Оценка качества изображений с помощью амплитудных растров в приборах экспериментальной физики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, доктор технических наук Пронин, Сергей Петрович

• Пронин, Сергей Петрович
• доктор технических наук
• 2002

Оглавление диссертации доктор технических наук Пронин, Сергей Петрович

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

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.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка качества изображений с помощью амплитудных растров в приборах экспериментальной физики»

Современные информационно-измерительные оптико-электронные приборы (ИИ ОЭП) являются необходимым и эффективным средством исследования в оптико-физических экспериментах.

С помощью этих ОЭП производят дистанционное зондирование Земли, в микроэлектронном производстве исследуют и контролируют качество то-коведущих шин на печатных платах и микросхемах, в научно-исследовательских лабораториях по спектрам излучения и поглощения изучают свойства и строение различных материалов. Применяя явление дифракции, исследуют и измеряют форменные элементы крови, определяют количество и размеры зерен в кристаллах и минералах, исследуют пространственно-временные параметры дисперсных потоков. Используя явление интерференции, исследуют свойства прозрачных сред и измеряют их характеристики и т.д.

На сегодняшний день наблюдается возрастающая тенденция использования в научных исследованиях видеокамер на основе ПЗС - фотоприёмников. В сочетании с персональными компьютерами они представляют мощные экспериментальные приборы сбора и обработки информации.

Очевидно, что качество научных исследований во многом зависит от качества изображения, создаваемого ИИ ОЭП. Качество изображения одновременно определяется и свойствами ИИ ОЭП и свойствами объекта исследования. Наблюдаемое или фиксируемое изображение должно быть подобно объекту исследования. Полное подобие объекта и его изображения будет наблюдаться при одновременном выполнении условий подобия: и геометрического и фотометрического. Из самого эксперимента невозможно получить информацию о степени подобия объекта и его изображения. Для этих целей применяют методы испытаний и эталонные средства измерений.

Несмотря на множество приведенных разнородных объектов исследования, все они обладают одним общим свойством - повторяющимися однотипными пространственными элементами, или наличием пространственной растровой структуры. Многоэлементные фотоприемники также обладают растровой структурой. Наложение двух, а при когерентном источнике света трех, растровых структур образуют растровую систему, физические эффекты которой далеко не полностью изучены.

Информация, получаемая с помощью ИИ ОЭП, о пространственном распределении яркостного поля , а также его характерные линейные размеры позволяют формулировать математические зависимости между величинами в изучаемом физическом процессе или явлении. Поэтому весьма актуальной является задача оценки качества цифрового изображения, получаемого из физического эксперимента.

Качеству цифрового изображения посвящено значительное количество научных работ как отечественных, так и зарубежных авторов. В отдельную область знаний выделились исследования по обработке изображений и цифровой фильтрации. Тем не менее, именно к отображающим цифровым и дискретным системам в настоящее время проявляется большой научный интерес.

Большинство методов оценки качества изображения основаны на классических показателях качества: разрешающая способность [33,39,64,80], частотно-контрастная характеристика (ЧКХ) [30,38,64] и фазово-частотная характеристика (ФЧХ) [64,67] с применением различных растров, включая стандартные оптические штриховые миры [64,67,90].

Как отмечают авторы научных публикаций и монографий [46,80,133], указанные показатели качества не дают полного представления о воспроизводящих свойствах оптико-электронных приборов. Так понятие «Пространственная разрешающая способность», появившееся более 100 лет назад, не 6 претерпело принципиальных изменений. Анализируя характерные признаки критерия Релея и Спарроу, В.А. Москалев делает вывод о том, что «.критерии разрешения ориентированы, по существу, на качественные наблюдения, а величины разрешающей способности не соответствуют современному уровню измерительной техники» [80].

Аналогичные проблемы возникают при изучении свойств ИИ ОЭП или сравнении различных оптико-электронных приборов с помощью частотно-контрастной характеристики [46]. Так, например, были предложены различные методы оценки ЧКХ: площадью, которой она ограничивает пространственную полосу частот; тангенсом максимального угла наклона ЧКХ; значением коэффициента передачи контраста для определенной частоты; значением частоты для определенной величины коэффициента передачи контраста. Однако, все они не обеспечивают достаточно полной оценки ЧКХ, а значит и достоверного сравнения различных изображений.

Фазово-частотная характеристика имеет на сегодняшний день очень узкое применение. Рассматривая вопрос о возникновения пространственного фазового сдвига изображения, в качестве причины указывают обычно на несимметричные аберрации. При этом ФЧХ определяют лишь у объективов, которые имеют большие угловые поля, или большие относительные отверстия [64,67].

Впервые пространственный фазовый сдвиг наблюдал О'Нейл [82]. Результаты опыта О'Нейл описал с помощью функции Бесселя. В качественном аспекте теория и опыт совпадают. Фазовый скачок возникает при переходе функции Бесселя через нуль. Отрицательные значения этой функции указывают на пространственный фазовый сдвиг, известный под названием эффекта ложного разрешения. В количественном аспекте предложенная модель пока не завершена. Если предположить, что ЧКХ оптической системы имеет вид гауссоиды вместо функции Бесселя, то теория уже не в состоянии объяснить пространственный фазовый сдвиг. Кроме того, в теории О'Нейл использует растр в виде косинусоидальной миры, а опыт реализован с помощью радиального растра, имеющего конечную ширину расходящихся штрихов. Видимо идеальная модель, примененная О'Нейлом в исследованиях, и не позволяет в полной мере использовать в прикладных задачах фазо-во-частотную характеристику для оценки качества ИИ ОЭП.

На основе анализа приведенных научных работ можно выделить две причины, которые не позволяют с высокой точностью и достоверностью оценить качество изображения существующими методами.

Первая причина состоит в ограниченности свойств используемых входных эталонных сигналов как в теории, так и на практике.

Для теоретической оценки качества ИИ ОЭП применяют чаще всего четыре вида функций: дельта-функцию, две дельта-функции и гармонические функции с различной частотой и меандр. На практике используется штриховая мира, которую математически представляют в виде набора функций прямоугольных импульсов. Вероятно из-за несоответствия теоретических и практических входных эталонных сигналов нет четких и обоснованных определений предельных значений показателей качества изображения. Так вместо классического определения «разрешающая способность» на практике используют понятие предела разрешения с использованием стандартной штриховой миры [33,39], а эквивалентом частотно-контрастной характеристики служит коэффициент передачи контраста в изображении прямоугольной миры для ряда пространственных частот [38].

Кроме того, стандартные штриховые миры имеют ограниченный набор свойств. Мира представляет собой чередование светлых и тёмных полос, причём ширина светлой полосы равна размеру тёмного промежутка, что означает неизменную скважность или обратную ей величину - коэффициент заполнения, равный 0,5 [33,38,39].

Следовательно, необходимо исследовать реакцию ИИ ОЭП на входное воздействие сигнала в виде функции нескольких прямоугольных импульсов с различными частотами и различными коэффициентами заполнения.

Вторая причина заключается в несоответствии устоявшейся теории и методов оценки качества оптико-электронных приборов элементной базе, на которой создаются современные ИИ ОЭП.

Существующие методы анализа изображения основаны на теории преобразований Фурье. В идеале для определения ЧКХ необходим растр с гармоническим законом распределения яркости. Экспериментально ЧКХ определяют по прямоугольным растрам. Идеальная и экспериментальная частотно-контрастные характеристики связаны формулой Кольтмана [46,64]. Пересчёт одной частотно-контрасной характеристики в другую очень трудоёмок, поэтому формулой Кольтмана либо вообще не пользуются, либо устройства проектируют таким образом, которые позволяют выполнить разложение функции пропускания прямоугольного растра на отдельные гармонические составляющие и измерить амплитуды и фазы выделенных гармоник. Теоретической основой создания подобных устройств служит сумма ряда Фурье. При непрерывном сканировании растра или его изображения относительно неподвижного окна фотоприёмника применение рядов Фурье оправдано, поскольку изображение представляет периодическую функцию. Растр, проецируемый в плоскость многоэлементного фотоприёмника представляет ограниченную функцию. Следовательно, математическая модель оценки качества ИИ ОЭП должна строиться на интеграле Фурье с учётом дискретизации оптического изображения, как это изложено, например, в научно-технической литературе [135,144,148]. Однако и эти модели имеют недостатки, которые ограничивают их применение для оценки качества ИИ ОЭП как системы в целом.

Разрабатывая методы исследования физических процессов, специалисты обычно идут по пути последовательного сложения цепочки известных и простых математических операций от входа прибора до его выхода, что приводит к весьма громоздким математическим моделям [81]. В частности на такой модели основан метод исследования дискретного изображения, приведенный в статье американских ученых [148].

Подобные модели содержат около 20 различных параметров. Фиксируя одни параметры и изменяя другие, можно устанавливать и анализировать определенные закономерности. Однако такой путь всегда будет представлять частное решение для определенной группы фиксированных параметров.

Обобщить и одновременно упростить модель формирования изображения в ИИ ОЭП позволяет системный подход и общие принципы теории физического подобия [68]. Системный подход предполагает рассматривать ИИ ОЭП как подсистему в системе данного физического эксперимента, а теория подобия - переход к безразмерным величинам. Безразмерные величины позволяют, во-первых, уменьшить число переменных и, во-вторых, могут служить мерой, определяющей возникновение критических ситуаций. В оптическом изображении одной из критических ситуаций является, например, возникновение нулевого контраста.

Еще одно ограничение математических моделей связано с пределом Найквиста. Согласно теории выборки для передачи заданной частоты необходимо по крайней мере два элемента на период [89,90]. Этому неукоснительному правилу следуют специалисты при разработке методов и средств измерений параметров различных физических объектов [26,90]. В противном случае возникает эффект наложения спектров изображения, что создает

10 существенную помеху при выделении полезного сигнала. Однако, эффект наложения частот несет полезную информацию, например, о шаге дискретизации. Поэтому необходимо изучить эффект наложения частот и определить показатели качества изображения при условии, что частота дискретизации меньше удвоенной частоты спектра растровой меры.

В функцию ИИ ОЭП входят измерения линейных размеров физических объектов. В этом случае важнейшей характеристикой ИИ ОЭП является номинальная статическая характеристика преобразования линейного размера объекта в линейный размер изображения. Известно, например, что на пограничной кривой в теневом изображении существуют точки, совпадающие с истинным положением края элемента даже при незначительной расфокусировке, что свидетельствует о геометрическом подобии объекта и его изображения. Следовательно, целесообразно устанавливать порог измерения, соответствующий этим точкам. Однако теория Аббе показывает, что с уменьшением геометрических размеров объекта происходит нарушение геометрического подобия, поэтому определение предела геометрического подобия с помощью амплитудного растра является одной из задач диссертационных исследований. Этот показатель качества позволяет прогнозировать возникновение систематических погрешностей при уменьшении линейных размеров. Аналогичная проблема возникает при регистрации глобальных минимумов в растре, представляющем дифракционную картину.

Таким образом, настоящая диссертация посвящена решению проблемы оценки качества цифрового изображения в ИИ ОЭП по ряду показателей, два из которых - частота нулевого контраста и диапазон частот ложного разрешения, применены впервые. Получаемая при испытании информация о качестве изображения в ИИ ОЭП способствует повышению качества научных исследований, совершенствованию существующих методов измерений, применяемых в оптико-физических исследованиях, и разработкам новых приборов.

Целью диссертационной работы является разработка теоретических положений формирования сигнала в растровых системах и методов оценки качества цифровых изображений с помощью амплитудных растров в информационно-измерительных оптико-электронных приборах, предназначенных для оптико-физических исследований.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Разработана и исследована непрерывная и дискретная модели формирования сигнала на выходе ИИ ОЭП при входном воздействии в виде набора прямоугольных импульсов с различной пространственной частотой и различными коэффициентами заполнения, и входном воздействии в виде функции дифракционного распределения, образованного щелевой диафрагмой.

2. Разработана методика расчета амплитудных растров с различной пространственной частотой и различными коэффициентами заполнения, предназначенных для оценки качества цифрового изображения, создаваемого ИИ ОЭП.

3. С помощью различных амплитудных растров исследован ряд оптико-физических явлений: нулевой контраст, пространственный фазовый сдвиг (эффект ложного разрешения) и эффект наложения частот, возникающих при дискретизации оптического изображения;

4. Исследовано влияние импульсной характеристики и, в частности, конечного размера апертурной диафрагмы фотоприемника на пространственное положение регистрируемых пороговых точек в теневом изображении и глобальных минимумов в дифракционном изображении. На основе полу

12 ченных теоретических закономерностей и проведенных исследований разработаны методы оценки качества теневых и дифракционных изображений.

Методы исследований. В работе использованы методы системного анализа, физического подобия, статистической обработки экспериментальных данных и численные методы решения задач с помощью компьютерных математических пакетов Mathcad professional.

Научная новизна диссертационной работы.

1. Разработана математическая модель формирования сигнала на выходе информационно-измерительного оптико-электронного прибора при входном воздействии в виде функции с ограниченным количеством прямоугольных импульсов, имеющих различные пространственные частоты и различные коэффициенты заполнения, и входном воздействии в виде функции дифракционного распределения. В модели использована нормировка пространственной частоты к полосе частот импульсной характеристики ИИ ОЭП.

2. Теоретически показано, что при переходе от модели физического объекта в виде двух 5-функций к модели объекта в виде двух прямоугольных импульсов с конечной шириной однозначность классических критериев оценки разрешающей способности нарушается. Разработаны методы расчета амплитудных растров с различной частотой штрихов и различными коэффициентами заполнения, у которых одновременно наблюдается нулевой контраст.

3. Разработаны методы измерения предела разрешения, коэффициента передачи контраста, фазово-частотной характеристики и статических характеристик преобразования линейных размеров в ИИ ОЭП с помощью амплитудных растров, имеющих различные коэффициенты заполнения.

4. Теоретически и экспериментально установлено, что при частоте штрихов изображения амплитудного растра сравнимой с частотой дискретизации многоэлементного приемника излучения, происходит значительное возрас

13 тание уровня сигнала на максимальной частоте в полосе пропускания пространственных частот ИИ ОЭП.

5. Установлены зависимости пространственного положения регистрируемых пороговых точек в теневом изображении и глобальных минимумов в теневом изображении от параметра размытия импульсной характеристики.

Практическая значимость исследований.

1. Разработанный линейный амплитудный растр в виде парных штрихов с различными пространственными частотами и коэффициентами заполнения повышает точность измерения предела разрешения ИИ ОЭП за счет одновременного возникновения эффекта нулевого контраста у трех групп парных штрихов.

2. Разработанный линейный амплитудный растр с пирамидальным расположением штрихов позволяет с высокой точностью и производительностью измерить коэффициент передачи контраста, частоту нулевого контраста и диапазон частот ложного разрешения.

3. Разработанные методы и средства измерения предела разрешения, коэффициента передачи контраста и ФЧХ могут быть использованы в технической оптике при испытании оптических и оптико-электронных приборов, в исследовании турбулентности атмосферы и загрязнения окружающей среды, в исследовании процессов колебаний различных строительных конструкций и механизмов машин.

4. Теоретические и экспериментальные исследования используются в учебном процессе в преподавании дисциплин «Методы и средства измерения», «Неразрушающие методы контроля технологических процессов» при подготовке специалистов по специальности «Информационно-измерительная техника и технологии».

5. Разработаны опытные образцы различных измерительных устройств, изготовлены и внедрены в народное хозяйство.

Реализация и внедрение результатов диссертационной работы.

Разработанные методические указания по измерению предела разрешения и пространственно-частотных характеристик внедрены: на кафедре ОЭП в Московском институте инженеров геодезии аэрофотосъемки и картографии; в отделе оптических исследований и измерений Научно-технического центра ОАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева».

Разработанные и изготовленные измерительные ОЭП в количестве 77 штук внедрены на предприятиях и в организациях различных городов России и Алтайского края: Барнаульском заводе «Трансмаш», производственном объединении «Кристалл», Тюменском медицинском институте, Алтайском научно-исследовательском институте земледелия и селекции, межрегиональном научно-производственном центре «Технология», Московском научно-произ-водственном объединении по гигиене и медтехнике «Гигиена», Новоалтайском картонно-рубероидном заводе, Алтайской краевой клинической детской больнице, Барнаульской медсанчасти производственного объединения «Химволокно», Комитете по здравоохранению администрации Алтайского края, городской больнице №29 города Новокузнецка.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты работы докладывались на 14 конференциях и совещаниях, включая Всесоюзные совещания «Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе» (Барнаул, 1981,1985 г.г.), Всесоюзные конференции «Измерения и контроль при автоматизации производственных процессов» (Барнаул, 1982, 1994, 1997 г.), четвертую НТК «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (Москва, 1982 г.), Всесоюзную конференцию «Робототехника и автоматизация производственных процессов» (Барнаул, 1983 г.), Всесоюзные совещания «Оптические скани

15 рующие устройства и измерительные приборы на их основе» (Барнаул, 1984, 1986 г.г.), научно-техническую конференцию «Проблемы высшего образования, науки и техники в области геодезии, фотограмметрии, дистанционного зондирования и картографии» (Москва, 1994 г.), Всероссийские конференции «Методы и средства измерений физических величин» (Нижний Новгород, 1997,1998 г.г.), Международную научно-техническую конференцию «Измерение, контроль, информатизация» (Барнаул, 2001 г.).

Перечень базисных положений, выносимых на защиту.

1. Модель формирования сигнала на выходе ИИ ОЭП при входном воздействии в виде функции с ограниченным количеством прямоугольных импульсов, имеющих различные пространственные частоты и различные коэффициенты заполнения.

2. Методы расчета амплитудных растров с различными пространственными частотами и различными коэффициентами заполнения, предназначенных для оценки качества цифрового изображения, создаваемого ИИ ОЭП.

3. Методы измерения предела разрешения, пространственной частоты нулевого контраста, коэффициента передачи контраста и диапазона пространственных частот ложного разрешения с помощью амплитудных растров с различными пространственными частотами и различными коэффициентами заполнения.

4. Методы расчета систематической составляющей погрешности измерения линейного размера объекта при использовании теневого и дифракционного методов измерений. Расчет погрешности линейной аппроксимации при измерении размера изображения менее шага дискретизации. Методы измерения статических характеристик ИИ ОЭП

Публикации. Основные результаты работы отражены в 43 печатных работах, включая 2 авторских свидетельства, 1 научную монографию, 8 на

16 учно-технических статей, 29 докладов и тезисов докладов на различных научно-технических конференциях и совещаниях, 2 научно-технических отчета, 1 информационный листок.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Пронин, Сергей Петрович

выводы

1. В результате проведенных экспериментальных и теоретических исследований установлено, многолучевая интерференция на защитном стекле многоэлементного приемника излучения вносит существенные искажения в дифракционную картину. Искажения носят гармонический характер и являются мультипликативной помехой в выходном сигнале ИИ оэп.

2. На основе решения уравнения свертки двух функций получены два трансцендентных уравнения, которые определяют пространственное положение дифракционных экстремумов. На основе трансцендентных уравнений разработана номинальная статическая характеристика преобразования линейных размеров в ИИ ОЭП, представляющая аналитическую зависимость расстояния между минимумами в дифракционном изображении от размера апертурной диафрагмы фотоприемника.

3. Для восстановления информационной функции и, таким образом, повышения качества дифракционного изображения исследованы два метода обработки сигнала: инверсия искажений и низкочастотная пространственная фильтрация. В результате эксперментальных исследований с помощью статической характеристики установлено, что:

- Метод инверсии искажений хорошо восстанавливает пространственное положение минимумов, что позволяет использовать малые размеры АДФП. Тем самым исключается необходимость применения итерационного алгоритма с целью вычисления пространственного положения экстремумов. Наряду с малой погрешностью метод обладает низкой надежностью. Незначительные поперечные смещения объекта увеличивают погрешность пространственного положения минимумов в 5 раз. Надежность метода можно повысить только за счет записи в память компьютера искажающей функции в нескольких пространственных точках;

- Метод низкочастотной фильтрации при обработке сигналаизмери-тельной информации уступает по точности методу инверсии искажений, зато он обладает высокой надежностью. Поперечные смещения объекта не влияют на погрешность измерения координаты минимума. В общем случае погрешность измерения минимальна при использовании размера АДФ, равного половине расстояния между соседники минимумами. В частом случае удается использовать размер АДФП, равный периоду гармонической искажающей функции, которая является индивидуальной характеристикой многоэлементного приемника излучения. Эта характеристика зависит от качества изготовления защитного стекла фотоприемника. Периоды гармонической функции в области регистрируемых минимумов должны быть равны или кратны целому числу.

4. Размер АДФП можно считать бесконечно малым и не влияющим на качество дифракционного распределения при условии, если отношением размера АДФП к расстоянию между соседними минимумами не превышает 0,045. В противном случае необходимо учитывать смещение минимумов в дифракционном распределении и вводить поправку в на измеренные расстояния.

В данной главе использованы материалы автора, опубликованные в работах: [42,43,96,97,108,120,122]

6 РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В настоящей главе приведено краткое описание основных положений диссертационных исследований, которые нашли применение в народном хозяйстве.

Практические и теоретические разработки, представленные актами внедрений научно-технической продукции, разделены на четыре группы и выделены в отдельные пункты настоящей главы.

6.1 Методы и средства оценки качества оптико-электронных приборов по изображениям амплитудных растров

Результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы внедрены на кафедре ОЭП МИИГАиК и ОАО «Красногорский завод им. С.А.Зверева». Справки о внедрении прилагаются.

На основе результатов главы 2 и главы 4 разработаны и переданы:

- методические указания измерения пространственно-частотных характеристик ИИ ОЭП. В методических указаниях отражены принципы измерения предела разрешения, описание амплитудного растра с различными коэффициентами заполнения, его расчет и методика проведения измерений предела разрешения фазово-частотной характеристики с использованием прилагаемой программы (пункты 2.2 - 2.5);

- амплитудный растр, элементы которого выполнены в виде парных штрихов с различной частотой и различными коэффициентами заполнения (рисунок 2.3);

- программное обеспечение позволяет выполнить пространственную фильтрацию изображения амплитудного растра с целью сглаживания высокочастотных помех и построить графики распределения сигнала в изображении штрихов. Интерфейс программы изображен на рисунке 4.7. Предложенная методика измерения пространственно-частотных характеристик позволяет более полно оценить качество информационно-измерительного оптико-электронного прибора.

6.2 Методы и средства оценки качества изображений при исследовании физических процессов и диагностике состояния здоровья человека

1. Многоканальная измерительная система. Приборы внедрены в научно -производственном объединении "Гигиена" (г.Москва) согласно акту приемки-сдачи научно-технической продукции по договору № 6 - 91 от 10.06.91. По одному из каналов производят анализ чистоты окружающей среды. Атмосферное загрязнение изменяет ширину аппаратной функции, что ведет к изменению величины сигнала в изображении двух светлых штрихов. По номеру элемента разработанного амплитудного растра, в которой одновременно исчезают провалы (критерий разрешения по Спар-роу) судят о загрязнении атмосферы.

В данном договоре использован диссертационный материал, изложенный в главе 2 и глава 4.

Количество приборов -10 шт. Общая сумма договора -12 тыс.руб.

2. Приборы для исследования и измерения диаметров микроядер дочерних клеток тетрады зерновых культур, а также морфологических структур клеток (ядро, метохондрия и т.д.) в гистологических срезах тканей. Приборы внедрены в Алтайском научно -исследовательском институте зерноводства и селекции и Тюменском государственном медицинском институте согласно актов приемки-сдачи научно-технической продукции по договорам № 7 - 91 от 01.08.91, № 2 - 90 от 01.12.90, № 5 от 10.12.90 В реализации использованы матричный ПЗС -фотоприемник К1200 ЦМ-1, ТУ -камера фирмы "ФИЛИПС", микроскопы МБИ -15, МРИ -5.

Важным вопросом при интерпретации экспериментальных данных является предел разрешения исследуемых структур и точность измерения. Оценка предела разрешения выполнена по формуле (2.7). При анализе изображений удобно использовать модель парных штрихов. Частота нулевого контраста определяется как

1™. 1а 2а

У- = 2Ш = 27'РЬ' (6Л) где К = а / А - коэффициент заполнения штрихов в пространстве изображений; А - шаг парного штриха в пространстве изображений; 2а -параметр размытия импульсной характеристики ИИ ОЭП. При расчете необходимо учитывать тот факт, что шаг дискретизации должен быть меньше шага растра в два раза. Параметр размытия импульсной характеристики можно оценить как сумму дифракционного кружка рассеяния (кружок Эйри) и размера фоточувствительного элемента. Если при обработке изображения используют низкочастотную пространственную фильтрацию, то необходимо учитывать влияние размера пространственного фильтра дополнительной суммой.

Точность измерения размера объекта исследования оценивают согласно формулам геометрического подобия (3.8), (3.12), (3.18), либо по формулам пропускания полосы частот ИИ ОЭП, приведенных в пункте 4.3.

Количество приборов -3 шт. Общая сумма договоров -68 тыс. руб.

3. Приборы для исследования размеров зон на радужной оболочке глаза внедрены в научно-производственном центре " Технология" г.Барнаула) согласно акту приемки-сдачи научно-технической продукции по договору № 10-91 от 25.08.91 и акту по договору № 6-92-54 от 15.05.92. В реализации приборов использованы ПЗС -фотоприемники К1200 ЦМ -1 и бинокулярные микроскопы МБС -9.

Оценка качества изображений построена на теоретических положениях, которые выражены в формуле (6.1).

Количество приборов -40 шт. Общая сумма договора -374 тыс.руб.

4. Преобразователь дифракционных изображений внедрен в Тюменском медицинском институте согласно акту приемки-сдачи научно-технической продукции по договору № 6 - 91 от 15.05.91. Прибор предназначен для измерения форменных элементов крови (эритроциты, лейкоциты). Для подавления низкочастотной помехи и высокочастотного шума применены методы, изложенные в главе 5. Ширина апертурной диафрагмы фотоприемника влияет на пространственное положение минимумов. Расчет координат минимумов вычисляют по итерационной формуле (5.10)

Х[+\ = [пл Хфт/2) / 2 + птг, где 1 = 1,2 -номер итерации; п -номер минимума. При вычислении в качестве первого приближения можно брать х\ = пж.

Количество приборов -1 шт. Сумма договора -10 тыс.руб.

5. Приборы для определения вязкости крови внедрены в медицинских учреждениях Алтайского края и больнице г.Новокузнецка согласно акту приемки-сдачи научно-технической продукции по договору № 9 - 93 от 02.06.93 и акту по договору № 10-93 от 01.07.93. Принцип действия прибора основан на измерении интервала времени движения поршня шприца. Две щелевые диафрагмы поочередно проходят около одного и того же светодиода. Включение и выключение таймера осуществляется по уровню 0,5 от максимальной амплитуды выходного сигнала. Соотношение ширины излучения светодиода по уровню 0,606 и размера щелевой диафрагмы составляет 0,25 - 0,27, что соответствует числовому критерию геометрического подобия для объектов в виде одиночного прямоугольного импульса. Настройка и калибровка прибора осуществляется с помощью дистиллированной воды. При движении поршня с подготовленной кровью скорость движения поршня падает, возрастает время интегрирования светового потока, уменьшается крутизна фронтов электрического импульса, нарушается геометрическое подобие, нелинейно увеличивается время хода поршня. По времени увеличения хода поршня судят о патологии пациента.

Количество приборов -12 шт. Сумма договоров -1102 тыс.руб.

6.3 Методы и средства оценки качества изображений в ОЭП, предназначенных для контроля технологических процессов производства и измерения продукции технического назначения

1. Прибор контроля толщины рубероида внедрен на картонно -рубероидном заводе (г.Новоалтайск) согласно акту приемки-сдачи научно-технической продукции по договору № 3 - 91 от 15.03.91. Измерительный прибор выполнен по схеме триангуляции. Наличие высокой фоновой помехи и дефокусировка приводят к очень большой погрешности измерения при традиционном измерении по смещению светового луча.

Измерение толщины основано на изменении сигнала между парных штрихов в изображении амплитудного растра с коэффициентами заполнения К = 0,8, К = 0,6, К = 0,8. Расчеты выполнены с применением теории, изложенной в главе 2. С увеличением толщины происходит дефокусировка, которая увеличивает параметр размытия 2а импульсной характеристики растровой системы. Возникновение нулевого контраста одновременно у трех парных штрихов является признаком увеличения толщины рубероида до предельного значения, заданного в ТЗ.

Количество приборов -1 шт. Сумма договора -14 тыс .руб.

В следующих трех приборах использованы теоретические положения из главы 3. В основном - это критерии геометрического подобия (3.8), (3.12), (3.18).

2. Прибор для измерения диаметров отверстий в распылителе дизельной форсунки. Прибор внедрен на заводе "Трансмаш" (г.Барнаул) согласно акту приемки-сдачи научно-технической продукции от 08.02.83. В реализации прибора использован матричный ПЗС -фотоприемник К1200 ЦМ-1.

Количество приборов - 1 шт. Общая сумма договоров -23 тыс. руб.

3. Прибор для измерения высоты пояска полуфабриката бриллианта. Прибор внедрен в производственном объединении "Кристалл" (г.Барнаул) согласно акту приемки-сдачи научно-технической продукции по договору № 12-91 от 29.12.91. В приборе использована фотодиодная линейка ФДЛ 1024/25.

Количество приборов -5 шт. Общая сумма договоров -17 тыс. руб.

4. Оптико-электронный прибор для измерения промышленной продукции малых размеров, в частности микроконтактов размером до 1 мм. Прибор внедрен в научно -производственном предприятии "Контур" (г.Барнаула) согласно акту приемки-сдачи научно-технической продукции по договору № 1 - 90 от 01.12.90. В реализации прибора использованы матричный ПЗС -фотоприемник К1200 ЦМ -1 и ахроматический объектив 3,7 х ОД 1.

Количество приборов -1 шт. Сумма договора -16 тыс. руб.

6.4 Применение математических формул для анализа преобразования информативных параметров в кардиографе и географе

При автоматизации обработки кардиограмм и реограмм осуществляют поиск экстремальных точек в выходном сигнале, определяют соответствующие размеры между зубцами и выполняют необходимые математические вычисления. Задача повышения точности определения экстремумов в электрическом сигнале аналогична задаче повышения точности определения экстремумов в дифракционной картине. В связи с чем для оценки качества обработки реограмм и кардиограмм использовались формулы дифракционного распределения (5.9) и (5.10).

1. Устройства ввода и обработки реограмм внедрены в Алтайской краевой детской клинической больнице в отделениях функциональной диагностики и реанимации согласно актам приемки-сдачи научно-технической продукции по договорам №5-91 от 01.06.91 и № 4 - 92 от 15.05.92.

2. Вычислительный комплекс кардиодиагностики внедрен в медсанчасти производственного объединения "Химволокно" (г.Барнаул) согласно акту приемки-сдачи научно-технической продукции по договору № 1090 от01.11.92.

Общее количество приборов -3 шт. Сумма договоров —458,8 тыс.руб.

По данной главе опубликованы материалы автора, имеющие практическую направленность [ 1,2,44,45,61,62,71,103,105,108,111,112,113,142].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технические решения по комплексной оценке качества изображений в приборах экспериментальной физики с помощью амплитудных растров, имеющих различные пространственные частоты и коэффициенты заполнения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

1. Разработана и исследована математическая модель формирования сигнала на выходе информационно-измерительного оптико-электронного прибора при входном воздействии в виде функции с ограниченным набором прямоугольных импульсов, имеющих различные пространственные частоты и различные коэффициенты заполнения, и входном воздействии в виде функции дифракционного распределения. Для исследования физических эффектов в полосе частот пропускания ИИ ОЭП как дискретных, так и аналоговых изображений предложена нормировка пространственной частоты к частоте параметра размытия импульсной характеристики ИИ ОЭП.

2. Впервые поставлена и решена задача оценки качества цифрового изображения амплитудного растра по фазово-частотной характеристике, которая в физическом эксперименте проявляется в виде слияния изображения штрихов и их промежутков на определенной пространственной частоте (частота нулевого контраста) и пространственного фазового сдвига штрихов относительно друг друга на частотах превышающих частоту нулевого контраста (эффект ложного разрешения). Получены математические соотношения между параметрами импульсной характеристики ИИ ОЭП и параметрами амплитудного растра, при которых возникают эффекты нулевого контраста и ложного разрешения.

3. Теоретически показано, что при переходе от модели физического объекта в виде двух 8-функций к модели объекта в виде двух прямоугольных импульсов с конечной шириной нарушается однозначность классических критериев оценки разрешающей способности. Экспериментально подтверждено, что нулевой контраст можно одновременно наблюдать у множества штрихов с различными геометрическими размерами. В качестве критерия оценки предела разрешения информационно-измерительного оптико-электронного прибора предложена пространственная частота нулевого контраста. Частоты ниже частоты нулевого контраста прибором разрешаются.

4. Установлено, что изменение уровня сигнала в цифровом изображении амплитудного растра, у которого частота штрихов сравнима с частотой дискретизации многоэлементного приемника излучения, подчиняется закону изменения суммы двух соседних перекрывающихся спектров амплитудного растра. Экспериментально подтверждено, что на максимальной пространственной частоте в полосе пропускания пространственных частот ИИ ОЭП происходит значительное возрастание уровня сигнала, который несет информацию о шаге дискретизации. Возрастание сигнала является признаком равенства шага дискретизации шагу изображения штрихов амплитудного растра, у которых наблюдается нулевой контраст. Степень возрастания сигнала зависит от коэффициента заполнения штрихов.

5. Установлены зависимости пространственного положения регистрируемых пороговых точек в теневом изображении и глобальных минимумов в дифракционном изображении от параметра размытия импульсной характеристики. На основе этих зависимостей разработаны методы расчета систематической составляющей погрешности измерения и погрешности линейной аппроксимации.

6. На основе принципа одновременного возникновения нулевого контраста у множества штрихов разработаны методы расчета двух видов амплитудных растров с различной частотой штрихов и различными коэффициентами заполнения: амплитудного растра с параллельным расположением штрихов и амплитудного растра с пирамидальным расположением штрихов.

7. На основе растра с линейным расположением штрихов разработаны метод измерения предела разрешения и методы измерения статической характеристики преобразования линейных размеров в ИИ ОЭП для теневых изображений. На основе растра с пирамидальным расположением штрихов разработаны методы измерения коэффициента передачи контраста и фазово-частотной характеристики с определением пространственной частоты нулевого контраста и диапазона ложного разрешения. Разработан метод измерения статической характеристики преобразования линейных размеров в ИИ ОЭП для дифракционных изображений.

8. Разработанные методические указания по оценке качества изображений с помощью амплитудных растров внедрены на ведущих организациях: МИИГАиК г. Москва; ОАО «Красногорский завод им. Зверева». С использованием теоретических положений настоящей диссертации разработаны и исследованы 77 опытных образцов различных информационно-измерительных оптико-электронных приборов с последующим их изготовлением, испытанием и внедрением в различных НИИ и научно-исследовательских лабораториях предприятий и организаций в городах: Барнауле, Москве, Тюмени, Новокузнецке, что подтверждено 16 актами.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Пронин, Сергей Петрович, 2002 год

1. A.c. 1352205 СССР, МКИ G 01 В 21/00. Устройство для измерения угловых положений отверстий и их диаметров на деталях вращения / Кур В.Р., Госьков П.И., Якунин А.Г., Пронин С.П. -Опубл. 15.11.87. Бюлл. № 42.

2. A.c. 1647246 СССР, МКИ G 01 В 21/00. Устройство для измерения угловых положений сопловых отверстий корпуса распылителя и их диаметров / Грозов В.И., Госьков П.И., Пронин С.П.-Опубл. 07.05.91. Бюл.№ п.

3. Авдеев С.П., Сидельников С.С. Метод оценки пространственного и энергетического разрешения пироэлектрических видиконов // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. 1988. - Вып.2. -С.37 - 45.

4. Автоматизация проектирования оптико-электронных приборов / Под общей ред. Л.П.Лазарева.-М.: Машиностроение, 1986.-216 с.

5. Айзинов М.М. Избранные вопросы теории сигналов и теории цепей.- М.: Связь, 1971.-349 с.

6. Александров В.К., Биенко Ю.Н., Ильин В.Н. Оптико -электронные средства размерного контроля технологических микрообъектов. -Минск: Наука и техника, 1988. -240 с.

7. Андреев А.Л. Оптико-электронный датчик для автоматического обнаружения объектов //Изв.ВУЗов. Сер.Приборостроение. -1984. -№ 2. -С.79-85.

8. Апенко М.И., Дубовик A.C. Прикладная оптика. -М.: Наука, 1982. -352 с.

9. Апенко М.И., Свешникова И.С. Задачник по оптике. -М.: Машиностроение, 1987. -192 с.

10. Арсеньев A.B., Лебедев Н.В., Мартынихин A.B. Расчет частотных характеристик фотоприемника на ПЗС // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. -1978. -Вып. 5. -С. 52 -58.

11. Арсеньев A.B., Лебедев Н.В., Мартынихин A.B. Расчет частотных характеристик фотоприемника на ПЗС // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. 1978. - Вып.5. - С.52 - 58.

12. Ахмед Н., Pao K.P. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов: Пер. с англ. -М.: Связь, 1980. -248 с.

13. Барб Д.Ф., Кэмпана С. Изображающие приборы с зарядовой связью. В кн.: Достижения в технике передачи и воспроизведения изображений, Т.З. -М.: Мир, 1980. С. 180-305.

14. Бертани Д., Четика М., Чилиберто С., Франчили Ф. Определение положения светового пятна с высоким разрешением при помощи матрицы фотодиодов // Приборы для научных исследований. -1984. -№ 8. -С.86 -89.

15. Бессарабов Н.В. Измерители размеров и перемещений на основе приборов с переносом заряда // Электронная промышленность. -1982. -Вып.7. -С.82-85.

16. Биргер И.А. Техническая диагностика. -М.: Машиностроение, 1978. -240 с.

17. Битюцкий О.И. и др. Оптико-электронная система бесконтактного контроля геометрических параметров полых цилиндров // Автометрия. -1995. -№ 6. -С. 69-74.

18. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. -М.: Мир, 1989. -418 с.

19. Богомолов E.H. и др. Фотодиодный оптико-электронный измеритель размеров "Сенсор" //Автометрия. -1989. -№ 5. -С.83-91.

20. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. -М.: Наука, 1970. -856 с.

21. Боровицкий В.Н., Чиж И.Г. Имитационное компьютерное моделирование сигналов оптико-электронного анализатора // Изв.ВУЗов. Сер. Приборостроение. -1994. -Т.37. -№ 5-6. -С.49-51.

22. Быстров и др. Технологический контроль размеров в микроэлектронном производстве. -М.: Радио и связь, 1988.-168 с.

23. Василенко Г.И. Теория восстановления сигналов. -М.: Сов.радио, 1979.-272 с.

24. Василенко Г.И., Тараторин A.M. Восстановление изображений. -М.: Радио и связь, 1986. -306 с.

25. Василенко Г.И., Цибулькин JI.M. Голографические распознающие устройства. -М.: Радио и связь, 1985. -312 с.

26. Васильев В.Н., Гуров И.П., Компьютерная обработка сигналов в приложении к интерферометрическим системам СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 1998. - 240 с.

27. Волоконная оптика в приборостроении/ М.М. Бутусов и др.; Под общ. Ред. М.М. Бутусова. JL: Машиностроение, 1987. - 328 с.

28. Воробьев В.В., Мамаев М.А. О коррекции разброса темновых токов ячеек фотодиодной линейки с помощью ЦАП // Автометрия. -1996. -№ 6. -С. 106.

29. Выносов В.В., Дахин A.M., Яковлев А.Н. Моделирование процесса формирования изображений матричными фотоприемниками // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. 1988. - Вып.5. -С.79-83.

30. Головин И.Н. Контрастно-частотные характеристики фотоприемника на ПЗС с учетом режима временной задержки и накопления // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. 1988. - Вып.6. - С.72 - 77.

31. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. -М.: Радио и связь, 1977.-608 с.

32. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение: Пер. с франц. -М.: Мир,1988. -416 с.

33. ГОСТ 15114 78 . Системы телескопические для оптических приборов. Визуальный метод определения предела разрешения.

34. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции.

35. ГОСТ 16263 70. Метрология. Термины и определения.

36. ГОСТ 16504-81. Испытания и контроль качества продукции.

37. ГОСТ 21815.0 86 . Преобразователи электронно-оптические.

38. ГОСТ 21815.18 90 . Преобразователи электронно-оптические. Метод измерения пространственной частотно-контрастной характеристики.

39. ГОСТ 21815.8-86. Преобразователи электронно-оптические. Метод измерения предела разрешения.

40. ГОСТ 25532 -82. Приборы фоточувствительные с переносом заряда. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1983.

41. ГОСТ 8.207 76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.

42. Госьков П.И., Грозов В.И., Пронин С.П., Якунин А.Г. Особенности обработки дифракционной картины ПЗС -фотоприемником // Автометрия . -1987. -№ 3. —С. 114 —116.

43. Госьков П.И., Пронин С.П. Влияние размера апертурной диафрагмы фотоприемника на регистрацию дифракции Фраунгофера // Автометрия.-1990.-№ 2.-С.З-8.

44. Госьков П.И., Пронин С.П., Грозов В.И. Использование прибора "Измеритель сопловых отверстий" для исследований температуры в цилиндре дизеля // Информационный листок № 551- 86.-Барнаул: АлтЦНТИ, 1986.-3 с.

45. Госьков П.И., Пронин С.П., Якунин А.Г. Исследование и разработка макета прибора для измерения параметров распылителей форсунок// Научно-технический отчет №ГР 80078370.- Барнаул: АлтПИ, 1983.-40 с.

46. Гребенников О.В. Основы записи и воспроизведения изображения,-М.: Искусство, 1982.-239 с.

47. Грязин Г.Н. Оптико-электронные системы для обзора пространства.-Д.: Машиностроение, 1988.-224 с.

48. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах. -М.: Высш. Школа, 1980. -365 с.

49. Еськов A.B. Контроль интегральных параметров дисперсности и массопереноса в потоках распыленных частиц / Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. -Барнаул: АлтГТУ, 1998.-20 с.

50. Залманзон JI.A. Преобразование Фурь, уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях. -М.: Наука, 1989.-496 с.

51. Иванов A.JL, Предко К.Г. Оптика люминесцентного экрана. Мн.: Наука и техника, 1984. - 271 с.34» ххСтомйкй iI«Jl< и др. Меры ci-^JT 1^1 X ^JTH jZ^iJlSi произзодствонного кон троля интегральных схем // Измерительная техника. -1992. -№ 2. -С.21-22.

52. Казанцев Г.Д., Курячий М.И., Пустынский И.Н. Измерительное те-левидение.-М.: Высшая школа, 1994.-288с.

53. Каули Дж. Физика дифракции: Пер. с англ. / Под ред.З.Г.Пинскера. -М.: Мир, 1979.-431 с.

54. Кашинов В.В. Оптимальная фиксация временного положения импульсных сигналов в присутствии помех // Автометрия. -1996. -№ 2. -С.85-93.

55. Компьютеры в оптических исследованиях: Пер. с англ. / Под ред. Б.Фридмана. -М.: Мир, 1983. -488 с.

56. Корн Г., Корн Т.Справочник по математике.-М.: Наука, 1978.-832 с.

57. Котлецов Б.Н. Микроизображения: оптические методы получения и контроля. -Л.: Машиностроение, 1985. -240 с.

58. Красавин Т.Б., Лысов А.Б., Пронин С.П. Устройство телецентрического сканирования // Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе : Тез.докл. Все-союзн. совещ. -Барнаул: АлтПИ, 1985.-Ч.З.-С.78 -79.

59. Красавин Т.Б., Лысов А.Б., Пронин С.П. Хроматизм увеличения в двухкомпонентных апохроматах // Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе: Тез.докл. Всесоюзн. совещ.-Барнаул: АлтПИ, 1985.- Ч.З.-С.76 -77.

60. Краснов В.Н., Сахно С.П., Тымчик Г.С. Алгоритм поиска экстремальных значений видеосигнала ПЗС-фотоприемником // Изв. ВУЗов. Сер. Приборостроение. -1986.- №4. -С.78-81.

61. Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. Оптические измерения. -М.: Машиностроение, 1987. -264 с.

62. Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений. М.: Радио и связь, 1989.-608 с.

63. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов A.C. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. Л.: Машиностроение, 1978.-336 с.

64. Кулагин C.B., Апарин Е.М. Пректирование фото- и киноприборов. -М.: Машиностроение, 1986. 280 с.

65. Кутателадзе С.С. Анализ подобия и физические модели. Новосибирск: Наука, 1986. - 198 с.

66. Лабусов В.А., Плеханова И.В., Финогенов Л.В. Исследование апер-турных характеристик фотодиодных линеек // Автометрия. -1989. -№ 5. -С.112 -117.

67. Лазарев Л.Ф. Оптико-электронные приборы наведения.-М.: Машиностроение, 1989.-512 с.

68. Лысов А.Б., Пронин С.П. Зеркальные телескопические системы в лазерных измерительных приборах // Оптические сканирующие устройства и измерительные приборы на их основе: Тез. докл. Все-союзн.совещ. Барнаул: АлтПИ, 1984.-Ч.2.-С.132.

69. Марешаль А., Франсон М. Структура оптического изображения. -М.: Мир, 1964.-296 с.

70. Меркишин Г.В. Многооконные оптико-электронные датчики линейных размеров. М.: Радио и связь, 1986. - 240 с.

71. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи / Б.П. Хромой и др. -М.: Радио и связь, 1986. -424 с.

72. МИ 2091 90. Рекомендация государственной системы обеспечения единства измерений. Измерение физических величин.

73. Миронов Э.Г., Ордуянц Г.Ж. Суммирование случайной и неисклю-ченной систематической составляющих погрешности прямых измерений / Измерительная техника. -1998. -№ 6. -С.9.

74. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов.-Л.: Машиностроение, 1983.-696 с.

75. Митяшев Б.Н. Определение временного положения импульсов при наличии помех. -М.: Радио и связь, 1981. -210 с.

76. Михайлов В.А. Поперечные апертурные характеристики преобразователя изображения на ПЗС // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. -1985. -Вып. 5. -С. 25-31.

77. Москалев В.А. Теоретические основы оптико -физических исследований. -Л.: Машиностроение, 1987. -318 с.

78. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Основы физики приборов с зарядовой свя-зью.-М.: Наука, 1986.-320 с.

79. О'Нейл Э. Введение в статистическую оптику./ Пер. с англ. М.: Мир, 1966. - 254 с.

80. Обработка изображений и цифровая фильтрация: Пер с англ./ Под ред. Т.Хуанга. -М.: Мир, 1979. -320 с.

81. Оптико -электронные приборы для научных исследований / Л.А.Новицкий и др. -М.: Машиностроение, 1986. -432 с.

82. Плотников С.В. Сравнение методов обработки сигналов в триангуляционных измерительных системах // Автометрия. -1995. -№ 6. -С.58-63.

83. Полупроводниковые формирователи сигналов изображения / Под ред. П.Йесперса. -М.: Мир, 1979. -573 с.

84. Порфирьев Л.Ф. Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах.-Л.: Машиностроение, 1989.-387 с.

85. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью.-М.: Радио и связь, 1991.-264 с.

86. Претт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ.-М.: Мир, 1982. 4.1.-312 с.

87. Проектирование оптических систем / Под ред. Р.Шеннона, Дж.Вайнта. -М.: Мир, 1983. -432 с.

88. Пронин С.П Формирование изображения в плоскости дискретного фотоприемника с помощью фильтра низких пространственных частот // Измерения и автоматизация производственных процессов: Межвуз.сборник.- Барнаул: АлтПИ 1983.- С.29-32.

89. Пронин С.П. Анализ и синтез измерительного оптико-электронного прибора // Методы и средства измерений физических величин: Тез.докл. 2 Всесоюзн.конф. -Нижний Новгород: НГТУ, 1997. -4.2. -С.18-19.

90. Пронин С.П. Мера качества изображения для измерительного ОЭП // Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов: Доклады 4 Международ конф./ Под ред.П.И.Госькова.-Барнаул: АлтГТУ, 1997.-Т.2.-С.118 -124.

91. Пронин С.П. Вид дифракционного интеграла в случае наклонного падения света на микрообъекты // Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе: Тез.докл. Всесоюзн.совещ.-Барнаул: АлтПИ, 1981.-Ч.2.-С.77.

92. Пронин С.П. Влияние параметров оптической системы на формирование изображения объектов в виде параллельных линий // Измерения и контроль при автоматизации произволственых процессов: Тез.докл. Всесоюзн. конф.-Барнаул: АлтПИ, 1982.-Ч.2.- С.24 -26 .

93. Пронин С.П. Изменение крутизны пограничной кривой в изображении щели // Проблемы высшего образования, науки и техники в области геодезии, фотограмметрии, дистанционного зондирования и картографии: Тез.докл.научн.конф. -М.: МИИГАиК, 1994.-Ч2.-С.65.

94. Пронин С.П. Измерение размера малого объекта по методу теневой проекции // Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов: Доклады 4 Международ.конф./ Под ред. П.И.Госькова. -Барнаул: АлтГТУ, 1997.-Т1. -С.47 -57.

95. Пронин С.П. Крутизна пограничной кривой в изображении щели // Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов: Доклады третьей Международ.конф.-Барнаул: АлтГТУ, 1994.-Ч.2.С.203.

96. Пронин С.П. Микроскоп оперативного контроля // Измерения и контроль при автоматизации производственых процессов: Тез.докл. Всесоюзн. конф.-Барнаул: АлтПИ, 1982.-Ч.2.- С.264.

97. Пронин С.П. Непрерывно -дискретная модель формирования изображения // Вестник Ассоциации сибирских территориальных отделений международной академии энергоинформационных наук / Под ред. В.В.Евстигнеева -Барнаул: АлтГТУ, 1998. -Вып.1. -С.23 -29.

98. Пронин С.П. Оптический вращатель в устройствах с однострочными полупроводниковыми формирователями видеосигнала // Робототехника и автоматизация производственных процессов : Тез.докл. Всесоюзн.конф.-Барнаул: АлтПИ, 1983.-Ч.5.-С.91

99. Пронин С.П. Оценка качества измерительного оптико-электронного прибора // Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов: Доклады 4 Международ конф./ Под ред.П.И.Госькова.-Барнаул: АлтГТУ, 1997.-Т.4.-С.43 -45.

100. Пронин С.П. Оценка качества изображения объекта // Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе: Тез.докл. Всесоюзн.совещ.-Барнаул: АлтПИ, 1985.-Ч.2.-С.78.

101. Пронин С.П. Оценка качества информационно-измерительной оптико-электронной системы. Монография Барнаул: АлтГТУ, 2001. -134 с.

102. Пронин С.П. Оценка погрешности фотометрирования светового поля ПЗС- фотоприемником // Оптические сканирующие устройства и измерительные приборы на их основе: Тез.докл. Всесоюзн. совещания. Баранаул: АлтПИ, 1986.-Ч.2.-С.137 -138.

103. Пронин С.П. Оценка погрешности фотометрирования светового поля ПЗС- фотоприемником // Оптические сканирующие устройства и измерительные приборы на их основе: Тез.докл. Всесоюзн. совещания. Баранаул: АлтПИ, 1986.-Ч.2.-С.137 -138.

104. Пронин С.П. Приборы и методы контроля и измерения геометрических размеров в шинном производстве // Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов:Доклады 4 Международ конф./ Под ред.П.И. Госькова.-Барнаул:АлтГТУ,1997.-Т.4.-С.40 -42.

105. Пронин С.П. Разработка оптико-электронных методов и средств измерений линейных размеров малых объектов с использованием многоэлементных фотоприемников / Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. -М.: МИИГАиК, 1987. 24 с.

106. Пронин С.П. Реакция оптико -электронного прибора на объект в виде миры с переменным шагом // Методы и средства измерения физических величин: Тез.докл. 3 Всероссийской научно -техн. конф. 17-18 июня 1998 г. -Нижний Новгород: НГТУ, 1998.-Ч.З.-С.12-14.

107. Пронин С.П. Теоретический анализ преобразования сигнала в измерительном ОЭП // Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов: Доклады 4 Международ.конф./ Под ред. П.И.Госькова. -Барнаул: АлтГТУ, 1997.-Т1.-С.36-43.

108. Пронин С.П. Теория расчета приборов контроля геометрических размеров// Измерения, контроль и автоматизация производственныхпроцессов: Доклады 4 Международ конф./ Под ред. П.И. Госькова. -Барнаул: АлтГТУ, 1997.-Т.4.-С.46-55.

109. Пронин С.П., Пронина Е.С. Экспериментальное определение функции передачи модуляции с использованием миры с переменным шагом // Измерения, контроль, информатизация: материалы 2 Международной НТК / Под ред. Якунина. Барнаул: АлтГТУ, 2001. С.131 - 132.

110. Пронин С.П., Разрешающая способность и частотно-контрастная характеристика. // Труды Сибирского отделения Академии инженерных наук Российской Федерации. Выпуск №1. Барнаул: Изд.АлтГТУ, 2000. - С. 30 - 34 .

111. Пронин С.П., Якунин А.Г. Регистрация минимумов в дифракционном распределении интенсивности щелевой диафрагмой фотоприемника // Робототехника и автоматизация производственных про-цессов:Тез.докл. Всесоюзн конф.- Барнаул: АлтПИ, 1983.-Ч.2.-С.65.

112. Пронин С.П., Якунин А.Г. Установка фотоприемника относительно оптической системы // Оптические сканирующие устройства и измерительные приборы на их основе: Тез.докл. Всесоюзн.совещ. -Барнаул: АлтПИ, 1984.-Ч.1.-С.52.

113. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. -М.: Наука, 1981.-800 с.

114. Ратников А.Н. Согласование апертуры светочувствительного элемента и дискретизирующей структуры матричного фотоприемника // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. 1988. -Вып.1. - С.7 - 12.

115. Румшиский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971.-192.

116. Савиных В.П., Соломатин В.А. Оптико-электронные системы дистанционного зондирования. М.: Недра, 1995. - 315 с.

117. Сборник задач по теории оптических систем / Л.Н.Андреев и др. -М.: Машиностроение, 1987. -192 с.

118. Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда. -М.: Мир, 1978. -327 с.

119. Скоков И.В. Многолучевые интерферометры в измерительной технике. М.: Машиностроение, 1989. - 256 с.

120. Скрибанов Е.В. и др. Устройство для бесконтактного измерения линейных размеров с использованием матричных формирователей сигнала // Измерит.техника. -1984. -№ 5. -С. 10-11.

121. Смирнов А .Я., Меньшиков Г.Г. Сканирующие приборы.-JI.: Машиностроение, 1986.-145 с.

122. Сокольский М.Н. Допуски и качество оптического изображения. -Л.: Машиностроение, 1989.- 221 с.

123. Соломатин В.А., Шилин В.А. Фазовые оптико-электронные преоб-разователи.-М.: Машиностроение, 1986.- 144 с.

124. Справочник по специальным функциям / Под ред. М.Абрамовича и И.Стиган -М.: Наука, 1979. -832 с.

125. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. -ML: Мир, 1985. -272 с.

126. Теория передачи сигналов / Зюко А.Г. и др.-М.: Связь, 1980.-288 с.

127. Фотоэлектрические преобразователи информации / Под ред. Пре-снухина JI.H. М.: Машиностроение, 1974. - 376 с.

128. Хромов Л.И. и др. Твердотельное телевидение. -М.: Радио и связь, 1986.-212 с.

129. Шарков A.A., Сгоннов A.M., Пронин С.П. и др.// Определить возможность применения фотоэлектрических методов для измерения диаметров отверстий фильер в диапазоне 10 -250 мкм: Научно -технический отчет № ГР 76077148. -Барнаул: ОКБА, 1979. -61 с.

130. Якунин А.Г. Оценка возможности экспериментального определения параметров модели е- слоя // Измерение, контроль, информатизация: Материалы второй Международ. НТК, 15-17 мая 2001 г. -Барнаул, 2001. С. 54-56.

131. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов.-М.: Логос, 1999.-480 с.

132. Янке Е., Емде Ф., Леш Ф. Специальные функции. -М.: Наука, 1977. -324 с.

133. Ярославский Jl.П. Цифровая обработка сигналов в оптике и голографии: Введение в цифровую оптику. -М.: Радио и связь, 1987. -296 с.

134. Venkateswarlu R., Suyog D., Yoganandam Y., Gan Y.H.'Till-faktorof FPA:effect on image registration and tracking", SPIE Vol/3 70 l,InfraRed Imaging Sistems, pp 286 294, 1999.

135. Fridrich O.Huch, Rachel Alter-Gartenberg, Carl L.Fales. Information -theoretic assessment of sampled imaging systems Optical Engineering, May 1999. Vol.38, No5, P 742 - 762.

136. Beruhrungslose optisch- elektrische Prufung von lagen und Demensionen.Tendenzen in entwicklung und industriellim Einsatz. Feutlinske K., Gast Th."QZ: Qual. Und Zuverlassigk." 1985. 30. № 7. 204- 214.

137. Guthbert J. Optical Proection // Solid State Technologi. -1977. -Vol.20. -№ 8. -P.59 -69.

138. С.П.Пронин передал на кафедру ОЭП для использования следующие материалы:

139. Нестандартная мира, отличающаяся от стандартной тем, что имеет различные коэффициенты заполнения.

140. Зав. кафедрой ОЭП МИИГАиК, проф.1. С^и-^^ Ю.Г.Якушенков/С. о/1. Доцент каф. ОЭП МИИГАиКг1. Н.Ф.Максимова

141. О ;; •'*м• *! р.ггульгатон диссертапноннон раооты доцента кпфедрь; инфоршщнон-ьых технолотий Аи лпекого государственного технического университета ПРОШТИА Сергея и-ЛрСУНпПа на СОИСЛоЩе уДОНОи степени доктора ГеХШИОСТДР; ШГуК,

142. Мы, <фед<лдни годи орган и дни-ш .Научнод'охшгческого центра ОАО "Красногорский •завод С.А. :а® > онщей спинйкоа подгнерждиелд что ретультш-ы лнсиершш>олной работа? Ирошта 51 П. дейстзнтедьпо внедрены в отдел,

143. Пронин С.П. д едо ; следующие ла. .•;,.;л. .л.1: Ме10ДНчлаЛ10 укоання . .:Д'. прсдг'ла раерСШОВШ! ПнфорМаЦНОПгЮ-.\гд . СИС1оаиЛ (НИ ОЭС). В лКДОДИч^СкОаг у¡¡¡ражены принцип намерения

144. Пределу р«;гр(;шения ЫУа ОЭС, ОПнСиНЙО I .ч. ч;; ,¡0:- .,.•»• ы ее рчечег И ЛекчднКо ПрОВеДО-нНм •• ; .-у ••• >• • • . . разрешения.

145. А :. . . ч од-ч' а а 01шг;ескнл нссЛодившшй о .оШереннй

146. УТВЕРЖДАЮ" директор ГНГМП "РОЭС1