Способ обнаружения ошибок цифровой записи и устройство для его реализации (варианты)

Изобретения относятся к области цифровых технологий записи изображений, в частности, к способам обнаружения ошибок цифровой записи и устройствам для их осуществления. Технический результат - создание простого и надежного способа обнаружения ошибок цифровой записи, пригодного для работы в реальном масштабе времени с реальными источниками информации. В способе обнаружения ошибок цифровой записи, включающем получение цифрового изображения материального носителя информации, его визуализацию и сравнение с оригиналом или контрольным изображением, полученное цифровое изображение инвертируют и проецируют на плоскость материального носителя или его контрольное изображение, совмещают полученное изображение с оригиналом или его контрольным изображением, складывают цветовые тона полученного цифрового изображения и оригинала или его контрольного изображения, после чего по визуально различимому цветовому контрасту определяют элементы цифрового изображения, утраченные при записи. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретения относятся к области цифровых технологий записи изображений, в частности, к способам обнаружения ошибок цифровой записи и устройствам для их осуществления.

Способ записи-воспроизведения многоканальной цифровой информации, основанный на формировании при записи на носитель для каждой строки информации контрольного разряда в дополнительном канале путем суммирования по модулю двух не совпадающих между собой информационных разрядов по одному в каждом канале в двух направлениях, формировании при воспроизведении признаков ошибок, их сравнении между собой, инвертировании дефектных разрядов, соответствующих признакам ошибок, при этом при контроле качества записанной информации сравнивают поразрядно воспроизведенную некорректированную информацию с запомненной исходной информацией при записи [Описание изобретения к патенту РФ №2107334 от 19.12.1995, МПК⁶ G11B 5/09, опубл. 20.03.1998].

Известен способ контроля достоверности цифровой магнитной записи при воспроизведении, основанный на предварительном формировании испытательной кодовой комбинации и сравнении с ней регистрируемой кодовой информации, при этом для каждого регистрируемого параметра априорно на основе статистических данных из единиц и нулей составляют матрицу перехода от одного измерения к непосредственно следующему, таким образом выявляются ошибки в воспроизведенной информации [Описание изобретения к патенту РФ №2107337 от 14.09.1994, МПК⁶ G11B 27/36, опубл. 20.03.1998].

Данные способы подразумевают применение сложного программного обеспечения, что делает их использование и тиражирование затруднительным.

Известны способы, в которых обнаружение ошибок цифровой записи осуществляется опосредованно путем математической обработки ее результатов на основе варьирования параметров записи и статистических данных для различных типов и характеристик документов, например, методами эффективного кодирования (сжатия) цифровых изображений с контролем качества по критерию равномерного приближения [В.В.Сергеев. Монография «Обработка изображений в автоматизированных системах научных исследований», М., Наука, 1982].

Ввиду сложности осуществления процесса контроля качества по критерию равномерного приближения данный способ не нашел должного распространения. Способ дает лишь опосредованную информацию об общем уровне достоверности цифрового изображения без выявления конкретных ошибок.

Известен способ выявления дефектов, возникающих у предметов в процессе их хранения, заключающийся в том, что при помещении клиентом какого-либо предмета на хранение формируют в присутствии этого клиента первый электронный файл с цифровым изображением указанного предмета, вычисляют в компьютере с помощью соответствующей программы контрольную сумму первого электронного файла и вписывают указанную контрольную сумму в контрольный документ, подписываемый хранителем указанного предмета и указанным клиентом, кроме того, предоставляют первый электронный файл указанному клиенту на соответствующем носителе, а при обнаружении в процессе или по окончании хранения указанного предмета видимого дефекта на этом предмете визуализируют соответствующим средством визуализации изображение, содержащееся во втором электронном файле, предъявляемом указанным клиентом в качестве первого электронного файла, выполняют визуальное сравнение дефектного участка этого предмета с соответствующим участком изображения, содержащегося в упомянутом втором электронном файле, при этом для проверки тождественности второго электронного файла первому электронному файлу вычисляют с помощью вышеупомянутой программы контрольную сумму второго электронного файла и сравнивают эту контрольную сумму с контрольной суммой, содержащейся в вышеупомянутом контрольном документе, при равенстве упомянутых контрольных сумм и при выявлении существенного различия между указанными участками констатируют наличие дефекта, возникшего в процессе хранения указанного предмета [Описание изобретения к патенту РФ №2227288 от 10.11.2002, МПК⁷ G01N 21/88, G06K 9/78, опубл. 20.04.2004].

При всей достоверности выявления дефектов данный способ является весьма трудоемким, что связано с необходимостью сравнения различных версий документов, хранящихся в разных местах. Кроме того, данный способ предполагает выявление дефектов, произошедших в результате хранения предметов, но он не позволяет выявить дефекты, которые уже произошли у предмета до того момента, как сделают его первый электронный файл.

Известны способы опосредованного визуального контроля качества цифровой записи, например, посредством испытательной таблицы [см. П.Волланд и В.Штейнберг, http://rus.625-net.ru/E]. Указанные способы позволяют констатировать общий уровень дефектности цифровой записи и обеспечивают снижение трудоемкости контроля ее достоверности.

Недостатком способов является невозможность определения месторасположения конкретных ошибок цифровой записи по полю изображения, в частности, утраты его отдельных элементов или возникновения псевдоэлементов - точек, линий, муара и пр., вследствие чего остается необходимой детальная сверка цифрового изображения с исходным, в особенности для графически насыщенных ответственных документов. При этом трудоемкость контроля и общая трудоемкость цифровой записи остается высокой.

На сегодня, наиболее распространенным способом обнаружения ошибок цифровой записи является визуальное сравнение бумажной копии текущей электронной версии носителя информации и его оригинала (или более старой бумажной версии). Недостатком такого способа является его низкая надежность. Примером этого может служить необходимость визуального сравнения, например, сложного, громоздкого оригинала технического чертежа и его текущей электронной версии.

Задача, решаемая первым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании очередного способа обнаружения ошибок цифровой записи, пригодного для работы в реальном масштабе времени, его упрощении, повышении надежности и снижении трудоемкости осуществления.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в способе обнаружения ошибок цифровой записи, включающем получение цифрового изображения материального носителя информации, его визуализацию и сравнение с оригиналом или контрольным изображением, полученное цифровое изображение инвертируют и проецируют на плоскость материального носителя или его контрольное изображение, совмещают полученное изображение с оригиналом или его контрольным изображением, складывают цветовые тона полученного цифрового изображения и оригинала или его контрольного изображения, после чего по визуально различимому цветовому контрасту определяют элементы цифрового изображения, утраченные при записи, при этом визуально различимый цветовой контраст обеспечивают подбором яркости и резкости изображения, проецируемого на плоскость материального носителя или его контрольное изображение.

Известно устройство для ввода и сравнения телевизионных изображений, содержащее телевизионный датчик, аналого-цифровой преобразователь, блок управления начальным адресом памяти, блок памяти, адресный блок, цифроаналоговый преобразователь, распределитель, видеоконтрольный блок и блок управления режимом записи-считывания, а также формирователь видеосигнала, делитель частоты, смеситель и аналоговый ключ [Описание изобретения к патенту РФ №2096922 от 31.05.1993, МПК⁶ H04N 5/262, G06T 11/60, опубл. 20.11.1997]. В процессе работы данного устройства происходит перемещение эталонного изображения, считывающего с блока памяти, и изображения, воспроизводимого на экране видеоконтрольного блока.

Недостатком данного устройства является то, что оно оперирует, по сути, виртуальными объектами и, соответственно, обеспечивает получение заявленного технического результата лишь для телевизионных изображений, одно из которых является эталонным, а второе - его преобразованной посредством ЦАП аналоговой формой.

Задача, решаемая вторым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании устройства обнаружения ошибок цифровой записи, отличающегося простотой конструкции и надежностью в работе и обеспечивающего возможность работать с материальными носителями информации в реальном масштабе времени.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в устройстве обнаружения ошибок цифровой записи, содержащем объединенные общим корпусом блок базирования материального носителя информации, блок цифровой записи изображения материального носителя информации и блок визуализации полученного цифрового изображения, выполненный с возможностью визуализации инвертируемого цифрового изображения, при этом устройство дополнительно снабжено оптическим трактом проецирования визуализированного инвертированного цифрового изображения на поверхность носителя информации, причем блок визуализации и блок базирования материального носителя информации сопряжены относительно общей оптической оси.

Кроме этого:

- блок цифровой записи выполнен в виде устройства сканирования;

- блок визуализации цифрового изображения выполнен в виде электронно-лучевой трубки;

- в качестве материального носителя информации используют бумажный или ему подобный документ, блок базирования которого выполнен в виде предметного стола.

Предшествующий уровень техники также применим и к третьему изобретению группы - второму варианту устройства обнаружения ошибок цифровой записи.

Задача, решаемая третьим изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании очередного устройства обнаружения ошибок цифровой записи, отличающегося простотой конструкции и надежностью в работе и обеспечивающего возможность работать с материальными носителями информации в реальном масштабе времени.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в устройстве обнаружения ошибок цифровой записи, содержащем объединенные общим корпусом блок базирования материального носителя информации, блок цифровой записи изображения материального носителя информации и блок визуализации полученного цифрового изображения, выполненный с возможностью визуализации инвертированного цифрового изображения, при этом устройство снабжено проекционным экраном, оптическим трактом проецирования инвертированного визуализированного цифрового изображения на его поверхность и блоком проецирования на экран исходного изображения материального носителя информации через оптический тракт проецирования исходного изображения материального носителя, причем оптические тракты проецирования инвертированного визуализированного цифрового изображения материального носителя информации и исходного изображения материального носителя информации на экран сопряжены относительно оптической оси проекционного экрана.

Кроме этого:

- блок цифровой записи выполнен в виде устройства сканирования;

- блок визуализации цифрового изображения выполнен в виде электронно-лучевой трубки;

- в качестве материального носителя информации используют микрофильм или ему подобный носитель, блок базирования которого выполнен в виде стационарно установленного на корпусе позиционера.

Изобретения поясняются чертежами, где:

- на фиг.1 показана схема первого варианта устройства обнаружения ошибок цифровой записи для работы с материальными носителями информации типа бумажных;

- на фиг.2 показана схема второго варианта устройства обнаружения ошибок цифровой записи для работы с материальными носителями информации типа микрофильмов;

- фиг.3 и фиг.4 иллюстрируют принцип работы устройств фиг.1 и фиг.2, реализующих способ обнаружения ошибок цифровой записи.

Способ обнаружения ошибок цифровой записи включает получение цифрового изображения материального носителя информации, его визуализацию и сравнение с оригиналом или контрольным изображением в реальном масштабе времени, для чего полученное цифровое изображение инвертируют, например, переведя его в негативное по отношению к оригиналу изображение, и проецируют на плоскость материального носителя или его контрольное изображение, полученное с помощью обладающего высоким разрешением электронного устройства, совмещают полученное изображение с оригиналом или его контрольным изображением, складывают цветовые тона полученного цифрового изображения и оригинала или его контрольного изображения, получая при суммировании, взамен двух контрастных по отношению друг к другу цветовых тонов, изображение пастельного цвета, после чего по визуально различимому цветовому контрасту, как правило, оставшихся яркими фрагментами документа или его контрольного изображения определяют те элементы цифрового изображения, которые были утрачены при цифровой записи. Визуально различимый цветовой контраст обеспечивают подбором яркости и резкости изображения, проецируемого на плоскость материального носителя или его контрольное изображение, например, для чертежей и микрофильмов целесообразно оперировать яркостью и резкостью тонов черного и белого цветов.

Для реализации данного способа были разработаны два варианта устройств.

Устройство обнаружения ошибок цифровой записи по первому варианту содержит объединенные общим корпусом 1 блок 2 базирования материального носителя 3 информации, блок 4 цифровой записи изображения материального носителя информации и блок 5 визуализации полученного цифрового изображения, выполненный с возможностью визуализации инвертируемого цифрового изображения, при этом устройство дополнительно снабжено оптическим трактом 6 проецирования визуализированного инвертированного цифрового изображения на поверхность материального носителя информации 3, причем блок 5 визуализации и блок 2 базирования носителя сопряжены относительно общей оптической оси 7.

Особенностями устройства является то, что блок 4 цифровой записи выполнен в виде устройства сканирования, блок 5 визуализации цифрового изображения выполнен в виде электронно-лучевой трубки с высокой разрешающей способностью, в качестве материального носителя 3 информации используют бумажный или ему подобный документ 8 (например, оригинал чертежа, изготовленного на полупрозрачной полиэтиленовой кальке и т.д.), а блок 2 базирования носителя 3(8) выполнен в виде специализированного предметного стола.

Устройство обнаружения ошибок цифровой записи по второму варианту содержит также объединенные общим корпусом 1 блок 2 базирования материального носителя 3 информации, блок 4 цифровой записи изображения материального носителя информации и блок 5 визуализации полученного цифрового изображения, выполненный с возможностью визуализации инвертированного цифрового изображения, при этом устройство снабжено проекционным экраном 9, оптическим трактом 6 проецирования инвертированного визуализированного цифрового изображения на его поверхность и блоком 10 проецирования на экран исходного изображения материального носителя 3 информации через оптический тракт 11 проецирования исходного изображения материального носителя, причем оптические тракты 6 и 11 проецирования инвертированного визуализированного цифрового изображения материального носителя 3 информации и исходного изображения материального носителя информации на экран 9 сопряжены относительно оптической оси 12 проекционного экрана 9.

Как и в предыдущем случае, особенностями устройства является то, что блок 4 цифровой записи выполнен в виде устройства сканирования, блок 5 визуализации цифрового изображения выполнен в виде электронно-лучевой трубки с высокой разрешающей способностью, а в качестве материального носителя 3 информации используют микрофильм 13 или ему подобный носитель (например, носитель, смасштабированный по принципу подобия, включая бумажный и т.д.), а блок 2 его базирования выполнен в виде стационарно установленного на корпусе специализированного позиционера.

Безусловно, в конструкцию устройств по первому и второму вариантам входит вычислительная техника, элементы которой условно не показаны, и соответствующее, как правило, типовое, программное обеспечение.

Реализацию способа обнаружения ошибок цифровой записи проиллюстрируем на примерах работы обоих устройств.

Пример 1. Иллюстрирует работу устройства обнаружения ошибок цифровой записи на бумажном носителе информации, например, на чертеже.

Чертеж (та же поз.8) укладывают на предметный стол (блок 2 базирования) между направляющими 14 (показаны условно), затем включают процесс цифровой записи, при котором блок 4 цифровой записи (сканирования) перемещается по направляющим 14 на длину документа 8 (или его фрагмента). По окончании сканирования блок 4 возвращается в исходное положение. Записанное цифровое изображение визуализируют на экране дублирующей электронно-лучевой трубки 5, достаточно распространенной, такой, например, как 13ЛК17А, инвертируют в негативное изображение и с помощью объектива 15 и отклоняющего зеркала 16 проецируют на плоскость документа 8 с сопряжением относительно общей оптической оси 7, при этом темные элементы изображения документа 8 (например, тушевые или карандашные линии) освещаются теми же, но светлыми элементами визуализированного инвертированного цифрового изображения и, наоборот - светлые элементы изображения документа 8 освещаются такими же, но темными элементами визуализированного инвертированного цифрового изображения. Все это происходит в реальном масштабе времени. В результате получается то, что утраченные при цифровой записи элементы изображения остаются неосвещенными и визуально выделяются на поле документа 8 как яркие контрастные общему серому (пастельному) фону фрагменты. Дефектами документа, в результате которых было утеряно качество изображения, могут быть складки на его поверхности, потертости карандашных линий, осыпавшаяся тушь, механические повреждения основы, инородные наслоения, выцветшие фрагменты и т.д. Возникшие при цифровой записи псевдоэлементы типа точек, линий, муара и т.д. визуально выделяются своим более светлым, по сравнению с общим фоном документа тоном.

После обнаружения ошибок цифровой записи их идентифицируют и принимают решение о возможности исправления. В одних случаях процесс цифровой записи повторяют, но уже с другим, более приемлемым разрешением процесса сканирования, в других - цифровое изображение корректируют с использованием соответствующего графического редактора, типа Photoshop, или принимают решение о необходимости реставрации документа в специальных условиях и т.д.

Пример 2. Иллюстрирует работу устройства обнаружения ошибок цифровой записи на микроносителе информации, например, на кадре микрофильма.

Микрофильм 13 укладывают на позиционер 5 и крепят.

Свет от конденсора 17 отклоняется зеркалом 18, проходит через изображение кадра микрофильма 13, которое фокусируется объективом 19 и, отклоняясь зеркалами 20 и 21, из которых последнее - полупрозрачное, проецирует изображение на экран 9.

Далее блок 4 цифровой записи (сканирования) перемещают в крайнее правое положение. При этом объектив 19 замещается объективом 22. Изображение кадра микрофильма 13 фокусируется объективом 22 и с помощью отклоняющих зеркал 23 и 24 проецируется на прибор 25 зарядовой связи. Отклоняющее зеркало 24 перемещается по специальным направляющим с помощью электродвигателя 26 и кинематической передачи, и таким образом осуществляется цифровая запись. Записанное цифровое изображение инвертируют, переводя его в негативное, выводят на дублирующую электронно-лучевую трубку 5 (она же - блок визуализации), такой, например, как в предыдущем примере или ей подобную, и через объектив 27 и отклоняющее зеркало 28, проходя полупрозрачное зеркало 21, проецируют на экран 9. При этом темные элементы проекции изображения микрофильма 13 подсвечиваются на экране 9 теми же, но светлыми, элементами проекции инвертированного цифрового изображения и приобретают общий серый (пастельный) тон и т.д. Элементы изображения, потерянные при цифровой записи, остаются не подсвеченными и сохраняют прежний контрастный черный цвет, выделяясь на общем фоне. Дефектами микрофильма, в результате которых было утеряно качество изображения, могут быть потертости на его поверхности, царапины, микротрещины поверхностного слоя, следы солей и т.д.

После обнаружения ошибок цифровой записи их также идентифицируют и принимают решение подобно примеру 1.

Аналогичным образом обнаруживают ошибки цифровой записи на смасштабированном по принципу подобия носителе, выполненном из непрозрачного материала. В этом случае для получения проекционного изображения используется любая другая типовая техника, например, эпидиаскоп.

Для лучшего понимания сути изобретений предлагаемый способ обнаружения ошибок цифровой записи был смоделирован с помощью макетного устройства, изображенного на фигурах 3 и 4. Используемые при этом указания на конструктивные элементы из-за особой формы представления графической информации - в виде репродукций - не дублируются позициями, поскольку все они легко идентифицируются и полностью соответствуют приведенным в примерах 1 и 2.

Макетное устройство представляет собой читальный аппарат с просветным экраном, дополнительно оснащенный блоком сканирования кадров микрофильма и блоком визуализации цифрового изображения (установлен на тыльной стороне аппарата) на основе электронно-лучевой трубки 13ЛК17А. С целью упрощения моделирования в качестве объекта был выбран кадр микрофильма с крупными элементами изображения. Кадр микрофильма был помещен на позиционер, который первоначально был установлен в положение сканирования, было произведено сканирование, после чего в полученном цифровом изображении (см. фиг.3) с помощью графического редактора Photoshop были искусственно удалены отдельные его элементы, т.е. была произведена имитация поверхностных дефектов на носителе, например, царапин. Скорректированное таким образом цифровое изображение было синвертировано (см. фиг.4) и спроецировано на экран читального аппарата. Также на экран было спроецировано исходное изображение кадра микрофильма и было произведено их совмещение. В результате элементы изображения приобрели серый тон, за исключением элементов, искусственно удаленных из цифрового изображения, которые сохранили контрастный темный цвет.

Таким образом, моделирование подтверждает работоспособность предлагаемого изобретения.

Предлагаемые изобретения решают задачу создания очередного способа обнаружения ошибок цифровой записи, пригодного для работы в реальном масштабе времени с реальными источниками информации, его упрощения, повышения надежности и снижения трудоемкости осуществления, в том числе с использованием соответствующих устройств, отличающихся простотой конструкции и надежностью в работе.

1. Способ обнаружения ошибок цифровой записи, включающий получение цифрового изображения материального носителя информации, его визуализацию и сравнение с оригиналом или контрольным изображением, при этом полученное цифровое изображение инвертируют и проецируют на плоскость материального носителя или его контрольное изображение, совмещают полученное изображение с оригиналом или его контрольным изображением, складывают цветовые тона полученного цифрового изображения и оригинала или его контрольного изображения, после чего по визуально различимому цветовому контрасту определяют элементы цифрового изображения, утраченные при записи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что визуально различимый цветовой контраст обеспечивают подбором яркости и резкости изображения, проецируемого на плоскость материального носителя или его контрольное изображение.

3. Устройство обнаружения ошибок цифровой записи, содержащее объединенные общим корпусом блок базирования материального носителя информации, блок цифровой записи его изображения и блок визуализации полученного цифрового изображения, выполненный с возможностью визуализации инвертируемого цифрового изображения, при этом устройство дополнительно снабжено оптическим трактом проецирования визуализированного цифрового изображения на поверхность носителя, причем блок визуализации и блок базирования материального носителя информации сопряжены относительно общей оптической оси.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок цифровой записи выполнен в виде устройства сканирования.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок визуализации цифрового изображения выполнен в виде электронно-лучевой трубки.

6. Устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что в качестве материального носителя информации используют бумажный или ему подобный документ, блок базирования которого выполнен в виде предметного стола.

7. Устройство обнаружения ошибок цифровой записи, содержащее объединенные общим корпусом блок базирования материального носителя информации, блок цифровой записи изображения материального носителя информации и блок визуализации полученного цифрового изображения, выполненный с возможностью визуализации инвертированного цифрового изображения, при этом устройство снабжено проекционным экраном, оптическим трактом проецирования визуализированного цифрового изображения на его поверхность и блоком проецирования на экран исходного изображения материального носителя информации через оптический тракт проецирования исходного изображения материального носителя информации, причем оптические тракты проецирования визуализированного цифрового изображения материального носителя информации и исходного изображения материального носителя информации на экран сопряжены относительно оптической оси проекционного экрана.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок цифровой записи выполнен в виде устройства сканирования.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок визуализации цифрового изображения выполнен в виде электронно-лучевой трубки.

10. Устройство по любому из пп.7-9, отличающееся тем, что в качестве материального носителя информации используют микрофильм или ему подобный носитель, блок базирования которого выполнен в виде стационарно установленного на корпусе позиционера.