Оценка качества изображений с помощью амплитудных растров в приборах экспериментальной физики

• Автор: Пронин, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 196 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЙ
С ПОМОЩЬЮ АМПЛИТУДНЫХ РАСТРОВ
1.1 Математические модели растровой системы оценки
качества цифрового изображения
1.2 Анализ показателей качества цифрового изображения
растровой структуры
1.2.1 Показатели качества цифрового изображения в частотной области
1.2.2 Показатели качества цифрового изображения в пространственной области
Выводы
2 ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ
АМПЛИТУДНОГО РАСТРА В ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ
2.1 Математическая модель формирования выходного сигнала
в виде параллельного растра с различными коэффициентами заполнения
2.2 Метод расчета параллельного амплитудного растра
2.3 Метод измерения предела разрешения
2.3.1 Измерение предела разрешения, основанного на сравнении дисперсий
2.3.2 Автоматизированный метод измерения предела разрешения с построением графиков
2.4 Метод измерения коэффициента передачи контраста,
частоты нулевого контраста и диапазона ложного разрешения

2.5 Теоретическое и экспериментальное исследования
влияния шага дискретизации на коэффициент передачи
контраста
Выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ АМПЛИТУДНОГО РАСТРА
В ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОБЛАСТИ
3.1 Предел геометрического подобия для объекта в виде одной полосы
3.2 Предел геометрического подобия для объекта в виде двух симметричных полос
3.3 Предел геометрического подобия для объекта в виде круга
3.4 Расчет систематической составляющей погрешности измерения линейных размеров
3.5 Расчет случайной составляющей погрешности измерения линейных размеров и метод его измерения.
Измерение СКО пространственного шума
3.6 Алгоритм определения координаты границы изображения. Погрешность линейной аппроксимации
Выводы
4 МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ШТРИХОВ АМПЛИТУДНОГО РАСТРА В ИНФОРМАЦИОННО- ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОМ ПРИБОРЕ
4.1 Статическая характеристика преобразования линейных
размеров в ИИ ОЭП, основанная на калибровочном
коэффициенте
4.2 Статическая характеристика преобразования линейных размеров в ИИ ОЭП, основанная на критериях геометрического подобия

4.3 Связь между полосой пропускания пространственных
частот ИИ ОЭП и геометрическим подобием изображения ..129 Выводы
5 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА
ДИФРАКЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
5.1 Помехи в дифракционном изображении.
Обработка изображения
5.2 Влияние размера апертурной диафрагмы фотоприемника
на положение экстремумов
Выводы
6 РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ
И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
6.1 Методы и средства оценки качества оптико-электронных приборов по изображениям амплитудных растров
6.2 Методы и средства оценки качества изображений при исследовании физических процессов и диагностике состояния здоровья человека
6.3 Методы и средства оценки качества изображений в ОЭП, предназначенных для контроля технологических процессов производства и измерения продукции
технического назначения
6.4 Применение математических формул для анализа преобразования информативных параметров в кардиографе
и географе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ (СПРАВКИ И АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ )

Допустим, что мы имеем идеальный прибор. Идеальному прибору соответствует частотная характеристика Н(ух ,у) = 1. По определению спектральных характеристик непериодических детерминированных сигналов следует, что спектральная плотность амплитуд изображения С(ух,’у) представляет в общем случае комплексную функцию
0(ух,уу)= І Р(ух,уу)|ехр[іф(ух,уу)], (1.17)
где |р(ух,уу)| = д/(кер(ух,Уу))2 + (т¥(ух,уу)У - спектр амплитуд; ф(ух>уу) = агП§{ітР(ух,уу)/ЯеР(ух,уу)}-спектр фаз.
Из (1.17) следует, что если амплитудный растр является симметричной функцией, то функция передачи контраста в изображении Р(ух ,уу) равна спектру амплитуд, а фазово-частотная характеристика изображения равна нулю, ф(ух ,уу) = 0.
Действительно, плавного изменения фазы при отсутствии аберраций наблюдаться не будет. Однако, спектр фаз в при 1т[Р(ух ,уу)] = 0 приобретает значения:
Ф^х ,уу) = ап^ 0 = 0, тс, 2л, Зл, ..., которые характеризуют пространственней фазовый сдвиг изображения штрихов амплитудного растра относительно друг друга. Следовательно, в изображении амплитудного растра даже при условии идеального ИИ ОЭП возможен пространственный фазовый сдвиг. Подобный эффект, известный под названием ложного разрешения, впервые наблюдал О'Нейл [82,77]. Экспериментальное изображение и его теоретическая интерпретация представлены на рисунке 1.3. Эффект пространственного сдвига проявляется, если спроектировать радиальную миру на экран, а затем де-фокусировать изображение. О'Нейл обосновал этот эффект следующим образом. При дефокусировке образуется пятно рассеяния в форме равномерно освещенного круга с диаметром 2г. Функция рассеяния в этом слу-