаются следующие параметры,L L — размер кадра

Т вЂ” полная длительность исследуемого .процесса, (Х, 7) — декартова система координат в плоскости регистрируемого изображения или объекта; f(x, у, t) — функция, описывающая свойства объекта, например, яркость излучения, 1 (х, у, V„.) — функция, описывающая изображение на регистрирую- 0 щей среде в j-ом канале.

4 Р(p У Ч ) — JI f(xу,t)8 (рх х к c os Ч „- t ° s in y ) d x d t, где р и Ц вЂ” параметры нормального уравнения прямой, характеризующие направление проекции.

Заменяя в этом выражении р на

I х - соз Ч „ и интегрируя по х, получим

cos М „- Ф(х.cosч „,у,ц „)

= j f(x — t tg+, у,t) d t. {2) Гевая часть выражения (2) и является модифицированной проекцией, т.е. проекцией, зарегистрированной в плоскости, параллельной оси Х. Из сравнения выражений (1) и (2) .следует, что

1 х

«Р(х, у, W ) = — — — Z (— --- у созЧ . cos× . д J

tg ф )

J где tg 9.

J J

Таким обра s ом, э ная набор фотограмм 1 {х, у, V„.) при различных скоростях развертки 7, по выражению (3) можно преобразовать их в набор проекций, полученных при различных углах зондирования Ч „ трехмерного пространственно-временного объекта

f(х, у, t) . Задача .получения покадровых изображений сводится тем самым к задаче получения томограмм (в различные моменты времени t; ), которые и представляют собой чскомые изображения объекта.

Так как скорость развертки V

rJ ограничена, то и диапазон углов Ф будет ограничен. В этом случае можно воспользоваться алгоритмами восстановления томограмм по ограниченным данным.

Предполагается также, что движение изображения в плоскости регистрирующей среды j-ro канала является 45 равномерным со скоростью V„, а его направление совпадает с осью Х. Тогда j-ое промежуточное изображение 1) (х, у), фиксируемое на регистрирующей среде, получается в виде 50

1(х9уфЧ) I f (xV, 1 уYрt)cdt (1)

Если рассматривать иэображения при некотором у = согst, то выражение (1) совпадает с используемой в математическом аппарате метода томо- 55 графин модифицированной проекцией функции f(x,ó,t) под углом Ч.„, описываемой величиной

Все предыдущие математические выкладки прецставлены в безразмерных координатах, нормированных на длительность процесса Т и размер кадра 1.

Схема получения модифицированных проекций пространственно-временного объекта f (х, у, t), изображенного на фиг. 6 (ось У перпендикулярна плоскости рисунка), на которой выделены временные сечения (кадры) при . t = t; и отдельно показано их смещение на регистрирующей среде, следующая. Величина смещения i-го кадра равна t, " tgV, .где Ч, р — параметры нормального уравнения прямой в плоскости (х, t) которое записывается

1265687 пивают изображечие объекта в произвольные моменты времени с- учетом век-. тора сдвига, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества а изображения путем увеличения полного

5 числа кадров за время экспонирования, объект проецируют в плоскость регистрации одновременно по нескольким ка1 налам, фиксируют изменения объекта

10 на регистрирующий материал путем задания вектора сдвига изображения ь объекта относительно регистрирующего материала; отличающегося от канала к каналу, а иэображение объекта s

15 произвольный момент времени восстанавливают с учетом вектора сдвига в каждом канале, используя метод томографии.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем что отличающийся

20 У от канала к каналу вектор сдвига изображения объекта относительно регистрирующего материала задают посредством величин скоростей относи25 тельного перемещения в каждом канале иэображения объекта и регистрирующего материала.

5 в виде х cos ч + t sin + — р О. Иа б фиг. 6 эта прямая изображена пунктир ной линией, откуда следует, что tg9 равен относительной величине смещения кадра за время длительности процесс

Т. В размерных координатах tg Ч-, ." где ах — абсолютная величин смещения кадра за время длительносL ти процесса Т. Следовательно, смещение на один кадр, т.е. дх = L, соответствует углу проекции „.= 45 а смещение на величину /ЗЬ вЂ, yr-. о лу Ч,= 60

Для восстановления иэображения используются три проекции (соответс вующие трем каналам), Обычно для углов Ч 0 (V. = .О) и Ч .= + 60 (U = + /3), что достаточно для полу

J. чения иэображения хорошего качества при этом в качестве априорной инфор ции используется ограниченность про странственной и временной области задания объекта и его положительность.

Томографическая обработка промеж точных изображений, получаемых при изменении направления вектора сдвига (фиг, 5), аналогична обработке проекций известными методаья..

Формула изобретения

1..Способ получения иэображения объекта, заключающийся в том, что.. объект проецируют в плоскость регист- .

-35 рации, фиксируют изменение объекта на регистрирующий материал во времени путем задания вектора сдвига изоб ражения объекта относительнЬ регистото- 4 рирующего материала, получают фотограмму объекта, после чего восстанав1

3. Способпоп. 1,отлнча— ю шийся . тем, что отличающийся от канала к каналу вектор сдвига изображения объекта относительно регистрирующего материала задают посредством масштаба изображений в каждом канале.

4. Способ по н. 1, о т л и ч аю шийся тем, что отличающийся от канала к каналу вектор, сдвига изображения объекта относительно регистрирукзцего материала задают посредством направления вектора сдвига в каждом канале.

1265687

t>

4 у, t( г г

Фиг 2 б И, Фиг.Ф

Составитель С.Шигалович

Техред И.Попович Корректор И.Самборская

Редактор Н.Егорова

Заказ 5660/42 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 ° Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

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