Моделирование процесса объемной реконструкции исследуемой поверхности при компьютерной микроскопии

• Автор: Чмыхов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава1. Современные методы математического моделирования при

оптическомизмерении микрогеометрии поверхности

1.1. Обзор . современных. . методов оптического измерения микрорельефа

1.2. Особенности строения и функционирования оптического

микроскопа
1.3. Использование глубины резкости объектива для определения высотных характеристик поверхности .

1.4. Эмпирическая оценка точности определения высоты оптической

системыу у У ч

1.5 Выводы но главе. Цели и задачи диссертационной работы

Глава 2. Математическая модель процесса реконструкции и
измерения микрорельефа поверхности интерпретацией
сфокусированности набора изображений
2.1 Структура процесса реконструкции микрорельефа поверхности
2.2 Математическая модель определения резкости изображений.
2.3 Построение морфометрической карты высоты на основе модели анализа резкости
2.4 Алгоритм позиционирования точек реконструируемой поверхности
2.5 Анализ точности определения высоты точек образующих базовую поверхность
2.6 Применение фильтрации для компенсации зашумлнности полученных результатов
2.7 Выводы по главе
Глава 3. Разработка системы моделирования рельефа поверхности
путм послойного сканирования с фокусировкой на различные
области V. У
З.Г Структура и функциональные требования задачи реконструкции . микрогеометрии поверхности.

.
. 3 .
3.2 Модуль . инициализации исходных данных и настройки параметров реконструкции поверхности
3.3 Модуль анализа результатов реконст рукции поверхности
3.4 Модуль визуализации и построения трхмерной модели . поверхности в форматах и .
. 3.5 Описание принципов функционирования модулей входящихв программный комплекс i i 3
3.6 Выводы по главе .
Глава 4. Исследование возможности применения разработанных
моделей и алгоритмов для решения практических задач
4.1 Результаты . экспериментальной проверки . комплекса реконструкции микрогеометрии поверхности
4.2 Сравнительный анализ . функциональных характеристик программного комплекса с существующими аналогами
4.3 Исследование области применения программного комплекса
4.4 Экономический эффект при внедрении программного комплекса
4.5 .Выводы но главе . г
Заключение . . . 2
Литература


Для расширения возможностей системы в сфере анализа и редактирования объёмных моделей, планируется'сохранять 3D — модели в стандартизованных форматах-STL и STEP. Данные 3D — форматы распознаются большинт ством современных GAD/CAM! Четвёртая* глава посвящена исследованию возможности: применения разработанных моделей и алгоритмов для- решенияпрактических задач; В ходе исследования возможности применения разработанных моделей и - алгоритмов будет проведена-серия экспериментов и решено несколько практических задач, ч В' результате которых определится точность результатов* и надежность при . Система определения точности позиционирования позволяет оценить достаточность данных ещё на стадии промежуточной*реконструкции. Связь точности с величиной шага захвата изображений. Зависимость гочности. Планируется провести сравнение системы с конкурирующими программными продуктами, а так же исследование её области применения. Математические модели, для определения значения размытости изо- • бражения в точке. Алгоритмы определения высоты тючки по степени её размытости. Метод определения точности позиционирования с использованием теории нечётких множеств. Математическая модель фильтра для сглаживания зашумлённости результатов объемной реконструкции. Разработанные алгоритмы программы реконструкции объёмной модели поверхности микрообъекта для условий компьютерной микроскопии. Исследование микроструктуры объектов является актуальной задачей в большинстве сфер науки и промышленности. Научное направление, сочетающее в себе технологии и методы изучения элементарных частиц микромира; позволяющих получать изображения^невидимые невооруженным глазом, называется - микроскопия. Основной прибор микроскопии - это анализатор изображений; - :-г. Анализатор изображений представляет собой программно - аппаратный: комплекс, предназначенный для получения, преобразования, количественной' обработки изображений и хранения полученной-информации. Свойства и состав комплекса определяются теми задачами, на решение которых он направлен. При этом его свойства не являются простой совокупностью возможностей отдельных составляющих, подобранных в соответствии с конкретной задачей. Объединение в единую систему отдельных приборов позволяет получить новые возможности, которыми не обладает ни одна из составляющих данной системы. Например, пи микроскоп, ни камера, ни компьютер в отдельности не могут измерять оптические параметры объекта; а собранный на их основе анализатор, обладает свойством проведения фотометрических измерений. Универсальный анализатор изображений - понятие условное, также как условно понятие “автомобиль”1 или “компьютер”. Невозможно создать анализатор для решения всех задач, поэтому на практике наибольшее распространение приобрели специализированные приборы. Анализатор изображений для световой микроскопии представляет собой специализированный комплекс для работы с микрообъектами в области видимого света (0 - 0 нм. Он имеет модульное строение и состоит из оптического микроскопа, системы ввода изображений (цифровая камера), компьютера (ПК) и Web камеры для трансляции хода исследовании по сети. Модульность строения системы обеспечивает гибкость при анализе изображений, такая система легко может быть адаптирована к потребностям пользователя в зависимости от задачи, которую он собирается решать с помощью анализатора изображений. Адаптация системы может производиться не только модернизацией или заменой модуля, но и установкой специализированного программного обеспечения по обработке изображений. В рамках одного направления (медицина, биология, материаловедение и т. Система ввода изображений состоит из светового микроскопа и камеры. Микроскоп обеспечивает выбор, поля наблюдения при разных увеличениях и условиях освещенности. Он формирует изображение на матрице камеры, которая, в свою очередь, передает изображение в виде цифрового телевизионного или фото сигнала в компьютер. Микроскоп и камера представляют собой единый модуль, в котором отдельные части подбираются по совместимости оптических Рис.