Способ визуализации структуры газоразрядного свечения объекта

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.

 

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано при создании систем телевизионной визуализации и анализа изображений свечения газового разряда в процессе биомедицинских исследований.

Известен способ телевизионной визуализации структуры свечения газа, заключающийся в запоминании в цифровом коде одного кадра видеопоследовательности, формируемой телевизионной камерой. Данный способ описан, в частности, в патенте РФ №2141250 A61B 5/05. Недостатком данного способа является низкое качество получаемого изображения, обусловленное низким отношением сигнал-шум, которым характеризуются изображения видеопоследовательности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ визуализации структуры газоразрядного свечения, заключающийся в получении последовательности кадров изображений матричным фотоприемником, преобразовании каждого кадра в цифровой код, сравнении с цифровыми кодами соответствующих элементов предыдущего кадра и формировании изображение газоразрядной структуры элементами с максимальными значениями цифровых кодов. Данный способ описан в способе по патенту №2437132 МПК G03B 41/00 на «Способ визуализации структуры газоразрядного свечения объекта в электромагнитном поле»).

Недостатком данного способа является наличие изменения средней яркости выходного изображения из-за увеличения его математического ожидания (среднего значения) после обработки видеопоследовательности. Кроме этого, повышение отношения сигнал-шум изображения при таком способе обработки видеопоследовательности также является недостаточным.

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 сохранения его средней яркости после обработки, а также за счет повышения отношения сигнал-шум, достигаемого путем более эффективного снижения уровня шума в получаемом изображении.

Для решения поставленной задачи в способе визуализации структуры газоразрядного свечения, заключающегося 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, дополнительно при сравнении цифровых кодов определяют их минимальные значения (минимизация), а результирующее изображение формируют путем вычисления среднего арифметического из соответствующих максимальных и минимальных значений цифровых кодов.

Технический результат настоящего технического решения заключается в том, что при минимизации отсчетов яркости видеопоследовательности в силу симметричности распределения исходного гауссова шума происходит смещение математического ожидания в сторону его уменьшения на точно такую же величину, как и при максимизации. Однако, последующее усреднение максимальных и минимальных значений яркости соответствующих элементов компенсирует смещение математического ожидания, приводя его к исходному математическому ожиданию. При этом в результате такого усреднения одновременно происходит уменьшение среднеквадратического отклонения шума в раз по отношению к среднеквадратическому отклонению шума, получаемому после максимизации.

При максимизации 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.

При минимизации производится обработка кадров видеопоследовательности, содержащих изображения разрядных фигур, полученных от одиночных возбуждающих импульсов в соответствии со следующим выражением:

.

Таким образом, сущность обработки по формулам (1) и (2) заключается в последовательном поэлементном сравнении очередного кадра видеопоследовательности с результатом предыдущего сравнения и выбором максимального и минимального из сравниваемых отсчетов яркости в качестве результирующего. При первом цикле сравнения (первый кадр, i=1) предыдущий результат сравнения Ui-1=U0 принимают равным нулю.

Результирующее изображение формируется путем усреднения соответствующих отсчетов яркости, получаемых по формулам (1) и (2), в соответствии со следующим выражением:

.

Практическая достижимость результата по предлагаемому способу проиллюстрирована на фиг.1 и 2. На фиг.1 представлены несколько изображений (фиг.1а) из видеопоследовательности, полученных при возбуждении свечения одиночным импульсом, и результирующее изображение (фиг.1б), полученное в соответствии с выражениями (1) - (3).

На фиг.2 представлены осцилограммы сигнала тестовых полос на равномерном фоне, характеризующие разброс значений яркости в изображении вдоль выделенной строки (дисперсию шума) в исходном одиночном кадре видеопоследовательности и в обработанном в соответствии с выражениями (1), (2) и (3). Как видно из фиг.2, дисперсия шума в изображении, обработанном путем комбинирования операций максимизации, минимизации и усреднения по выражениям (1)-(3), существенно меньше, чем в исходном одиночном кадре видеопоследовательности и в обработанном только путем максимизации по выражению (1). Из рисунка также видно, что в результате максимизации математическое ожидание смещается «вверх» от исходного значения, в результате минимизации математическое ожидание смещается «вниз» от исходного значения, а после комбинированной обработки по выражениям (1)-(3) среднее значение (математическое ожидание) математическое ожидание становится соответсвующим исходному значению.

Технические решения, содержащие совокупность признаков, идентичную признакам изобретения, не выявлены, что определяет соответствие изобретения критерию «новизна». Так, в частности, по сравнению с известным методом уменьшения шумов путем усреднения всех кадров видеопоследовательности, предлагаемый способ позволяет сохранить особенности структуры каждого отдельного кадра, в то время как усреднение изменяет яркость изображения вплоть до возможного полного подавления одиночных откликов, не повторяющихся в кадрах видеопоследовательности.

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, 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, электрический сигнал с 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 выражениями (1)-(3) 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 C++.

Таким образом, для реализации данного способа применены известные материалы и оборудование, что обуславливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».

Способ визуализации структуры свечения газа, заключающийся в получении сигнала изображения матричным фотоприемником, преобразовании его в цифровой код, сравнении цифровых кодов элементов кадра с цифровыми кодами соответствующих элементов кадра, полученными в результате предыдущего сравнения, вычислении максимальных значений цифровых кодов и формировании изображения структуры свечения газа для отображения на экране монитора, отличающийся тем, что дополнительно при сравнении цифровых кодов элементов кадров изображений вычисляют минимальные значения цифровых кодов, а изображение структуры свечения газа формируют элементами, коды которых равны среднеарифметическому из максимального и минимального значений цифровых кодов соответствующих элементов кадра.



 

Похожие патенты:

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

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

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 цветному телевидению л может быть применено при получении линейного растра в цветных кинескопах техникой фотопечати с использованием щелевой теневой маски кинескопа в качестве фотошаблона.

Изобретение относится к фототехнике и позволяет повысить качество фотографирования , а также упростить конструкцию. .

Изобретение относится к электрографии и может быть использовано для получения фотографических снимков различных объектов в электрическом поле высокой напряженности .

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.
Изобретение относится к устройствам для 3-D съемки и для стереосъемки. Суть изобретения в том, что при медленном (например, 1 оборот в минуту) вращении стола и при хорошем освещении современные цифровые фото- и видеокамеры позволяют делать снимки с нужным разрешением без остановки вращающегося объекта съемки. Вращающийся стол для 3-D съемки содержит горизонтальную вращающуюся поверхность, соединенную с электродвигателем, имеет электродвигатель с постоянной скоростью вращения, и имеет расположенную рядом видеокамеру, или же фотокамеру, управляемую задатчиком импульсов. В качестве двигателя с постоянной скоростью вращения имеет синхронный трехфазный электродвигатель, или двигатель постоянного тока, снабженный системой стабилизации рабочего тока, или вентильный электродвигатель. Технический результат - упрощение конструкции и получение нового визуального эффекта. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к устройствам для 3-D съемки. Суть способа в том, что нестабильный объект съемки находится или закреплен на вращающемся столе, ось вращения которого расположена под постоянным или меняющимся углом к направлению гравитации, а съемка ведется фото- или видеокамерой, расположенной на вращающейся части или на невращающейся части устройства. А устройство для осуществления этого способа представляет собой вращающийся стол, ось вращения которого закреплена на качающемся кронштейне, имеющем возможность находиться под углом к вертикали или же имеющем возможность плавно менять этот угол, в частности - с положительного на отрицательный (то есть от наклона влево до наклона вправо). Технический результат - получение новых визуальных эффектов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Картридж // 2627931
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 снаружи, причем пассивный блок установлен в корпусе и выполнен с возможностью вращения вокруг первой осевой линии, 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, и обнаруживаемое тело выполнено с возможностью движения из первого положения, где расстояние в направлении движения между обнаруживаемым телом и первой боковой стенкой является первым расстоянием, через второе положение, где расстояние в направлении движения между обнаруживаемым телом и первой боковой стенкой является вторым расстоянием, которое больше, чем первое расстояние, в третье положение, где расстояние в направлении движения между обнаруживаемым телом и первой боковой стенкой является третьим расстоянием, меньшим, чем второе расстояние. 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. 18 з.п. ф-лы, 20 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 и формировании результирующего изображения для отображения на экране монитора. При сравнении цифровых кодов также определяют их минимальные значения, а результирующее изображение формируют путем вычисления среднего арифметического из соответствующих максимальных и минимальных значений цифровых кодов. Технический результат - повышение качества изображения. 3 ил.

Наверх