Способ визуализации структуры газоразрядного свечения объекта в электромагнитном поле



Способ визуализации структуры газоразрядного свечения объекта в электромагнитном поле
Способ визуализации структуры газоразрядного свечения объекта в электромагнитном поле
Способ визуализации структуры газоразрядного свечения объекта в электромагнитном поле

 


Владельцы патента RU 2437132:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт промышленного телевидения "Растр" (RU)

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано при создании систем телевизионной визуализации и анализа изображений газоразрядного свечения для биомедицинских исследований. Способ визуализации структуры газоразрядного свечения объекта в электромагнитном поле заключается в получении сигнала изображения матричным фотоприемником, преобразования его в цифровой код, запоминания и отображения на экране монитора. Воздействие электромагнитным полем осуществляют одиночными импульсами по окончанию гасящих импульсов кадра. Цифровые коды элементов кадра сравнивают с цифровыми кодами соответствующих элементов кадра, полученного в результате предыдущего сравнения, и формируют изображение газоразрядной структуры элементами с максимальными значениями цифровых кодов. Задачей изобретения является повышение качества изображения за счет снижения уровня шума в получаемом изображении структуры газоразрядного свечения. 3 ил.

 

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано при создании систем телевизионной визуализации и анализа изображений газоразрядного свечения для биомедицинских исследований.

Известен способ регистрации свечения газа вокруг исследуемого объекта, заключающийся в получении изображения на фотопластинке во время воздействия на объект переменным электрическим полем высокой напряженности. Данный способ описан, например, в а.с. СССР №1377813, МКИ G03B 41/00, БИ №8, 1988 г. Недостатком способа является неудобство ввода изображения в ЭВМ для его дальнейшего анализа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ телевизионной визуализации свечения газа вокруг объекта, заключающийся в запоминании в цифровом коде одного кадра видеопоследовательности, формируемой телевизионной камерой во время воздействия на объект пачкой импульсов электрического поля высокой напряженности. Данный способ описан, в частности, в патенте РФ №2141250, МКИ А61. При этом пачка импульсов действует внутри каждого кадра из кадров формируемой видеопоследовательности, а регистрируемое изображение представляет собой суперпозицию разрядных фигур (откликов), получаемых в результате воздействия во время кадра каждого из импульсов пачки (суперпозиция по времени кадра).

Недостатком данного способа является низкое качество получаемого изображения, обусловленное низким отношением сигнал-шум, которым характеризуются изображения видеопоследовательности.

Основным источником шума является шум выходного устройства преобразователя «свет-сигнал» (матрицы ПЗС), который при достаточно слабом свечении объекта может частично или полностью маскировать полезный сигнал.

Задачей изобретения является повышение качества изображения за счет снижения уровня шума в получаемом изображении структуры газоразрядного свечения.

Для решения поставленной задачи в способе визуализации структуры газоразрядного свечения объекта в электромагнитном поле, заключающемся в получении сигнала изображения матричным фотоприемником, преобразования его в цифровой код, запоминания и отображения на экране монитора, при этом воздействие электромагнитным полем осуществляют одиночными импульсами по окончанию гасящих импульсов кадра, а цифровые коды элементов кадра сравнивают с цифровыми кодами соответствующих элементов кадра, полученного в результате предыдущего сравнения, и формируют изображение газоразрядной структуры элементами с максимальными значениями цифровых кодов.

Технический результат настоящего технического решения заключается в получении изображения структур газоразрядного свечения высокого качества благодаря снижению уровня шума, т.е. увеличения отношения сигнал-шум, которое обеспечивается формированием изображения в виде суперпозиции разрядных фигур, получаемых в результате воздействия одиночных импульсов в нескольких следующих друг за другом кадрах видеопоследовательности (суперпозицией по множеству). При этом воздействующий импульс располагается «внутри» прямого хода развертки по кадру, например по окончанию кадрового гасящего импульса.

Процессы формирования газоразрядных фигур при равенстве числа импульсов в пачке, возбуждающей свечение во время одного телевизионного кадра, и числа кадров видеопоследовательности с одиночными возбуждающими импульсами могут быть отнесены к классу эргодических случайных процессов, для которых суперпозиция по времени соответствует суперпозиции по множеству.

Однако с точки зрения формирования выходного электрического сигнала и получаемого при этом отношения сигнал-шум предлагаемый способ, соответствующий суперпозиции по множеству, является более предпочтительным, поскольку обеспечивает более высокое качество изображения за счет уменьшения уровня шума.

Действительно, при суперпозиции по времени во время одного телевизионного кадра на сигнал дополнительно накладывается шум выходного устройства ПЗС-матрицы, которое является основным источником шума. При суперпозиции по множеству производится обработка кадров видеопоследовательности, содержащих изображения разрядных фигур, полученных от одиночных возбуждающих импульсов в соответствии со следующим выражением:

где i=1, 2…n, Ui - цифровые коды элементов (отсчеты яркости) текущего кадра, Ui-1 - цифровые коды элементов (отсчеты яркости) кадра, полученные при предыдущем сравнении, n - число кадров видеопоследовательности.

Таким образом, повышение отношения сигнал-шум обеспечивается последовательным поэлементным сравнением очередного кадра видеопоследовательности с результатом предыдущего сравнения и выбором максимального из сравниваемых отсчетов яркости в качестве результирующего. При первом цикле сравнения (первый кадр, i=1) предыдущий результат сравнения Ui-1=U0 принимают равным нулю.

Практическая достижимость результата по предлагаемому способу проиллюстрирована на фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 представлены изображения 1-9 видеопоследовательности, полученные при возбуждении свечения одиночным импульсом, и результат их суперпозиции -10 в соответствии с выражением (1). Как видно из чертежа, предлагаемый способ позволяет сохранить в результирующем изображении все особенности структуры каждого отдельного отклика.

На фиг.2 представлены профилограммы, характеризующие разброс значений яркости в изображении равномерного фона вдоль выделенной линии (дисперсию шума) в одиночном - а) кадре видеопоследовательности и в обработанном - б) в соответствии с выражением (1). Как видно из чертежа, дисперсия шума в обработанном изображении существенно меньше, чем в одиночном кадре видеопоследовательности. Таким образом, предлагаемый способ визуализации обеспечивает получение изображения суперпозиции откликов на каждое единичное воздействие (импульс) при одновременном повышении качества изображения за счет снижения в нем уровня шума.

Технические решения, содержащие совокупность признаков, идентичных признакам изобретения, не выявлены, что определяет соответствие изобретения критерию «новизна».

Заявителем не выявлены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии отличительных признаков на достигаемый результат, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».

Структурная схема, реализующая данный способ, представлена на фиг.3.

Способ осуществляется следующим образом.

В генераторе 1 одиночные импульсы для возбуждения свечения формируют путем выделения заднего фронта (окончания) кадрового гасящего импульса (КГИ), вырабатываемого синхрогенератором телевизионной камеры, и увеличения амплитуды возбуждающих импульсов до величины 10-20 кВ с использованием высоковольтного трансформатора. Импульсы высокого напряжения подают на электрод 2, выполненный из оптически прозрачного материала (например, SnO2 толщиной 200 мкм) и нанесенный на поверхность стеклянной пластины 3. При этом вокруг объекта 4, располагаемого на противоположной по отношению к электроду поверхности стеклянной пластины, возникает электромагнитное поле и вызываемое им свечение газа. В телевизионной камере 5, располагаемой со стороны электрода, оптическое изображение свечения посредством объектива переносится на матричный фотоприемник, выходной электрический сигнал которого поступает на стандартное устройство видеозаписи 6, подключаемое к персональному компьютеру 7 для преобразования в цифровой код, запоминания и отображения на экране компьютерного монитора 8.

Получаемые цифровые коды элементов кадров видеопоследовательности обрабатывают в компьютере программным путем в соответствии с выражением (1) и получаемое результирующее изображение отображают на компьютерном мониторе.

В качестве матричного фотоприемника может быть использована практически любая ПЗС-камера стандартной чувствительности, в качестве устройства видеозаписи может быть использовано практически любое стандартное устройство, например, типа Aver EZ Capture фирмы Aver Media, подключаемое PCI- шине компьютера.

Результирующее изображение может быть получено, например, путем программирования в среде стандартного пакета MATLAB. Изображения, приведенные на фиг.1, получены, в частности, при помощи специальной программы MIXER, написанной в среде С++. Таким образом, для реализации данного способа применены известные материалы и оборудование, что обуславливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».

Способ визуализации структуры газоразрядного свечения объекта в электромагнитном поле, заключающийся в получении сигнала изображения матричным фотоприемником, преобразования его в цифровой код, запоминания и отображения на экране монитора, отличающийся тем, что воздействие электромагнитным полем осуществляют одиночными импульсами по окончанию гасящих импульсов кадра, а цифровые коды элементов кадра сравнивают с цифровыми кодами соответствующих элементов кадра, полученного в результате предыдущего сравнения, и формируют изображение газоразрядной структуры элементами с максимальными значениями цифровых кодов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследований быстропротекающих процессов, а конкретно к фоторегистрации кумулятивных струй. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к устройствам для получения фотографических изображений подстилающей поверхности с летательных аппаратов при решении задач исследования природных ресурсов земли.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для компенсации эффекта дрожания рук и стабилизации изображения, применяемым в видеокамерах. .

Изобретение относится к области электроники и медицины и может быть использовано для получения, обработки и анализа электронных изображений объектов с помощью газоразрядного свечения, образующегося при помещении объектов в электрическое поле высокой напряженности.

Изобретение относится к рекламной и развлекательной технике и может быть использовано для рекламирования любых товаров и услуг, информации и сообщений, для проповедей, создания комфортных условий и развлечения пассажиров в поездах метро или поездах, движущихся в туннелях.

Изобретение относится к оптическим системам проецирования изображения на экране. .

Изобретение относится к способу расчета стека фокуса, соответствующего объектному пространству, по его дискретной пленоптической функции как преобразование сумм по длине условных плоскостей в четырехмерном гиперкубе. Изобретение относится также к способу повышения разрешения полученного стека фокуса. Кроме того, изобретение относится к двум способам восстановления в режиме реального времени глубин и, соответственно, модулей и фаз комплексной амплитуды волнового фронта в каждом местоположении поверхностей трехмерного объекта съемки, а также к системе, выполненной с возможностью осуществления вышеупомянутых способов. Технический результат - снижение времени вычисления. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано при создании систем телевизионной визуализации и анализа изображений свечения газового разряда. Способ визуализации структуры газоразрядного свечения заключается в получении сигнала изображения матричным фотоприемником, преобразовании его в цифровой код, сравнении цифровых кодов элементов кадра с цифровыми кодами соответствующих элементов кадра, полученного в результате предыдущего сравнения, вычислении максимальных значений цифровых кодов (максимизация) и формировании результирующего изображения для отображения на экране монитора. При сравнении цифровых кодов также определяют их минимальные значения (минимизация), а результирующее изображение формируют путем вычисления среднего арифметического из соответствующих максимальных и минимальных значений цифровых кодов. Технический результат - повышение качества изображения. 3 ил.

Картридж // 2567439
Данное изобретение относится к картриджу, съемно крепящемуся к основному корпусу устройства формирования изображения, такого как лазерный принтер, и к устройству формирования изображения. Заявленный картридж содержит кожух, включающий первую боковую стенку и вторую боковую стенку, противоположную первой боковой стенке в продольном направлении, пассивный блок, выполненный с возможностью принятия движущей силы от наружной части, установленной на корпусе и выполненный с возможностью вращения вокруг первой осевой линии, параллельной продольному направлению, и обнаруживаемое тело, установленное на первой боковой стенке и включающее обнаруживаемую часть, выполненную с возможностью обнаружения обнаруживающим блоком, при этом обнаруживаемое тело выполнено с возможностью выдвигаться наружу в продольном направлении по отношению к первой боковой стенке и втягиваться внутрь в продольном направлении по отношению к первой боковой стенке. Технический результат заключается в предотвращении задержки установки или извлечения картриджа, обуславливаемой обнаруживаемой частью и происходящей внутри основного корпуса устройства, и предотвращении повреждения обнаруживаемой части, например, из-за столкновения с другими элементами, когда картридж извлекают из основного корпуса устройства. 17 з.п. ф-лы, 20 ил.
Наверх