Вычислительное устройство для определения характеристик фото-графических систем

 

Союа Советских

Социапнстнческнк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ оо798896

К АВТОРСКОМУ СВИ ИЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (е б 42727

{22) Заявлено 200379 (21) 2741748/18-24 ®) М. КЛ.

G 06 G 7/46 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 23,01,81, Бюллетень Н9 3 (53) УДК 681. 335 (088.8) Дата опубликования описания 2 301.81 (72) Авторы изобретения

Г.П. Васильев, A.Ô. Мельканович и С.A. Иванов (71) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОГРАФИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Изобретение относится к испытаниям фотографических систем и может быть использовано для измерения частотно-KQHTpBcTl.ых характеристик (ЧКХ) фотографических систем по изображе.нию скачка яркости на фотографическом приемнике излучения с прозрачной подложкой, например на фотопленке.

По основному авт. св. Р 642727 известно устройство для определения .характеристик фотографических систем, содержащее микроденситометр, первый вход которого соединен с первым входом устройства, а выход под- 15 ключен к первому входу преобразователя плотности в экспозиции, второй вход которого подключен ко второму . входу устройства, второй вход микроденситометра соединен с выходом пер- 20 вого 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: чен к управлякщему входу первого ключа, информационный вход которого связан с четвертым входом устройст- 30 ва, 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 s экспозицию соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления, выход блока питания соединен с,первым входом блока считы» вания, 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 импульсов подключен к первому входу второго счетчика, второй вход которого соединен с шестым входом устройства, первый и второй выходы блока считы-. вания подключены, соответственно, ко входам первого и втор го блоков суммирования, выходы которых соединены, соответственно, с первыми вхо«

798896 дами 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 бло)ка 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 сравнения, третий вход которой подключен к третьему входу блока считывания, выход схемы сравнения соединен с управляющим входом четвертого ключа, 20 информационный вход которого подключен к девятому входу устройства, а выход — к первому входу второго блока умножения, соединенного вторым входом с десятым входом устройства, а третьим входом — со вторым выходом третьего счетчика, выход второго блока умножения подключен к первому входу интегратора, второй вход кото рого подключен к третьему выходу третьего счетчика, а выход интегратора . через третий блок деления соединен с информационным входом третьего ключа, выход которого подключен к блоку регистрации, второй вход третьего счетчика соединен с одиннадцатым входом устройстваЩ.

Устройство осуществляет измерение

ЧКХ согласно способу, основанному на аппроксимации нормированных функций рассеивания и ЧКХ фотосистем с 40 углом зрения 2P 20, выражениями вида где A(x) — функция рассеивания, Т (N)-ЧКХ, х — пространственная координата, N — пространственная частота и и Р— параметры.

И

При такой аппроксимации определение ЧКХ может быть сведено к измерению по переходной кривой только одного параметра P . В упомянутом устройстве этот параметр определяется 49 согласно способу уровней, сущность которого состоит в следунзцем.

Поскольку функция (1) всегда нормирована и всюду неотрицательна, то для,любого числа U такого, g$

A)«)= Wp(-4,ь — <" < )"1 (<)

4 ОО

T(<<)= „J «xp(-4s(+) -<2<<хх)«х <2) что 0 4 - 0„ 1 всегда существует такой верхний предел х„, что

«х ) д)))«)=«. a) (3)

Если взять пару чисел ()), )) )

5 такую, что 0 U,(0,5 и 0 = 1 0,, то вследствии четности функции (1) оказывается справедливым следующее пРостое выражение для определения р

О, р=k(x х,), где х и x7 — значения верхних пределов в (3), соответствующие числам U u U

R к — коэффициент, зависящий от U и от параметра и

Числовые значения для коэффициентов к для некоторых и и U приведены в таблице.

Если переходная кривая не нормирована, то необходимо пересчитать пары чисел-уровней (U,, U ) по формулам

< 7

u,"=- E.;. (E„-е,)о„, 5) г а де U„U — пересчитанные значения уровней, Ео и E — 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 ()1, U> ) (1» .

Недостаток устройства — низкая точность, так как из формулы (2) следует, что для определения ЧКХ по переходной кривой необходимо on— ределить величины двух параметров и и Я . Основное устройство определяет только один параметр. Значение параметра и 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 четвертого 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 сое798896 ливен с первым входом второго ин ратора, третий выход третьего интег- Записыв ю ч ающу асть образуют микрочика импульсов подключен ко вто его счет- денситомет 1 п р, реобразователь 2 входу второго интегратора выхо н ко второму плотности в экспоз иции, первый 3 торого соединен с четвертым ключ, пе вый ге ртым входом имп ль р нератор 4 тактовых третьего ключа. ртым у сов, первый счетчик 5 импульП ключение указанной совокупнос- ж ыт и ти блоков обеспечивает определение устройством сразу двух параметров нающую части. и и Р при этом в осно ву способа . и еоб аз в Микроденситометр 1 совместно с определения параметра и положено р разователем 2 плотности в эксследующее. ра и положено позиции обеспечивает получение распС помощью приведенной таблицы к ределения экспози ций в иэображении эффициентов К можно показать ицы ко- скачка яркости. Ключ 3, генератор 4 измерение параметра Я способами несать, что тактовых имп ль у сов 4, счетчик 5 имей no HercoTopoA глан— пульсов и блок 6 ной переходной кривой может дать 15 одинаковые для всех уровней резульния процессом записи. Блок 7 памяти таты только в том случае, когда ныбзапоминает зн значения экспозиций в равноотстоящих точках изображения (в формуле (4)) соответствует правиль- - остальные саль е л ки устройст а браЩ зуют обрабатывакщую часть, при этом второй 8 ключ, второй 9 генератор с увеличением уровня U . последовательность значений „0 . Для и б

11 и четвертый 12 счетчики импуль»

»»е пРа- сов и блок вильного последовательность 0 убыв лок считывания осуществляет.

„О„ают автоматическое управление процесТаким образом, при аппроксимации сом определения параметров Р и и, последовательности Я„ прямой линией у = ах + в знак и величину ошибки ки переходной кривой, счетчик 11 в выборе и можно оценить по ее угловому коэффициенту а. В результате, 30 решения задачи аппроксимации метоБлоки 14-16 суммирования, блоки дом наименьших квадратов получаются следующие выражения для определения читания, блок 21 умножения предназвспомогательных параметров а и в

Vl1 teal ненормированной переходной кривой

35 уровней U«, U<„ . Схема 22 сранне„Я ; =Я=,Р„, (7) ния, четвертый 23 ключ, второй 24 и третий 25 блоки умножения, ингде п — число пар уровней, в — чет- геграторы 26 и 27, блок 28 деления

Р третий 29 ключ и блок 30 регистраю+<

40 ции для каждого конкретного значе С = () 1> Д-= - l(=i a.... m (Я) ния и> последовательно для каждой

m vn(rn-{),(ãï+i.) i 2 i-той пары уровней определяют величину отрезка X — Х, вычисляют знаВ предлагаемом устройстве реали- чение Я„(по формуле (4) ), суммируют зован способ определения параметра 45 их по индексу i а затем делят на и, использующий полученные результа- число m использованных пар уровней, ты. Задают m-пар уровней и вычисля- получая тем самым среднюю величину ют коэффициенты Cm и d „, выбирают для и, одновременно вычисляетряд значений и ий и с заданным шагом ся неличина углового .коэффициента

3, д п и для каждого и> сначала измеря- . а (по формуле (7) ) . ют отдельные значения и. для всех

50 3

+lg + Работу устройства можно подраза-пар уровней, а затем вычисляют делить на этапы записи и об аботки. величину параметра а по фо ле (). иси и о ра отки.

Перед началом записи по нходу 31

В качестве искомого значения и п нимают то и кото ом и при- вводятся необходимые данные в преI р у соответст- образователь 2 плотности в экспозивует наименьшая по модулю величина а . ции. В счетчик 5 импульсов по входу

32 подается сигнал "Исходное положеНа чертеже приведена блок-схема ние", в результате чего н

r, на его выходе появляется сигнал "0" и блок

Устройство содержит записывающую 6 управления отпирает ключ 3. и обрабатывающую части. Задачей за- 60 По ле т осле того, как произведена писывающей части является запомина- установка скорости перемещения стоние значений экспозиций в М-равностоя- ла микроденситометра 1 (по входу 33) щих точках переходной к ивой р д р вой. Обра- и стол переведен в начальную точку батывающая часть определяет парамет- измерений, на информационный вход ры Pи

tl, 45 ключа 3 подают сигнал "Зались", 798896 который проходит через открытый ключ 3, включая привод стола микроденситометра Х и генератор 4 тактовых импульсов ° .

Текущие значения плотностей в изображении скачка яркости с выхода микроденситометра 1 преобразуются в экспозиции, которые поступают на вход

34 блока 7.

Генератор 4 тактовых импульсов формирует последовательность импульсов заданной частоты f. Счетчик 5 импульсов подсчитывает чисЛо тактовых импульсов с момента начала записи.

Бл к 6 управления подает команду на вход 35 блока 7 памяти, которая засылает значение экспозиции, поступившее 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 представлен- ным в блоке 7 памяти в виде последовательности дискретных значений в равноотстоящих точках, при этом шаг разбиения gх определяется частотой тактовых импульсов f и скоростью перемещения стола микроденситометра

V х = V/f.

После того как в счетчик 5 поступит m-ый тактовый импульс, блок 6 управления выдает сигнал на управляющий 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 входы 36 и 37 блоков 17 и 18 деления задают величины интервалов осреднения постоянных составляющих переходной кривой 6„ и 8< . В течение всего времени обработки блок 13 считывания обеспечивает выдачу 9< и 3g крайних значений переходной кривой в блоки

14 и 15 суммирования, так что на выходах блоков 17 и 18 деления получают ся осредненные по 6„и 6< значениям нижняя и верхняя постоянные составляющие EO и Е . Блок 19 вычитания

1 * определяет перепад экспозиций Š— Е@ а блок 21 умножения умножает этот перепад на число U, соответствующее

4ьу номеру -той пары уровней, по которой в данный момент ведется обработ,ка. Блок 16 суммирования и блок 20 вычитания определяют, соответственМ но, нижний и верхнии уровни пары 0„ о

2i, На информационный вход ключа 23 подают величину интервала разбиения переходной кривой. Записывают "0" 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 и в блоке 24 умножения, а второй отпи5 рает ключ 8.

Процесс автоматической обработки начинается после того, как на информационный вход ключа 8 поступает команда "Обработка", которая, пройдя 0 через ключ 8, включает генератор 9 тактовых импульсов. Первый тактовый импульс с выхода этого генератора приводит к переполнению счетчика 10 импульсов. Сформированный при этом

15 импульс переполнения сбрасывает накопленную в нем сумму, оставляя только

"1", вследствии чего, управляемый счетчиком 10 блок 13 считывания обеспечивает подачу на вход схемы 22 срав20 нения значения переходной кривой из первой ячейки блока 7 памяти. Одновременно тот же импульс переполнения, поступив на вход счетчика 11, переводит его, а через него и счетчик

2 12, иэ состояния "0" в состояние "1".

Наличие в счетчиках 11 и 12 числа

"1" приводит к увеличению в блоке

24 умножения множителей К, соответствующих значениям j = 1 и т.е. первому значению и 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 m-oro. Поступление в счетчик

10 (m+1) -ого тактового импульса вы40 зовет переполнение его с выдачей импульса переполнения.

Схема 22 сравнения формирует сигнал на открытие ключа 23 в течение времени, когда значение переходной

4 кривой сказывается внутри области, М задаваемой парой уровней U<„„U«

Сигнал с информационного входа ключа 23, несущий информацию о величине интервала разбиения переходной щ кривой. пройдя через открытый ключ

23, умножается в блоке 24 умножения на коэффцциент К;, соответствующий номеру i-той пары уровней и значению

n, по которым в данный момент ведется обработка. Получаемые значения P суммируются по индексу i в

16 интеграторе 26. Кроме того, каждая из величин Я,, 4 умножается в блоке

25 умножения на соответствующий коэффициент 4„., зависящий от номера па60 ры уровней, а .затем результаты суммируются по индексу i в интеграторе

27, постоянная времени которого подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить умножение на коэффициент

Ы С„„°

798896

Значения К для U — г

0,28 0,32 0,36 0,40

J J

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

1,75 1,15 1,38 1,64 1,95 2,34 2,86 3,57 4,68 6,68

2,00 1,10 1,31 1,54 1,83 2,17 2,63 3,28 4,28 6,06

Формула изобретения

Дальнейшая работа устройства аналогична описанной, но после каждого переполнения счетчика 10 счетчик 11 переходит последовательно в состоя.ние "2", "3" и т.д. при этом, сост ветственно, изменяются множители Кв блоке 24 умножения. По окончании

j-того цикла обработки P вычисляетб ся 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, 15 в блоке 24 умножения подготавливается к работе новая совокупность коэффициентов К, соответствующая новому значению n . Одновременно счетчик 11 открывает ключ 29, через который 20 значения а, Я., n выдаются в блок 30 регистрации. устройство продолжает циклически работать до тех пор, пока число импульсов в счетчике 12 не превысит заданного числа r значений параметра n . Как только в счетчик 12 приходит (г+1)-импульс, так сразу закрывается ключ 8, прекращается выдача тактовых импульсов и

Вычислительное устройство для определения характеристик фотографических систем по авт. св. 9642727, о т л и ч а ю щ е е с я 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 умнозаканчивается процесс автоматической обработки переходной кривой. В блоке 30 регистрации фиксируется r-троек параметров j), n и а. Наилучшую оценку искомых параметров дает та тройка, которая содержит минимальное по модулю значение параметра а.

Предлагаемое устройство повышает точность измерений вследствие того, что оно обеспечивает измерение сразу двух параметров и и Я, полностью определяющих частотно-контрастную характеристику. Тем самым исключаются ошибки в определении ЧКХ, обусловленные тем, что основное устройство измеряет только один параметр Я, а другой параметр и, 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 отсуди†ствуют, например, при испытании новых фотосистем или при исследовании фотосистем, подверженных воздейс;твию настолько сильных возмущений, что приводит к существенному изменению их характеристик. жения, 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

9 642727, кл. G 06 G 7/48, 1976 (прототип).

798896

Составитель И. Шелипова

Техред М.Голинка. Корректор B. Синицкая

Редактор В. Еремеева

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 10060/70 Тираж $56 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5