Разработка сканирующего денситометра для автоматизации дешифрирования радиографических изображений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат технических наук Корбаков, Валерий Михайлович

• Корбаков, Валерий Михайлович
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Корбаков, Валерий Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Общая формулировка задачи.

1.2. Требования к устройствам преобразования радиографических изображений для автоматических систем.

1.3. Выбор и обоснование структурной схемы сканирующих денситометров для расшифровки радиографических изображений.

АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ДЕНСИТОМЕТРА ДЛЯ РАДИОГРАФИИ.

2.1. Классификация погрешностей.

2.2. Систематические амплитудные погрешности.

2.3. Случайные амплитудные погрешности.

2.4. Координатные погрешности.

2.5. Пространственно-частотные погрешности.

МЕТОЛД ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБУЕМЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ДЕНСИТОМЕТРА.

3.1. Общие вопросы увеличения точности измерений.

3.2. Коррекция амплитудных погрешностей денситометра.

3.3. Коррекция координатных погрешностей денситометра.

3.4. Коррекция пространственно-частотных погрешностей. 138 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛВДОВАНИЙ.

4.1. Сканирующие денситометры в системах расшифровки радиографических изображений.

4.2. Структурная схема денситометра.

4.3. Методика инженерного расчета денситометра.

4.4. Некоторые результаты испытаний денситометра в системе для дешифрирования радиографических изображений.

4.5. Рекомендации до проектированию промышленного образца сканируадего денситометра.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка сканирующего денситометра для автоматизации дешифрирования радиографических изображений»

В настоящее время основой экономической политики страны является всемерное повышение эффективности производства. Это нашло отражение в решениях ХХУ1 съезда КПСС: "Во всех отраслях необходимо создать условия для высокопроизводительного труда, всемерно ускорять комплексную механизацию и автоматизацию".

Тенденции развития современного производства стимулируют работы по автоматизации процесса неразрушающего контроля качества изделий, в том числе по дешифрированию радиографических изображений. Производительность человека при обнаружении и опознавании дефектов ограничена 60 см/мин [I] при необходимости измерений производительность значительно снижается. Вследствие этого рост объемов радиографического контроля, составляющий ежегодно около 6$ [2] сопровождается увеличением числа контролеров. В условиях дефицита трудовых ресурсов подобная тенденция вредна. Поэтому в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года"в качестве главного пути повышения производительности контроля предусматривается ускорение внедрения автоматизированных методов и средств контроля качества.

Необходимость автоматизации дешифрования радиографических изображений диктуется также новыми требованиями к точности измерения параметров дефектов на снимках. Стремление минимизировать ошибки при определении годности изделий привело к разработке стандартов качества, допускающих оценку параметров дефектов с погрешностью не выше 0.5. 1% [з] '.Существующий визуальный способ расшифровки снимков не удовлетворяет поставленным требованиям [4].

Обоснованная отбраковка изделий связана с проведением довольно громоздких вычислений характеристик прочности [5] в этом человек также уступает автоматическим устройствам.

Исходя из требований современного производства, существующая методика дешифрирования радиографических изображений должна быть изменена. Известные предложения по ее совершенствованию сводятся к разработке структур типа: сканирующий денситометр - ЭВМ -программа - представление результатов [6, 7].В смежных отраслях науки, связанных с дешифрированием аэрофотоснимков, обработкой изображений, поступающих на Землю с космических аппаратов, анализом медицинских снимков, обработкой фотографий пузырьковых и искровых камер,создан ряд приборов аналогичной структуры. Однако, разработанные устройства не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сканирующим денситометрам в радиографии: высокая производительность, низкая погрешность измерений, экономичность, возможность обработки широкоформатных фотоносителей. Поэтому разработка прибора, отвечающего современным требованиям к дешифрированию радиографических изображений, является актуальной задачей на современном этапе развития радиационной дефектоскопии.

Для решения поставленной задачи необходимо:1. Определить основные параметры, которыми должны обладать денситометры, предназначенные для расшифровки радиографических снимков.

2. Провести анализ возникающих в денситометрах погрешностей измерения оптической плотности и координат изображения.

3. Разработать устройства коррекции этих погрешностей, позволяющих снизить их величину до необходимого уровня.

4. Разработать автоматический денситометр и оценить его метрологические характеристики.

В первом разделе диссертационной работы рассмотрены основные факторы, стимулирующие постановку исследований по автоматизации процесса расшифровки результатов радиографического контроля,и проанализированы задачи, требующие решения при создании таких средств. К числу основных задач следует отнести создание автоматических денситометров повышенного быстродействия, имеющих достаточную точность измерения параметров изображения, а также разработку алгоритмов расшифровки. Автором сформулированы требования, предъявляемые к денситометрам для систем расшифровки радиографических изображений, проведен анализ известных схем в соответствии с этими требованиями и выбрана структура денситометра, обеспечивающая получение заданных характеристик.

Второй раздел посвящен анализу погрешностей, возникающих в денситометрах. По влиянию, оказываемому на результаты измерений параметров снимков (оптической плотности и координат),их можно разделить на три группы: амплитудные погрешности, определяющие ошибки измерения оптической плотности, координатные погрешности, определяющие ошибки определения координат исходного изображения, и пространственно-частотные погрешности, влияющие на измерение частотно-контрастных характеристик изображения. Получены аналитические выражения для всех типов погрешностей, по ним сделаны расчеты, которые затем были подтверждены экспериментальными измерениями, что позволяет использовать полученные результаты для инженерного расчета денситометров.

В третьем разделе рассмотрены методы, позволяющие снизить погрешности измерения оптической плотности и координат изображения, а также частотно-контрастных искажений. Приводятся описания устройств коррекции систематических амплитудных, координатных и пространственно-частотных искажений, основанные на калибровке ошибок, возникающих в процессе измерения соответствующихиспытательных изображений, запоминании результатов калибровки и выдаче корректирующих воздействий на исполнительные узлы во время проведения денситометром измерительных операций на радиографических изображениях. Предложено устройство подавления низкочастотной случайной составлявдей погрешности измерения оптической плотности, проведен анализ его эффективности, который подтвердил возможность снижения погрешности до приемлемого уровня.

В четвертом разделе представлен комплекс технологического оборудования, разработанный на основе теоретических и экспериментальных исследований, описанных в предыдущих разделах. В состав оборудования входят сканирующий денситометр и микро-ЭВМ, дополненная цветным полутоновым дисплеем. Расшифровка снимков осуществляется по программе, залаженной в ЭВМ. Предложена структурная схема комплекса, описана методика его инженерного расчета. Проведенные испытания комплекса подтверждают соответствие параметров денситометра установленным в начале работы требованиям, позволяют выработать рекомендации по проектированию промышленного образца сканирующего денситометра.

Применение технологического оборудования расшифровки радиографических снимков, включаадего в себя сканирующий денситометр, микро-ЭВМ "Электроника-60М" и цветной полутоновый дисплей, на предприятии л/я A-72I0 позволило повысить информативность и объективность результатов радиографического контроля, экономический эффект от внедрения составил 110 тыс. рублей в год. Использование аналогичного оборудования на предприятии п/я М-5729 позволило повысить производительность труда на операции расшифровки рентгенограмм за счет автоматизации измерения параметров дефектов, повысить достоверность результатов контроля за счет обнаружения низкоконтрастных изображений дефектов, (кидаемый годовой экономический эффект от внедрения составляет 250 тыс. рублей.

На защиту выносятся следующие положения:1. Денситометры, предназначенные для использования в автоматических системах расшифровки радиографических снимков, должны обладать следующими параметрами: диапазон измерения оптической плотности от 1.2 до 4, шаг дискретизации координат изображения 0.06.0.1 мм, шаг квантования оптической плотности входного изображения не более 0.02 для апертуры с эффективным диаметром 0.1 мм, возможность произвольной выборки координат.

2. Система, обеспечивающая преобразование оптической плотности участков изображения с помощью телевизионной камеры на диссекторе, а установку этих участков с помощью управляемой плоскостной электромеханической развертки, наиболее соответствует сформулированным требованиям.

3. На точность измерения характеристик изображения наибольшее влияние оказывают систематические амплитудные, координатныеи пространственно-частотные погрешности, а также случайные низкочастотные погрешности измерения оптической плотности.

4. Применение аппаратурной коррекции путем введения в структурную схему денситометра узлов, запоминающих результаты предварительной калибровки искажений, исполнительных узлов, осуществляющих коррекцию этих искажений в процессе считывания изображения, позволяет снизить величину систематических погрешностей и низкочастотную составляющую случайной амплитудной погрешности до требуемого уровня.

5. Разработанная методика инженерного расчета денситометра.

Основные положения диссертационной работы и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на республиканском семинаре "Гибридные вычислительные машины и комплексы", г.Одесса, сентябрь1976; УШ Всесоюзной научно-технической конференции по неразру-шающим методам и средствам контроля", г.Кишинев, июнь 1977; Всесоюзной конференции "Автоматизация научных исследований на основе применения ЭВМ", г.Новосибирск, июнь 1979; конференции "Не-разрушающие методы контроля изделий из полимерных материалов1,' г. Москва, октябрь 1980; региональной конференции "Обработка изображений и дистанционные исследования", г. Новосибирск, апрель 1981; IX Всесоюзной научно-технической конференции "Неразрушающие методы и средства контроля", г.Минск, май 1981; Всесоюзной конференции "Измерения и контроль при автоматизации производственных процессов", г. Барнаул, октябрь 1982; а также на научных семинарах НИИ ЭИ, г. Томск.

По теме работы опубликовано :3 статьи в центральной печати, 3 отчета, депонированных в ВИНИТИ, 9 тезисов, получено 2 авторских свидетельства. Кроме того, работа "Автоматизированная система расшифровки радиографических снимков"демонстрировалась на. Всероссийской выставке "ВУЗы РСФСР - машиностроению", г.Тольятти, 1983 где была отмечена дипломом П степени.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССВДОВАШЙ I.I. Общая формулировка задачиРадиография.является традиционным методом радиационной дефектоскопии. Сравнительная простота получения снимков и высокая выявляемость дефектов делают этот метод незаменимым в случае контроля ответственных изделий при малых скоростях технологических процессов, а также в случая]:, когда допустит.© выборочная проверка годности изделий.

В настоящее время все операции по расшифровке снимков осуществляются человеком. Эти операции включают в себя обнаружение дефектов, измерение их параметров, сопоставление полученных результатов с установленными стандартом или техническими условиями критериями годности и принятие решения о качестве объекта контроля. На практике перечисленные операции выполняются дешиш-ровщиком визуально с применением простейших измерительных приспособлений (.линеек или.луп). В результате достоверность принятых решений и задержка во вренени полностью определяются характеристиками зрения оператора, его эмоциональным состоянием и опытом.

Необходимость автоматизации расшифровки снимков диктуется следующими обстоятельствами.

По оценкам, опубликованным в [I] скорость обнаружения и опознавания объектов оператором ограничена 60 см/мин. При скорости I м/мин возможности дешифровщика снижаются, резко возрастает его утомляемость. Производительность 60 см/мин в настоящее время удовлетворяет тешам контроля, существующим в промышленной радиографии. В перспективе такая производительность уже не будет удовлетворять все возрастающим потребностям промышленноети в радиографическом контроле. В последние годы объем промышленной радиографии ежегодно увеличивается на 6л>, ожидаемый прирост объема контроля в ближайшие 20 лет сохранится на этом же уровне [2]. Количество производимых в стране радиографических снимков в 1990 году удвоится по сравнению с 1973 годом.

Если поручить оператору каждый раз производить столь сложные вычисления, то все мероприятия, связанные с повышением производительности радиографии (автоматическое экспонирование, проявление и т.д.), окажутся бесполезными из-за низкой пропускной способности последнего этапа - установлению годности изделия по его изображению на радиографическом снимке.

Начало работ по автоматизации расшифровки информации, представленной на радиографических снимках, следует отнести к 1965 году, когда в печати появились сообщения о разработке фирмой "Локхид" экспериментальной установки, предназначенной для этих целей [6, 7]. Испытание установки позволило оценить эффективность автоматизации процесса расшифровки. Время, затрачиваемое на просмотр пленки, сократилось на 20% (рентгенограмма длиной 130 м автоматом была проверена за 40 минут, человеком - за 7 часов). Несмотря на достигнутый эффект, широкого применения в промышленности разработанное устройство не получило. Автомат имел высокий уровень ложных решений и оказался сложен в обслуживании.

В 70-х годах формулируются идеи по увеличению точности выделения границ дефектов [8] начата проработка задачи в теоретическом плане [9, 10] и ставится вопрос о технико-экономической эффективности автоматизации дешифрования снимков в радиограюли [II, 12]. В это же время появляются новые решения в выборе структуры автомата, основанные на использовании телевизионных устройств и вычислительной техники [13, 14, 15, 16].

К началу 80-х годов за рубежом и в СССР появились серийные установки, предназначенные для дешифрования фотографических изображений [17, 18, 19]. Однако использование указанных приборов для решения задач, связанных с расшифровкой радиографических снимков в процессе промышленного производства, встретило значительные трудности. Это вызвано тем, что серийная аппаратура имеет характеристики, не удовлетворяющие требованиям радиографии.

Последовательность операций в таких автоматах включает в себя преобразование изображения контролируемого объекта в электрический сигнал, ввод его в вычислительное устройство, обработку в соответствии с заданным алгоритмом, обеспечивающим обнаружение и распознавание дефектов, измерение их параметров, принятие решения о качестве изделия и вывод результатов дешифрирования на дисплей или фиксирование на другом носителе.

Низкое быстродействие существующих приборов влечет за собой значительные затраты времени на преобразование оптической информации в электрический сигнал, которые во много раз могут превышать время расшифровки дефектограш оператором. Поэтому промышленное применение указанных автоматов становится нецелесообразным.

Таким образом,встает задача разработки специализированного денситометра для обработки радиографических снимков - ее решение является целью настоящей работы.

1.2. Требования к устройствам преобразования радиографических изображений для автоматических системПри проектировании денситометров еле,дует определить основные параметры, которые должны обеспечиваться при радиографическом контроле. Речь идет о требованиях к точности преобразования входного изображения в электрический с ж1 нал и виде выходного сигнала.

К основным параметрам относятся:диапазон измеряемой оптической плотности Dmin Ютох ;шаг квантования оптической плотности к,шаг дискретизации изображения hx hп * ;размеры рабочего поля Lx Ly ; частота повторения единичных отсчетов Jп. Границы Ит;п 11 ®max выбираются из условия достижения наилучшей чувствительности метода. Выражение для относительной чувствительности метода имеет вид [5] :ле 2,3iD/nin в пе. >гдz&flmin - минимальная разность оптической плотности,различаемая прибором; В - дозовый фактор накопления рассеяного излучения;- коэффициент контрастности радиографической пленки; t --толщина изделия. Улучшение чувствительности достигается при уменьшении ДЮт£п и увеличении коэффициента ур который является функцией оптической плотности (рис. I.I) [20]. Область максимальных значенийдля пленки РТ-2 находится в пределах V = 1.8.2.4, для высококонтрастных пленок типа PT-I и РТ-5 - Л =4.0.Едльней-шее увеличение оптической плотности для PT-I и РТ-5 влечет значительные энергетические затраты на создание просвечивающего светового потока и не является целесообразным [20].

Параметр fo резко снижается при #^1.0. 1.3 практически для всех типов пленок. В связи с этим ГОСТ 7512-75 запрещает использование снимков с #<1.2.

Величина №min ограничивается шумом гранулярности снимка <J£ в соответствии с выражением:ДЯт»п = « %.где о1 - отношение сигнал/шумПри фиксированной апертуре среднеквадратическое значение шума (Гд является.линейной функцией оптической плотности D (рис. 1.2) [3].

Относительная чувствительность метода зависит от 1] через параметр ^ • Пронормировав коэффициент и величинуСТ(0) относительно ординат в точке Оmin = нетрудно получить с помощью зависимостей (см. рис. I.I и рис. 1.2) кривые изменения нормированной радиационной чувствительности £р(11)/ I mLn) от средней оптической плотности снимка (рис. 1.3). Здесь принято бр(Ю) = Де/в. Из полученных графиков видно,что наилучшая чувствительность для пленок PT-I и РТ-5 наблюдается при D « 3.5, причем дальнейшее увеличение Л ведет к ее ухудшению. Учитывая это, верхнюю границу измерения оптической плотности О max следует принять равной 4.0.

С другой стороны, минимальные размеры дефектов на радиографическом снимке определяются общей нерезкостью изображения, возникающей в процессе контроля изделий. Общая нерезкость N для канавочных эталонов и дефектов ступенчатого типа описывается формулой Классена:N = \/N* + N3B + Nl где Nz - геометрическая нерезкость метода контроля;Ng - внутренняя (собственная) нерезкость радиографической пленки;N9 - нерезкость, вызываемая движением.

Если предположить, что геометрическая нерезкость устранена (источник излучения точечный), а нерезкость, вызываемая движением, отсутствует, то общая нерезкость N будет определяться только внутренней нерезкостыо: N = Ne.

Величина внутрннней нерезкости для мелкозернистых пленок в наилучшем случае, т.е. при малых энергиях излучения (0.25 ГДэВ), составляет 0.06 мм [4]. Контрастность изображений дефектов, имеющих меньшие размеры, чем внутренняя нерезкость пленки,резко снижается. Максимальная величина внутренней нерезкости имеет место в случаях просвечивания изделий рентгеновским излучением с использованием флуоресцентных экранов, jf. - излучением с применением свинцовых экранов, излучением 60Со и достигает 0.5 мм [20].

Исходя из этих соображений, следует шаг дискретизации изображения hx h^ и эффективный диаметр считывающей апертуры денситометра выбрать равными Ne - 0.06. 0.5 мм.

Минимальная величина шага квантования оптической плотности кд ограничивается шумами гранулярности, дисперсия Сд которых определяется энергией излучения, режимами экспонирования и проявления, диаметром считывающей апертуры и средней оптической плотностью.

Наименьшимишумами обладают мелкозернистые пленки типа РТ-5, а наибольшими - экранные пленки типа PT-I. На рис. 1.2 представлены зависимости <Т0 - [3] полученные при апертуре.р0.1 х 0.1 мм и малых энергиях ионизирующего из.лучения ( V -100.IIOkB), обеспечивающих при контроле минимальную гранулярность.

Гранулярность радиографического снимка распределена по нормальному закону с нулевым средним и дисперсией а шум, создаваемый этой гранулярностью, в полосе рабочих частот считывающей апертуры можно считать белым [21]. Зависимость среднеквадрати-ческого отклонения Сп от апертуры при фиксированной плотности Л подчиняется закону Селвина:<TS fSQ = const (1.3)где SQ - площадь считывающей апертуры.

Используя форму,лу (1.3) и экспериментально полученные значения СГд (рис. 1.2), нетрудно вычислить зависимость от размеров считывающей апертуры ( hx = hg - 0.05. 0.5 мм) при flmin =1.0. Полученные результаты представлены в таблице I.I.

Результаты расчетов для вероятности безошибочного квантования Р = 0.7 и среднеквадратических отклонений О}) взятых из таблицы I.I, приведены на рис. 1.4 в виде зависимостей шага квантования от размера считывающей апертуры для двух типов применяемой пленки. Из расчетов следует, что hn должен выбираться в пределах от 0.004 до 0.04 для РТ-5 и от 0.0167 до 0.167 для PT-I.

В радиографии обычно считают достаточным использовать апертуру с эффективным диаметром 0.1 мм [il]. В этом случае шаг дискретизации еле,дует принять hx hу = 0.1 мм, причем шаг квантования hD для мелкозернистых пленок РТ-5 должен состав-.лять 0.02. Именно такую разность оптических плотностей способен различать оператор при обнаружении дефектов на снимках [4].

В общем случае величина апертуры и соответствующий ей шаг квантования оптической плотности денситометра выбираются с расчетом получить наилучшую чувствительность Д£/С. Потенциальную чувствительность радиографического метода, использующего идеальный денситометр и вычислительное устройство для расшифровки, можно представить в виде формулы:ле замешш в (1.2) АВтспh,0,160,1Z0,06омгз/ю в и гРенаhа(1.5)РТ-1 РТ-5 0,10,2олOAРис. 1.4. Зависимости шага квантования от размерасчитывающей апертуры при вероятности безошибочного квантования р = 0.7Основное влияние на время преобразования оптического сигнала в электрический оказывает частота отсчетов элементов изображения fn. На дискретизацию изображения размером 300 х 400 мьг, Производимую с частотой Jn- I кГц, которую обеспечивают электромеханические денситометры, требуется при шаге дискретизации C.I мм 3.3 часа. Для автоматической расшифровки снимков денситометры должны обладать быстродействием в сотни раз большим.

Затраты времени на дискретизацию можно снизить и другим путем. В большинстве случаев информация о дефектах изделий находится на небольших участках снимка, особенно это проявляется при контроле сварных соединений. Если указание информативных участков снимка поручить оператору, выполняющему эти операции быстрее автомата, то можно значительно уменьшить площадь дискре-тизируемого изображения, а значит и снизить затраты времени.

Для осуществления дискретизации указанных оператором участков снимка денситометр должен обеспечивать сканирование произвольным образом с наименьшими потерями времени.

1.3. Выбор и обоснование структурной схемы сканирующих денситометров для расшифровки радиографическихизображенийК настоящему времени известен ряд работ [17, 22, 23, 24, 25 ]' посвященных теории анализа и проектирования автоматических устройств, предназначенных для ввода оптических изображений в ЭВМ.

Сканирующие денситометры можно разделить на три группы приборов (рис. 1.5), использующих электронно-^ луче вые, полу проводниковые и электромеханические развертывающие схемы.

Приборы первой группы различаются по типу применяемой трубки: видикон, диссектор или приемная электронно-лучевая трубка "бегущий.луч". Во второй группе преобразование оптической плотности в электрический сигнал осуществляется с помощью полупроводниковых матриц фотоприемников либо на линейках приемников, совмещенных с механическим сканированием. Третья группа включает устройства с барабанной или плоскостной разверткой и устройства с качающимися или вращающимися зеркалами.

Широкое применение на практике получили телевизионные системы на основе передающих камер с накоплением [23, 26, 27, 28,Полу проводниковыеТелеви- На ЗЛТ На дисзионные "бегущиз секто .луч11 рахНа матрицах фото-приемн.

На.линейках фото-приемн.

С пово ротными зеркаламиго1—IС ялоС' койразвер-ГК9йРис. 1.5. Классификация сканирующих денситометров29, 30 J.

Упрощенная структурная схема телевизионного денситометра приведена на рис. 1.6. В ее состав входят: передающая телевизионная камера I с оптической системой 2, осветитель 3, предметный стол 4, предназначенный для закрепления носителя изображения 5, аналого-цифровой преобразователь 6 и блок управления 7. •Система работает следующим образом. Осветитель 3 создает равномерный световой поток, падающий на носитель изображения 5. Прошедший через него световой поток проецируется оптической системой 2 на фоточувствительный слой телевизионной камеры I. Оптическое изображение на этом слое сканируется электронным лучом и преобразуется в электрический сигнал, который с помощью аналого-цифрового преобразователя 6 представляется в цифровом виде. Блок управления осуществляет синхронизацию работы преобразовате-,ля 6 и телевизионной камеры.

Выполненные по такой схеме телевизионные сканирующие денситометры имеют высокое быстродействие (несколько миллионов отсчетов в секунду), широкий диапазон измерения оптической плотности (3.5 единиц) и небольшие габариты. К их недостаткам следует отнести значительные ошибки измерения оптической плотности и координат изображения, а также невысокую разрешающую способность [23, 28]. Произвольное.сканирование в таких приборах затруднено.

Денситометры, выполненные на.диссекторах изображения [31, 32] строятся по такой же схеме, как и телевизионные (см. рис. 1.6). Диссектор в отличие от других трубок является электронным прибором мгновенного действия и имеет достаточно линейную световую характеристику в широком диапазоне освещенностей фотокатода. Поэтому появляется возможность реализовать произвольноесканирование и снизить амплитудные искажения, не зависящие от координат рабочего поля [28, 33, 34, 35]. Остальные характеристики денситометра на диссекторе изображения являются практически такими же, как и у денситометров, выполненных на телевизионных трубках с накоплением, т.е. они обладают высоким быстродействием, широким диапазоном измерения оптической плотности и небольшими габаритами. К недостаткам следует отнести большие погрешности измерения оптической плотности, вызываемые неравномерностью чувствительности юотокатода, и координат изображения, определяемые нелинейностью отклонения электронного изображения в секции переноса.диссектора [34, 36]. Разрешающая способность таких приборов не высока (до 1500 линий), что также не позволяет использовать их для обработки широкоформатных снимков.

Широкое распространение в технике преобразования оптического изображения получили приборы под названием "бегущий луч" [17, 25, 28, 37, 38, 39]. Обычно они выполняются по схеме, представленной на рис. 1.7. В схему входят: сканирующий узел на ЭЛТ, служащий в качестве источника света, оптические системы 2 и 4, носитель изображения 3, фотоэлектрический преобразователь 5, аналого-цифровой преобразователь 6 и блок управления 7.

Сканирующий узел I с помощью оптической системы 2 развертывает в плоскости носителя изображения 3 световой луч. Световой поток-,проходя через носитель 3,модулируется оптическим изображением и собирается системой линз 4 на фотоэлектрическом преобразователе 5, на выходе которого формируется электрический сигнал, пропорциональный прошедшему через носитель 3 световому потоку. Полученный сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя 6 превращается в цифровой код. Синхронизация работы сканирующего устройства I и аналого-цифрового преобразователя осуществляется с помощью блока управления 7.

Денситометры типа "бегущий луч" имеют высокое быстродействие и обеспечивают произвольное сканирование. К недостаткам следует отнести невысокую разрешающую способность (до 1500.линий), большие координатные искажения, значительные ошибки.измерения оптической плотности и малый диапазон оптической плотности (от 0 до 2.0) [17, 25].

С появлением матриц полупроводниковых приемников изображения создан рдц приборов [34, 40, 41, 42] практически не имеющих координатных ошибок и обеспечивающих высокое быстродействие и возможность произвольного сканирования. Недостатки этих приборов заключаются в малой разрешающей способности, узком диапазоне оптической плотности, в большой погрешности ее измерения по полю развертки и в невысокой стабильности выходного сигнала.

Приборы, использующие линейки приемников излучения, являются переходным звеном от денситометров с электронной разверткой к устройствам с электромеханической разверткой и обладают такими же характеристиками, как и аппаратура на матрицах, за исключением более низкого быстродействия [43].

Электромеханические денситометры строятся по схеме, представленной на рис. 1.8. Они обладают наиболее высокими метрологическими характеристиками и поэтому подучили широкое распространение в технике обработки изображений fl3, 17, 18, 18, 44, 45, 46, 47, 48, 49].

Денситометр с плоскостной разверткой работает следующим образом. Осветитель I создает световой поток, проходящий через носитель изображения 3, закрепленный на предметном столе 2. Оптическая система 4 передает световой поток с площадки, равной апертуре сканирования, на фотоэлектрический преобразователь 5. Полученный на выходе ФЭП электрический сигнал поступает на вход3 4л5 zРис. 1.6. Структурная схема телевизионного сканирующегоденситометраРис. 1.7. Структурная схема сканирующего денситометра на ЭЛТ типа "бегущий.луч"Рис. 1.8. Структурная схема электромеханическогосканирующего денситометрааналого-цифрового преобразователя 6, который формирует цифровые коды, пропорциональные оптической плотности образца 3. Электромеханический привод 7 осуществляет перемещение предметного стола 2 с носителем изображения 3 относительно осветителя I и оптической системы 4 и, таким образом, производит развертку изображения. Блок 8 выполняет управление работой всех узлов.

В некоторых приборах электромеханический привод строится в виде барабанной развертки, что обеспечивает более высокое быстродействие [17, 47, 49] по сравнению с использованием плоскостной развертки. Электромеханические денситометры имеют высокую разрешающую способность (до десятков тысяч.линий), широкий.диапазон измерения оптической плотности (от 0 до 4.0), малые координатные погрешности, хорошую стабильность результатов измерения. Кроме того, денситометры с плоскостной разверткой имеют возможность произвольного сканирования изображения.

Основные недостатки электромеханических денситометров заключаются в низком быстродействии (сотни и тысячи отсчетов в секунду) и значительных габаритах.

Денситометры с качающимися зеркалами. [50] с помощью которых производится развертка светового пятна в плоскости носителя изображения (рис. 1.9), состоят из источника светового пятна I, двух взаимно перпендикулярных качающихся зеркал 2, управляемых приводом 7, носителя изображения 3, оптической системы 4, фотоэлектрического преобразователя 5, аналого-цифрового преобразователя 6 и блока управления 8.

Работа схемы аналогична функционированию схемы "бегущего луча", описанного выше, за исключением процессов формирования развертывающего светового луча. Здесь сканирующий узел выполнен на поворотных зеркалах 2, обеспечивающих развертку светового пятна, генерируемого источником света I, с помощью электромеханического привода 7.

Рис, 1.9. Структурная схема алектро-механического денситометра с качающимися зеркаламиВ таких денситометрах удается получить более высокое быстродействие (до IU5 отсчетов в секунду), что обусловлено снижением массы движущихся частей сканирующего узла, при растровом сканировании изображения. В режиме произвольной выборки быстродействие резко снижается (Ю2 отсчетов в секунду) [50]. К достоинствам следует отнести высокую разрешающую способность (3000. 5000.линий) и широкий диапазон измерения оптической плотности.

Недостатки денситометров с качающимися зеркалами заключаются в больших погрешностях измерения оптической плотности и координат изображения, значительных габаритах и невозможности произвольного сканирования с высокими скоростями.

Рассмотренные выше характеристики различных денситометров являются потенциально возможными, если оставаться в рамках традиционных структурных схем. В последнее время предложены методы аппаратурной коррекции и учета возникающих в таких приборах ошибок, позволяющие значительно улучшить их метрологические характеристики [22, 24, 25]. Так, например, для денситометров первой группы с помощью этих методов удается снизить координатные погрешности, а для денситометров как первой, так и второй группы, еще и уменьшить ошибки измерения оптической плотности.

В настоящее время известны денситометры, в которых наряду со сканирующим узлом "бегущий луч" применяется электромеханическая плоскостная развертка оптического изображения. Это позволяет увеличить разрешение денситометров [25, 51, 52] а использование методов учета координатных ошибок и аппаратурной коррекции ошибок измерения оптической плотности - снизить влияние соответствующих факторов на результаты измерения. Основным недостатком этих денситометров является малый диапазон измерения оптической плотности ( 0 ^ Л 4 2 ), что не позволяет использовать их для целей радиографии.

Результаты проведенного анализа характеристик различных групп приборов представлены в табл. 1.2. Они позволяют произвести выбор структуры денситометра с точки зрения требований радиографического контроля.

Денситометр должен обеспечивать высокое разрешение до 40008000.линий на снимок. Этому условию удовлетворяют денситометры электромеханического типа и использующие ЭЛТ "бегущий луч" совместно с плоскостной разверткой.

Другим важным требованием радиографического контроля является широкий диапазон измерения оптической плотности, в пределах от 1.2 до 4.0. Такие характеристики обеспечивают денситометры электромеханического типа, телевизионные и денситометры на диссекторах. Из двух последних лучшей совокупностью характеристик обладают денситометры, использующие диссектор.

Однако электромеханические денситометры имеют очень низкое быстродействие, что резко увеличивает затраты времени на обработку радиографических изображений. Поэтому использование денситометров такого типа для автоматизации расшифровки становится нецелесообразным. Так, например, наиболее быстродействующие денситометры электромеханического типа с барабанной разверткой способныспроизводить отсчеты оптической плотности через 3 • 10 сек. Дляотого, чтобы произвести дискретизацию снимка размером 300 х 400 мм с шагом 0.1 м игл потребуется 6 мин. Оператор может обработать участок снимка площадью 300 q,i? за одну минуту [3]. Расшифровка всего снимка зашагает 4 мин. Поэтому частота единичных отсчетов автоматической системы расшифровки должна быть Jn >50 кГц. В этом случае производительность автомата будет выше производительности биологической системы.

При радиографическом контроле нет необходимости обрабатывать снимок полностью. Во многих случаях оператор может выделить наиболее информативные участки снимка, несущие информацию о дефектах, обработку которых следует поручить автоматической системе. Тем самым, можно значительно сократить затраты времени на расшифровку. В связи с этим денситометр для такой автоматической системы должен иметь возможность произвольного сканирования.

Основные сравнительные характеристики, которые обеспечивают серийные приборы и параметры, необходимые при расшифровке радиографических изображений, приведены в табл. 1.3. Из этой таблицы видно, что ни один денситометр не удовлетворяет требованиям'радиационного контроля.

Таблица 1.3ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ДЕНСИТОМЕТРОВТип денситометраМаксимальный размер носителя изображения,2шгШаг Диала- Шаг Часто-дискре- зон из- кванто- та от-тизации,мерения вания счетов, мкм ^ г Гц!iDЮI 2 3 4 5 6Р-ЮОО 600 х 600 12.5 0-3 0.012 35000P-I800 430 х 560 50.0 0-2.5 0.02 240000S-3000 250 х 250 1.0 0-4 0.004 5000АМД 180 х 240 20.0 0-4 0.01 100АД-1 100 х 180 100.0 0-3 0.03 10Денситометр для радиографии 300 х 400 60.0 1-4 0.02 50000Эти недостатки можно устранить в денситометре, объединив сканирующие узлы денситометра с плоскостной разверткой и денситометра на диссекторе. При разработке предложенного денситометра необходимо решить рдд новых задач, связанных с улучшением метрологических характеристик сканирующего узла на диссекторе.

Денситометр обычно используется как часть информационной сканирующей системы, предназначенной для обработки информации, представленной на фотоносителях [53]. В таких системах производится последовательное сканирование многомерного входного сигнала считывающей апертурой и преобразование его в одномерную последовательность цифровых кодов. Обработка полученной последовательности кодов осуществляется в вычислительном устройстве, в качестве которого в большинстве случаев используют универсальную вычислительную машину (ЭВМ).

При работе денситометра последовательность преобразования входной информации может быть представлена в следующем виде:1) формирование двумерной функции R (X, у) пропорциональной коэффициенту пропускания оптического изображения, на рабочей плоскости фотоэлектрического преобразователя;2) фотоэлектрическое преобразование двумерной функции R(X,g) в одномерную последовательность отсчетов V (Хп,уп) дискретизи-рованный сигнал, где зависимости Х(л) и у(п) определяются законом сканирования;3) предварительная обработка дискретизироваиного сигналаV ( Хп, уп) заключающаяся в усилении и ограничении полосы частот;4) формирование в цифровом виде первичных отсчетов амплитуды сигнала V (хп пропорциональных оптической плотности входного изображения;5) формирование в цифровом виде отсчетов координат положения входного изображения X, у. ;6) передача полученных цифровых отсчетов амплитуды сигнала и координат в вычислительное устройство.

Структурная схема предлагаемого денситометра представлена на рис. 1.10. Входящие в нее узлы позволяют реализовать всю приведенную последовательность преобразования входной информации.

Денситометр состоит из следующих основных узлов:I) системычформирования изображения, выполняющей операцию переноса изображения со снимка на рабочую плоскость фотоэлектрического преобразователя и состоящей из осветителя I, предметногоУ г.3 49 10 /3 8 /1 i к11 11 ЭВМсо соРис. 1.10. Структурная схема автоматического скашруицегоденситометрастола 2 с носителем изображения 3 и оптической системы 4;2) датчика первичных отсчетов, осуществляющего фотоэлектрическое преобразование сформированного на его входе оптического изображения в одномерную последовательность отсчетов, предварительную обработку дискретизированного сигнала и фюрмирование в цифровом виде отсчетов амплитуды сигнала, пропорциональной оптической плотности и состоящего из механизма перемещения предметного стола 5, фотоэлектрического преобразователя 6 с блоком питания 7 и генератором развертки 8, усилителя 9 и логарифмического аналого-цифрового преобразователя 10 (ЛА1Щ);3) узла формирования отсчетов координат, выполняющего преобразование. величины перемещения носителя информации относительно оси оптической системы в цифровые отсчеты и содержащего блок измерения координат II и цифровой преобразователь 12;4) узла сопряжения 13, обеспечивающего передачу полученных отсчетов в вычислительное устройство;5) узла управления 14, вырабатывающего сигналы, необходимые для управления электронной и механической разверток логарифмическим аналого-цифровым преобразователем, цифровым преобразователем и узлом сопряжения.

Решение задачи по разработке денситометра для радиографии предусматривает проведение исследований возникающих погрешностей, создание методики и аппаратуры борьбы с последними и изготовление экспериментального образщ.

ВЫВОДЫ- I. В настоящее время задача автоматизации дешифрирования радиографических снимков относится к числу актуальных. Основными причинами, побуждающими решать эту задачу, являются возросшиетребования к точности измерения параметров дефектов и увеличивающийся объем контроля. Аппаратурной базой для автоматизации дешифрирования может служить сканирующий денситометр, сопряженный с ЭВМ.

2. Исходя из требований, выдвигаемых к такой аппаратуре, денситометр должен обеспечивать преобразование радиографического изображения в диапазоне плотностей от 1.2 до 4.0 при шаге дискретизации 0.06. 0.1 мм и шаге квантования амплитуды 0.02 путемпоследовательного считывания разноразмерных участков в рабочемрполе 300 х 400 мм за время не более 240 с. С помощью известных сканирующих денситометров обеспечить перечисленные требования невозможно. Необходима разработка специализированного прибора.

3. В качестве базовой модели сканирующего денситометра может служить комбинированная система, обеспечивающая преобразование оптической плотности локальных участков изображения с помощью телевизионной камеры на диссекторе, причем установка этих участков производится с помощью управляемой плоскостной электромеханической развертки. Для реализации такой системы необходимо изыскать методы существенного улучшения метрологических характеристик по измерению оптической плотности и координат выбранных узлов комбинированной системы. Исследование этих вопросов состав-.ляет содержание настоящей работы.

АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ДЕНСИТОМЕТРА ДЛЯ РАДИОГРАФИИ 2.1. Классификация погрешностейАнализ структурной схемы денситометра (см. рис. 1.10) дает возможность установить основные источники погрешностей.

Часть из них возникает в системе формирования изображения. Основную роль играет неравномерность светового потока, создаваемого осветителем в плоскости снимка, его флуктуации, а также неравномерность прозрачности, дисторсия, ограниченная разрешающая способность оптической системы и шум среды, в которой производится перенос изображения.

Источниками ошибок являются также узлы датчика первичных отсчетов. Здесь наибольшее влияние оказывают шумы и неравномерность чувствительности фотоэлектрического преобразователя ФЭП, временная нестабильность его параметров, координатные искажения, вызванные неидеальностью генератора развертки и отклоняющих узлов ФЭП*механизма перемещения и ошибки дискретизации и квантования. Часть полезной информации теряется в процессе получения цифровых кодов первичных отсчетов.

При исследовании искажений денситометра их удобно разделить на амплитудные, координатные и пространственно-частотные [22]. Все они имеют либо систематический, либо случайный характер.

Результаты предварительного анализа погрешностей измерения характеристик изображения рассматриваемым денситометром приведены в табл. 2.1, табл. 2.2 и табл. 2.3.

Имеющиеся публикации по вопросам изучения искажений, возникающих в тракте преобразования сигнала, бедны и разбросаны по многочисленным источникам, тематически не связанным между собой.

Таблица 2.1АМПЛИТУДНЫЕ ПОГРЕШНОСТИИсточник погрешности Вдд систематических погрешностей Вдд случайных погрешностейСистема формирова- Неравномерность Загрязнение оптичесния изображения прозрачности оп- кой системытической системы Шумы средыНеравномерность Нестабильностьхарактеристики осветителя.излучения осве- Шумы осветителятителя Дэтчик первичных Искажения контрас- Щумы ФЭПотсчетов та изображения Нелинейность све- Шумы усилителятовой характеристики ФЭП Щумы квантованияНеравномерность Нестабильность ФЭПчувствительности ФЭП НестабильностьНелинейность усилителя Нелинейность усилителя Нестабильность ЛАЦПЛАЦП Система формирова- Искажения ПЧХ опти- ния изображения и ческой системы датчик первичных отсчетов Искажения ПЧХ ФЭП Нестабильность ПЧХ ФЭПТаблица 2.2КООРДИНАТНЫЕ ПОГРЕШНОСТИИсточник погрешностей Вцд систематических погрешностей Вид случайных погрешностейСистема формирования изображения Проективные погрешности Дисторсия оптической системы Шумы среды Температурные изменения положения датчика Посторонние вибрацииДатчик первичных отсчетов Дисторсия секции переноса и ФОС ФЭП Нелинейность отклонения ФЭП Погрешности механизма перемещения Нестабильность развертки. Нестабильность питания ФЭП Шумы дискретизации Гистерезис отклоняющей системы ФЭП Внешние поля. Люф т механизма перемещенияТаблица 2.3 ПРОСТРАНСТВЕННСЯАСТОТНЫЕ ПОГРЕШНОСТИИсточник погрешностей Вид погрешностейСистема формирования изобра- Низкочастотная фильтрация вжения оптической системеРассеяние в средеДатчик первичных отсчетов Низкочастотная фильтрация в секции переноса ФЭП Фильтрация в усилителе Низкочастотная фильтрация из-за конечной апертуры ФЭП Фильтрация из-за рассеяния в планшайбе ФЭПВ этих работах рассматриваются некоторые точностные характеристики отдельных узлов устройств преобразования изображений в электрический сигнал, приведенные данные не обладают достаточной для проведения разработки денситометра полнотой изложения.

Для решения задачи проектирования устройств преобразования изображений необходимо систематизировать имеющиеся материалы по анализу различных видов погрешностей с денситометрических позиций, дополнить недостающей информацией и оценить влияние возникающих ошибок на результат измерения.

Перечисленные вопросы и являются предметом изучения в данном разделе.

2.2. Систематические амплитудные погрешностиЭти погрешности можно разделить на две группы. В первую группу входят ошибки измерения оптической плотности Ъ зависящие от координат входного изображения. Вторую группу составляют ошибки измерения параметра D не зависящие от координат исследуемого пространства.

2.2.1. Ошибки измерения первой группы определяются пространственно неинвариантными амплитудными искажениями. Можно выделить три из них. Одна обусловлена неравномерностью светового потока, создаваемого осветителем в плоскости носителя изображения. Другая связана с неравномерностью коэффициента пропускания оптической системы ОС, формирующей на фотокатоде диссектора оптическое изображение. Третья определяется пространственной неравномерностью чувствительности ФЭП и имеет наибольшую величину.

Рассмотрим неравномерность светового потока, создаваемого осветителем в плоскости носителя изображения.

Распределение потока в плоскости снимка есть функция, зависящая от размеров тела свечения источников света, относительногоотрасстояния между ними, расстоянияуплоскости носителя изображения, размещения и конфигурации источников света, а также конфигурации и размеров отражателей и.линзовых систем [54, 55, 56, 57]. Таким образом, распределение освещенности в плоскости пленки представляет собой двумерную функцию % (х,у) которую можно определить лишь для каждой конкретной конструкции осветителя [58]. Обычно зависимость Ф0 ™еет гладкий характер.

Искажения, вызванные неравномерностью коэффициента пропускания оптической системы Т^ достаточно хорошо,описываются косинусоидой вращения четвертой степени. Характер изменения этого коэффициента по полю изображения зависит главным образом от виньетирования наклонных лучков и изменения величины угла у между направлением от центра зрачка в данную точку предмета и оптической осью [54, 59] :(2.1)где - коэффициент виньетирования;rCjr=0 - коэффициент пропускания в центре изображения.

Из (2.1) следует, что наибольшее падение пропускания на краях изображения наблюдается у широкоугольных объективов. Поэтому при выборе оптической системы предпочтение еле,дует отдавать объективам с небольшими углами зрения. В некоторых объективах применяется "аберрационное виньетирование", благодаря которому удается получить изменение пропускания по полю, описывающееся следующими выражениями:= %=о cos3r>(2.2)илиV, = ^ «V. (2.3)При использовании таких объективов удается получить большую равномерность параметра.

В ФЭП с диссектором изображения неравномерность чувствительности обусловлена пространственной неоднородностью фотокатода и астигматизмом при смещении электронного изображения. Она описывается низкочастотной составляющей, абсолютная величина которой ( £ 50/0 дается в паспорте на каждый прибор, и высокочастотной компонентой (в виде темных или светлых пятен небольших размеров), обычно не превышающей 0.1 полезного сигнала.

Сигнал изображения £) на выходе оптико-электронного тракта, включающего осветитель, оптическую систему и ФЭП с чувствительностью может быть представлен в виде:= % (Х.у) *г « «Ф > (2.4)где <5 (х,у) - чувствительность ФЭП.

В этом выражении учитываются все источники систематической погрешности, зависящей от координат изображения.

2.2.2. Систематические погрешности второй группы определяются только нелинейными искажениями всего тракта преобразования изображения в электрический сигнал и не зависят от координат пространства изображения.

Одну из составляющих этой группы вызывают искажения передачи контраста изображения через оптический тракт и преобразования его в электронное изображение. Искажения контраста изображения возникают в линзовой системе и планшайбе диссектора в основном из-за зеркальных отражений на границах раздела сред, а также светорассеяния в массе стекла [60] из которого они выполнены. Светорассеянием в атмосфере ввиду малости расстояний и возможности пылезащиты оптического тракта можно пренебречь [61]. Влияние диффузного рассеяния и зеркальных отражений обычно проявляется в появлении широкого симметричного ореола вокруг ярко освещенного фрагмента изображения и локальных засветок и бликов световыха)6)Ц Рис. 2.1. Распределение неравномерности отсчетов оптичес-0 кой плотности по полю изображения256 х 256 элементов:а) в начале эксплуатации диссектора ЛИ612;б) после 500 часов работыпучков, характер которых зависит от конструкции преобразователя и используемой оптической системы [62]. Таким образом, изображение, образуемое объективом, никогда не будет иметь ту же контрастность, что и исходное. При этом, чем больше контрастность снимка, тем сильнее сказываются свойства оптической системы.

Величина рассеянного светового потока зависит от распределения яркости изображения, расстояния от центра объектива, максимальной яркости и контраста сцены, поэтому яркость изображения в каждой точке фотокатода будет искажена различным образом [63].

Обычно коэффициент светорассеяния для современных просветленных объективов не превышает 2.5. % [54]. Более точные оценки искажений формирования изображения на фотокатоде ФЭП.были получены автором экспериментальным путем. В поле зрения оптической системы помещался небольшой по размерам объект с И>3. Затем проводились измерения оптической плотности цдоль его центрального сечения для различных исходных средних уровней фона, получаемых с помощью нейтральных стекол.

Результаты эксперимента приведены на рис. 2.2. Кривые 1-3 соответствуют распределению оптической плотности вдоль центральной строки растра при различных уровнях фона, кривая 4 при помещении объекта непосредственно на планшайбу диссектора ЛИ-612, а кривая 5 - на стекловолоконную шайбу диссектора "0рфей-01". Полученные зависимости показывают, что наиболее значительные искажения контраста возникают в.линзовой системе объектива и в большей степени зависят от начального перепада яркости изображения.

Исходя из теоретических представлений, следовало бы ожидать незначительные искажения контраста в планшайбах, выполненных из стекловолокна. На практике- этого не наблюдается из-за неидеальности стекловолоконной оптики (кривая 5). Другая составляющая систематических погрешностей второй группы связана с нелинейностьюfJi240ZOO/60i2080hO40 Рис.

50 60 Ш 190 № Z<02.2. Распределение оптической плотности Afc в центральном сечении фотокатода диссекторов ЖТ& (I, 2, 3, 4) и "0рфей-01" (5):1 - для изображения объекта ( и 3) сосветофильтром HCI;2 - то же со светофильтром НС8;3 - то же со светофильтром НСЗ;4 - для изображения объекта, помещенногона фотокатод диссектора ЛИ612;5 - для изображения объекта, помещенногона фотокатод диссектора "Орфей-О!"мсветовой характеристики диссектора.

Световая характеристика диссектора определяет зависимость анодного тока Тл от освещенности, фотокатода Еф. При внешнем фотоаффекте фототок должен быть пропорционален освещенности фотокатода. Однако на практике обычно наблюдаются отклонения от пропорциональности, проявляющиеся особенно резко у сурьмяноцезиевых фотоэлементов с катодами на стекле, т.е. световая характеристика является зависимой от типа используемого в диссекторе фотокатода [64].

Отклонения от пропорциональности могут быть связаны с утомлением фотокатода, недостаточным вакуумом, появлением зарядов на поверхности стеклянной колбы, возникновении пространственного заряда в секции переноса. Пропорциональность может нарушаться и при электронном умножении из-за утомления эмиттеров последних каскадов умножителя, а также появлении пространственных зарядов в области этих каскадов и анода при больших токах. Последние эффекты сказываются при выходных токах, превышающих 0.4 мА [64]. При увеличении напряжения между последними динодами и анодом удается несколько увеличить выходной ток (до 2 мА.) [65] при котором начинают проявляться эти эффекты.

Так как изготовителем (по техническим условиям) не нормируется нелинейность световой характеристики, то с целью определе-,ния этого фотометрического параметра нами были снята световая характеристика диссектора ЛИ612. Проведенные многократные измерения показали, что отклонения от линейности носят систематический характер, их максимальная величина для выбранного типа диссектора не превышает 0.024 в диапазоне оптической плотности от 0 до 3 (рис. 2.3), т.е. АЯНЛ= 0.024.

Третья составляющая систематической погрешности, не зависящей от координат изображения, определяется нелинейностью усили4 Л,Рис. 2.3. Систематическая погрешность измерения оптической плотности, обусловленная нелинейностью световой характеристики диссекторательного тракта, осуществляющего согласование выходного сопротивления диссектора с выходным сопротивлением логарифмического аналого-цифрового преобразователя ЛАЦП (рис. 2.4). Обычно усилительный тракт выполняется на операционных усилителях, коэффициент нелинейных искажений которых при ЮО/о обратной связи не превышает 0.05/ь [66]. Эта величина в пересчете в оптическую плотность составит 0.00022, и является очень малой по сравнению с нелинейностью световой характеристики диссектора, следовательно, ею можно пренебречь.

Еще одна составляющая амплитудной систематической погрешности определяется отклонением от логарифмической зависимости характеристики—-. преобразования сигнал-код а нал ог о-цифрового преобразователя.

Структурная схема ЖЦП (рис. 2.5) состоит из п усилителей со взвешенными коэффициентами усиления, определяемыми соотношениями резисторов Rii и R2L. Коэффициент передачи такого функционального преобразователя изменяется с помощью управляемых регистром поразрядного приближения РПП и компаратором ключей S2.9Sn. Принцип работы преобразователя основан на последовательном подборе коэффициента передачи набора эталонных усилителей таким образом, чтобы входной сигнал Uвк прошедший через эти усилители, достиг величины опорного Uon. В момент равенства выходного напряжения функционального преобразователя и опорного напряжения код, содержащийся в РПП, будет пропорционален логарифму отношения Uоп / Ugx.

2.3. Случайные погрешностиРассмотрим ошибки измерения амплитуды сигнала, имеющие случайный характер. Эти погрешности могут включать как низкочастотную, так и высокочастотную составляющие.

Под низкочастотной составляющей понимают такие ошибки, интервал корреляции которых намного больше времени измерения одного отсчета.

2.3.1. К низкочастотным погрешностям можно отнести ошибки измерения, вызываемые нестабильностью осветителя, ФЭП, усилителя и ЛАЦП.

Обычно для осветителей выбирают лампы накаливания, у которых в световом потоке отсутствуют высокочастотные флуктуации. Низкочастотные флуктуации светового потока определяются нестабильностью источника питания, а также изменением светового потока в процессе эксплуатации за счет старения.

Оценим влияние изменений U0CB на выходной ток Од диссектора полагая, что С7(Ф) -Ф0 и ли/и осв "0.001. При этом получаемАЭ(Ф) АФ AU= 2.63 77— = 0.00263,J$ и ОСВсравнительно небольшую величину.

Наиболее значительный вклад в низкочастотную составляющую случайной погрешности вносит фотоэлектрический преобразователь (ФЭП).

В частности, следуя формуле (2.14), для нестабильности AUg / Щ = 0.001, п-1Ч получаемAU(Ug)-= 0.0141,а исходя из экспериментально полученной зависимости -ом.

Кроме того, на величину выходного тока диссектора влияют колебания ускоряющего напряжения секции переноса и тока фокусировки. Это связано с тем, что при изменениях электрического и магнитного поля в секции переноса изменяются размеры растра, а вместе с ним и эффективный диаметр считывающей апертуры.

Действительно, выражение для коэффициента увеличения секции переноса имеет вид [36]Lx(0) / <Р(0) 'аКФ)-0,15ъ f-zV а)iUccS UoctAimZ?-0.15Ь)Рис. 2.6. Зависимости относительного изменения выходно го тока от колебаний напряжений питания осветителя (а) и динодов (б). Цифрой I обозначена теоретическая зависимость, а цифрой 2 -экспериментальнаяйЦдин Наингде Lx(0) - размер изображения в плоскости фотокатода; Lx -то же в плоскости вырезывающей диафрагмы; <Р(0) - начальный потенциал электронов; потенциал электрического поля в плоскости диафрагмы.

При нестабильности AUa /Ua -0.001 по формуле (2.18) игле ем AJ(Ua)/Jf - 0.001 , а в результате эксперимента 0.0016.

С другой стороны, размер изображения по одной из координат можно представить в виде зависимости от фокусирующего тока Jq [72] :6М Hp Л -jSfA'jcos %рR/jJtpNv > (2Л9)где оA ;j3f,X'; R и - величины, определяемые размерами отклоняющей системы; Цр - напряженность отклоняющего магнитного поля; Мф - число витков фокусирующей катушки.

Выразив LK через диаметр считывающей апертуры d и приняв j (Ф) = £ф МФ, подставим полученное выражение в (2.17):Ц0,96 Up (ocfA -fijXf COS2 %р % = **М<Р N% > (2.20)где А/ - коэффициент усиления ВЭУ;Sep - чувствительность фотокатода; ф - световой поток.

Продифференцируем выражение (2.20) по Jcp определим относительное изменение выходного тою от изменений фокусирующего:A3 (Jcp) 2 A J<pJg J9> ' (2.21)На рис. 2.76 показаны экспериментальная 2 и рассчитанная / по формуле (2.21) зависимости относительного изменения выходного тою диссектора от колебаний фокусирующего.

С течением времени характеристики и параметры диссектора могут изменяться. Изменения бывают частично необратимыми, а частично возникают в процессе работы и исчезают через некоторое время после выключения [64]. Старение (необратимое изменение чувствительности диссектора) связано главным образом с влиянием остаточных газов на фотоэмиссионные свойства катода и вторичную эмиссию эмиттеров. Уменьшение чувствительности может продолжаться длительное время и достигать 20.50$.

В конструкциях обычных диссекторов фотокатод и ускоряющий электрод образуют собирательную линзу для положительных ионов, летящих на катод. Благодаря этому на фотокатоде в результате бомбардировки положительными ионами образуется ионное пятно, проявляющееся в уменьшении чувствительности в центральной области фотокатода.оtcа)0,75йЛ0,25 Л 4 / ^ S)О М 6Ь 96 т /60 191 т 256Рис. 2.8. Зависимости относительного изменения выходного тока от температуры (а) и относительного изменения чувствительности Хб) диссекторов ЛИ605-1 (кривые 1,3) и ЛИ612 (кривые 2,4) в начале эксплуатации (кривые I, 2). после 50 часов работы (3) и 500 часов работы (4)А/кВ конструкцию современных диссекторов (ЛИ612) введена при-фотокатодная сетка. Такая конструкция имеет преимущества перед обычной, так как ее секция переноса не является собирательной •линзой для положительных ионов [74, 75] засев фотокатода ионами осуществляется более равномерно.

Нами были исследованы изменения чувствительности фотокатода в процессе эксплуатации для обычного диссектора трша ЛИ605-1 и диссектора с прифотокатодной сеткой типа ЛИ612.

На рис. 2.86 представлены зависимости относительного изменения чувствительности фотокатода вдоль строки, проходящей через электронно-оптическую ось диссектора. Кривые I и 2 соответствуют распределению чувствительности фотокатодов вдоль центральной строки в начале эксплуатации для диссекторов M605-I и Ж612 соответственно. Кривая 3 снята после 50 часов эксплуатации диссектора ЛИ605-1 при средней освещенности 150 лк, а кривая 4 - после 500 часов эксплуатации диссектора ЛИ612 при освещенности 1500 лк.

Из проведенных экспериментов становится ясным, что диссекторы с прифотокатодной сеткой являются более долговечными и в конце срока службы имеют более гладкий характер неравномерности чувствительности по полю изображения. Величина этой неравномерности может достигать 50.60$.

Нами была также исследована нестабильность, связанная с восстановлением чувствительности диссектора после выключения питания и*прекращения засветки фотокатода. Эксперимент проводился с диссектором ЛИ612, который находился в рабочем режиме в течение 8 часов в сутки, остальное время он не использовался. Полученные в результате исследования кривые приведены на рис. 2.9. Они показывают, что нестабильность чувствительности современного диссектора, вызываемая обратимой усталостью, не превышает 3%.

Полагая, что фотокатод имеет после утомления спектральную характеристику S2 (А) получим выражение для относительного изменения выходного тока диссектора, определяемого изменениемспектральной характеристики чувствительности фотокатода:f фм T(v[sf m-sz СЛ)]С/АAJJ ^VWcWStMdX ' (2-23)На рис. 2.10 приведены графики относительного распределения спектральной чувствительности фотокатода ( I, 2) спектральной плотности светового потока (3) и спектрального коэффициента пропускания оптической системы (4). Зависимости I и 2 соответствуют спектральной чувствительности сурьмяно-цезиевого фотокатода (диссектор ЛИ604) до и после утомления соответственно [64] Кривая 3 соответствует спектральной плотности светового потока вольфрамового источника света [61] а кривая 4 - спектральному коэффициенту пропускания фотографического объектива [54, 76].

Приближенный графоаналитический расчет, проведенный по формуле (2.23), дает величину относительной нестабильности выходногоAl(t)I10 0,95 0,9 0»S 0,fill,75в12/62024Рис. 2.9. Зависимость изменения выходного тока диссектора ЛИ612 от времени работы в прерывистом режиме (8 час.-работа, 16 час.-перерыв)т-мрм0,75050,26О0,30,350,40,45 А А V 0,50,55OJbAmРис. 2.10. Графики относительного распределения спектральной чувствительности фотокатода 5/л) и зг (Л) - I и 2. спектральной плотности светового потока - 3, спектрального коэффициента пропускания оптическойсистемыос(Л) - 4тою A J/J - 7. Ц% в диапазоне длин волн от Ai= 0.3 мкм до Аг = 0.7 мкм при длительном утомлении фотокатода диссектора.

Значительный вклад в случайную низкочастотную погрешность преобразования светового потока в электрический сдана,л может вносить усилитель выходного сигнала диссектора. Обычно для этой цеди используются усилители, преобразующие выходной ток диссектора в напряжение. В силу неидеальности элементов реальные усилители преобразуют ток в напряжение с некоторой ошибкой. Эта ошибка определяется колебаниями температуры окружающей среды, а также изменением напряжения питающих напряжений.

Наибольший вклад в погрешность вносит дрейф напряжения смещения усилителя.

Рассмотрим еще одну составляющую случайной погрешности, вызываемую нестабильностью элементов и узлов логарифмического аналого-цифрового преобразователя ЛАЦП.

Наиболее оптимальной по быстродействию и аппаратурным затратам нам представляется структура ЛАЦП, приведенная на рис. 2.5 и основанная на последовательном умножении входного сигнала набором усилителей с эталонными коэффициентами, реализующими функцию преобразования входного сигнала в цифровой код, описывающуюся выражением (2.7). Погрешность преобразования такой схемы определяется неидеальностью усилительных элементов и компаратора. Эта погрешность зависит от нестабильности коэффициента передачи усилителей, дрейфа выходного сигнала в результате изменений температуры окружающей среды и дрейфа порога срабатывания кошаратора.

Для оценки влияния погрешностей различных элементов преобразователя на результат измерения используем выражения (2.7 и 2.9).

Нестабильность коэффициентов передачи усилительных звеньев ЛАЦП вызывает ошибки преобразования, описываемые выражением (2.9). При достаточной стабилизации коэффициентов Кп .Ki эти ошибки можно свести к минимуму. Например, полагая АКп мс Mfполучаем ANn - 0.74, т.е. максимальная ошибка не превышаетшага квантования оптической плотности.

Действительно, для дисперсии флуктуации интенсивности излучения (7^ при однородной турбулентной атмосфере на трассе длиной £ в случае приема излучения сиз темой с мальм входным зрачком справедливо выражение [61J :2где с - структурная постоянная туроулентности показателя преломления;„ ZTLК=. -^г- - волновое число.

При средней турбулентности (* м'^2) и среднейдлине волны излучения (Л= 0.Ч-406м) на трассе длиной I м полу2 6чим весьма малую величину дисперсии (Тм -0,49-40'Щумы осветителя не имеют высокочастотную составляющую, если в качестве источника света используются лампы накаливания, обладающие значительной инерционностью. Постоянная времени изменения ■ температуры тела накала обычно составляет десятки и даже сотни миллисекунд, что значительно превышает время измерения.

Основной вклад в высокочастотную случайную погрешность измерения оптической плотности изображения вносят шумы фотоэлектрического преобразователя. Источники внутренних электрических шумов, возникающих в ФЭП с внешним фотоэффектом и электронным умножением, достаточно хорошо изучены и широко освещены в работах [64, 78, 79]. Не вдаваясь в подробности, отметим только, что при значительных уровнях освещенности основную роль играет шум дробового эффекта, а всеми остальными источниками шумов можно пренебречь,Отношение сигнал/шум диссектора для этого случая определяется следующим выражением [73] :у=■ срFS(2.37)гей^а+в) ?где <5ср - чувствительность фотокатода; Е - освещенность фотокатода;S - площадь вырезывающего отверстия, отнесенного к фотокатоду; е - заряд электрона; Л/ - полоса рабочих частот;В - коэффициент, учитывающий вклад.дробового шума элементов умножителя в общий шумовой ток (обычно 0.5. 1.5).

Таблица 2.4ЗАВИСИМОСТЬ У = /(£)£ лк 8 27 80 267 800 2667 8000 26667Тр 22.4 40.8 70.7 129 223.6 408 707 1290% 22 41 72 128 225 410 701 1300Из приведенной таблицы следует, что при создании соответствующей освещенности на фотокатоде диссектора можно получить практически любое наперед заданное отношение сигнал/шум на еговыходе и обеспечить тем самым необходимые параметры денситометра.

Рассмотрим теперь шумы усилителя (см. рис. 2.4), подключенного к выходу диссектора. Ввиду того, что диапазон изменения выходного тока диссектора в зависимости от оптической плотности изображения находится в пределах от J^min=0.33 мкА до =0.33 мА, усилитель должен иметь весьма малые собственные входные токи ( Звх << 0.3 мкА). Этим требованиям удовлетворяют усилители с полевыми транзисторами на входе.

Анализ шумовых характеристик таких схем достаточно полно изложен в [66, 77, 80].

Определим эквивалентный шум, приведенный ко входу преобразователя (см. рис. 2.5).

Реальные усилители имеют среднеквадратичное значение шумового напряжения, приведенного ко входу, определяемое выражением (2.39).

Произведем оценку влияния входных шумов на результат преобразования, осуществляемого.логарифмическим аналого-цифровым преобразователем.

Любой нелинейный квантователь можно представить в виде нелинейного преобразователя входного сигнала и равномерного квантователя [81]. В данном случае входной сигнал сначала подвергается нелинейному преобразованию (логарифмированию), а затем равномерно квантуется.

Для идеального линейного квантователя с равномерной шкалой шум квантования оценивается с помощью выражения [22] :Л-2 = JL/2 ' (2.47)где /г - шаг квантования.

Это выражение определяет вероятность квантования с точностью до ± nh. интервалов.

Так как при оценке шумов электрического тракта все наши рассуждения основывались на гипотезе о том, что они распределены по.логарифмически-нормальному закону, то необходимо произвести проверку данного предположения.

Как было уже показано, логарифмически-нормальному закону на входе логарифмического преобразователя должен соответствовать нормальный закон распределения выходной величины.

С целью проверки того, что случайная выходная величина удовлетворяет нормальному закону распределения, нами были экспериментально получены статистики распределения отсчетов ЛАЦП для трех различных средних уровней входного сигнала. Гипотеза проверялась на основе критерия согласия f?. Экспериментальные данные и результаты расчетов приведены в табл. 2.5, 2.6 и 2.7.

Из этих таблиц следует, что ассимтотическое распределение X обладает m-(K-1)-CS-1)-H степенями свободы, критерийX2 не превышает 7.719. Для уровня значимости = 0.05 из2 2.таблицы распределения имеем ]С - 9.488. Так как полученная нами величина / меньше, то гипотеза о нормальном распределении отсчетов на выходе ЛАЦП не противоречит экспериментальному материалу.

В заключении необходимо отметить, что высокочастотные ошибки могут быть уменьшены до требуемого уровня при условии обеспечения достаточной освещенности фотокатода.

Таблица 2.5 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОТСЧЕТОВ ЛАЦП ДЛЯ Мср =//<?Номер интервала N (D) Число отсчетов Функция распределения. »* t 46 209 221 0.6547 4818 4814 0.00348 9652 9508 0.3149 1750 1809 2.3850 45 33 4.362 16384 16385 7.703Таблица 2.6РАСПРВДЕЛВНИЕ ОТСЧЕТОВ ЛАЦП ДЛЯ = №Номер интервала Число отсчетов Xi функция распределения Wi /114 78 69 I.I7118 2325 2329 0.002122 9256 9314 0.36126 4500 4422 1.38130 225 249 2.312 16384 16383 5 • 222Таблица 2.7 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОТСЧЕТОВ ЛАЩ ДЛЯ Ncp = 200Номер интервала N(D) Число отсчетов Ч функция распределения X2, 184 147 170 3.214192 4070 3987 1.686200 9647 9723 0.616208 2445 2442 0.003216 75 63 2.202 16384 16385 7.7192.4. Координатные погрешностиПогрешности измерения координат положения считывающей апертуры носят как систематический, так и случайный характер.

2.4.1. Систематические погрешности возникают в системе формирования изображения за счет проективных искажений оптической системы, а также ее дисторсии. Проективные искажения появляются при нарушении параллельности плоскости носителя изображения, фокальной плоскости оптической системы и плоскости фотокатода диссектора, что приводит к отклонению от пропорциональной зависимости между исходными координатами X, ^ и координатами в плоскости фотокатода х1, Ц-,.

Нелинейное преобразование координат из-за дисторсии оптической системы имеет вид [22] :где К - коэффициент увеличения оптической системы;А о v v оА - дисторсионныи коэгасоициент, определяемым параметрами оптической системы.

Дисторсия обычных объективов составляет величину порядка 30 мкм [83].

Систематические погрешности возникают также и при фотоэлектрическом преобразовании в датчике первичных отсчетов из-за дис-торсии секции переноса диссектора и системы отклонения, нелинейности характеристик магнитопровода отклоняющей системы вихревых токов в магнитопроводе, экранах и других проводящих деталях,окружающих диссектор, нелинейности генератора развертывающих токов [22].

Координатные погрешности за счет электронно-оптической дис-торсии носят достаточно гладкий характер и представляются обычно. в виде разностей Дх (Х} у) и А у (Х,у) мецду координатами X у и К1 соответствующими идеальной и реальной осевым траекториям лучка электронов в области вырезывающего отверстия диссектора. Зависимость функций Ах(х>у) и Ду (х>у) от параметров фокусирующе-отклоняющей системы и трубки исследовалась различными авторами [24, 72, 74]. В [22] показано, что распределение координатных ошибок, вызванных электронно-оптическими дисторсия-ми, может быть аппроксимировано по полю изображения полиномами по степеням координат X и у для.любых трубок.

Коэффициенты при членах полинома с нечетными степенями определяют симметричные относительно плоскостей отклонения искажения, а при членах с четными степенями - несимметричные. Так как причиной несимметричных искажений являются технологические погрешности изготовления, сборки и юстировки фокусхфующе-отклоняющей системы, то соответствующие коэффициенты существенно различны для каждого конкретного комплекта "трубка-ФОС". В то же время коэффициенты при членах с нечетными степенями близки для всех однотипных комплектов.

Кроме того,в датчиках с цифро - аналоговым управлением положением считывающей апертуры возникают систематические ошибки, постоянные для каждого кода и обусловленные ошибками в шкале разрядной сетки цифро-аналогового преобразователя [70]. Эти ошибки обычно относят к квазислучайным.

Систематические ошибки возникают также в результате отклонения считывающей апертуры из-за нелинейности генераторов отклоняющих токов [84, 85, 86] и зависят от схемы каждого конкретного генератора отклоняющих токов.

Систематические погрешности вносит и механизм перемещения носителя изображения. Например, для механизма перемещения типа "винт-гайка" существенной является кинематическая погрешность изготовления тягового винта [87]. Зависимость этой погрешности имеет достаточно гладкий характер и может быть учтена.

Все рассмотренные искажения приводят к нарушению линейной зависимости между базисами пространства входного изображения и эквивалентного ему пространства видеосигнала. Однако эти систематические ошибки являются обратными и могут быть учтены при обработке первичных отсчетов, например, на основании данных предварительной калибровки.

При совместном воздействии всех возмущений, искажающих геометрию передаваемого пространства, если они малы,4 т.е. нелинейные добавки существенно меньше масштабного коэффициента соответствующего линейного преобразования, что практически всегда выполняется [83, 86, 88] можно считать (с точностью доошибок высшего порядка малости), что и такие добавки, возникающие при каждом последующем преобразовании, суммируются [22]. Тогда выражения для преобразования координат могут быть записаны следующим образом:х1 = +Д1Х(Х,у) +Д2Х(Х,у)+&5Х(Х,у)] + йчХ(Х,у) ;(2.50)где Aj X (Х,у) и А1 у (Хуу) - искажения оптической системы;&гХ(Х,у) и А2 ty (Х>у) - электронно-оптические искажения;А5Х(Х,у) и /\ь у (х, у) - искажения отклонения;ДЧХ(Х, у) и &ч у (Х}у) - кинематическая погрешность.

На практике получить аналитические выражения для этих искажений в силу ряда причин не удается. Поэтому обычно для их оценки пользуются экспериментальными материалом. На рис. 2.Я представлено изображение испытательной таблицы, полученное при ее сканировании ФЭП, содержащим объектив "Юпитер-З".и диссектор ЛИ612. Нетрудно заметить, что максимальная ошибка по координате X достигает 1.2 мм, а по координате у - 0.8 мм. Полученные значения превышают допустимую ошибку измерения координат, обусловленную требованиями радиографического контроля.

2.4.2. Точность автоматических сканирующих денситометров ограничивается также случайными ошибками.

Случайные погрешности измерения координат возникают в системе формирования изображения из-за шумов среды, температурных изменений положения датчика и посторонних вибраций.

Как было показано выше, влияние шумов среда при конструировании денситометров можно не учитывать.

В датчиках с цифро-аналоговыми развертками при правильном выборе скорости развертки случайная ошибка установки координаты считывающей апертуры определяется кодами на входах ЦАЛ. Ошибки квантования при этом соответствуют весу младшего разряда [22].

Случайные ошибки при цифро-аналоговом отклонении возникаю? также из-за неоднозначности отклонения за счет гистерезиса магни-топровода. Величину этих ошибок для каддой точки растра невозможно предсказать.

Кроме того, на неоднозначность отклонения влияют вихретоковые процессы, возникающие в наружных экранах, магнитопроводе и других проводящих деталях, расположенных вблизи трубки, которые обычно приводят к увеличению этой неоднозначности [24, 25, 89].

Источником случайных ошибок являются также и генераторы отклоняющих токов, которые вносят низкочастотные ошибки из-за своей нестабильности и высокочастотные, вызванные соответствующим'! внутренними шумами. На точность позиционирования считывающей апертуры влияют дополнительные ошибки отклонения, возникающие из-за внешних магнитных полей.

Рассмотрим зависимость от времени электронно-оптической дис-торсии системы "диссектор-ФОС", которая возникает из-за нестабильности тока фокусирующей системы, нестабильности ускоряющего напряжения секции переноса изменения температуры окружающей среды и старения магнитных материалов и ряда других причин.

Наиболее нестабильны во времени составляющие, линейно зависящие от амплитуды токов развертки и фокусировки и ускорявшего потенциала. Остальные дисторсионные составляющие более стабильны во времени и изменится лишь в случае изменения распределения отклоняющего и фокусирующего полей вследствии изменения размеров деталей и характеристик материалов при флюктуациях температуры в процессе старения [22].

Низкочастотные изменения центровки растра, вызванные нестабильностью постоянной составляющей отклоняющего тока A J0 можно записать в виде:ALXU A Jo Lx Зр 9 (2.51)где Jр - размах отклоняющего тока;Lx - размах кадра. При AJ0/Jp = 0.001 имеем ALXU> /Lx = 0.001.

Некоторое расхождение экспериментальных и теоретических зависимостей —JL-F1(AJq3) и AQ=F2 (AJ<p) объясняется тем, Lxчто распределение напряженности фокусирующего магнитного поля вдоль оси трубки отлично от однородного.

Аналогичные результаты получены и в работе [90] в которой исследовались подобные зависимости для ФОС с короткой магнитной линзой, обладающей еще большей неоднородностью распределения Нщ, что определило еще большие расхождения экспериментальных и теоретических зависимостей.

Дисперсию высокочастотной погрешности измерения координат можно представить в виде суммы дисперсий различных ошибок<Ук + о* + <С * <гг2 + <г* + сг/„ + сгД, (2 64)где (Г/, <7/ 0;2ДЛ, (Г/ о£ СГ/„ 0]!„ дисперсии ошибок из-за колебаний температуры, вибраций, шумов ЦАП, гистерезиса отклоняющей системы, вихретоковых процессов, внешних магнитных полей и неточностей установки механизма электропривода соответственно.

В реальных условиях получить аналитические оценки всех составляющих этой погрешности не удается. Поэтому нами были проведены измерения суммарной ошибки Ск на созданном эксперимента льном образце денситометра. Из полученных статистических данных следует, что (Гк £ 0.5 hx » т.е. высокочастотные ошибки определения координат не превышают половины шага дискретизации изображения. Такая величина <УК вполне приемлема для рассматриваемых денситометров, что позволяет использовать последние в радиографии.

2.5. Пространственно-частотные погрешностиРассмотрим теперь амплитудные погрешности, связанные с искажениями пространственно-частотных характеристик (ПЧХ) оптической системы и фотоэлектрического преобразователя, несовершенство которых и определяет и эти искажения.

Функция передачи оптической системы зависит от дифракционных явлений на оправах линз и диафрагме, остаточных аберрационных погрешностей и светорассеяния [54].

Передаточная функция любой системы, в том числе и оптической, может быть представлена двумя характеристиками: ашлитуд но частотной и фазочастотЕЮЙ.

Амплитудная частотная характеристика (ЛЧХ) оптической системы оценивает влияние этой системы на интенсивность проходящей через нее световой энергии. С помощью этой характеристики устанавливается взаимосвязь между соотношениями интенсивностей исходного объекта и его изображения, причем эта взаимосвязь определяется в функции от пространственных частот, тлеющихся в изображаемом объекте.

Фазовая частотная характеристика (ФЧХ) определяет способность оптической систеш выдерживать взаимное расположение точек в изображении в соответствии с расположением идентичных точек в изображаемом объекте. При этом фазовый сдвиг координат точек получается за счет остаточных аберраций, присущих данной оптической системе, и зависит от пространственных частот изображения.

Известно, что влияние АХЧ на передачу изображения проявляется по всему полю изображения оптической системы, а ФЧХ - главным образом на краях поля. Поэтому ФЧХ для большинства объективов, кроме сверхсветосильных и сверхширокоугольных, принимается равной нулю [54, 61].

Таким образом, передаточная функция оптической системы принт.® ет вдд АЧХ и имеет название пространственно-частотной характеристики (ПЧХ). Введение понятия частоты для описания пространственных характеристик позволяет применить математический аппарат частотного анализа, в частности, теорию рядов и интегралов Фурье для объективной оценки качества оптического изображения и оптической системы.

Аналитический расчет пространственно-частотных характеристик достаточно сложен и требует применения электронно-вычислительной техники [61]. Поэтому.на практике обычно пользуются экспериментальными методами-[54 91].

Пространственно-частотная характеристика оптической системы является зависимостью передачи контраста изображения от пространственной частоты. Поскольку с ростом пространственной частоты контраст даже у идеальной оптической системы падает, то такую систему часто называют фильтром низких частот. Кроме того, ПЧХ оптической системы в ее рабочей зоне не одинакова. Так, на краях этой зоны наблюдается значительное снижение передаваемого контраста изображения, имеющего высокую пространственную частоту по сравнению с ее центральным участком. Современные объективы игле б т на краях рабочего поля разрешающую способность до 255.500.линий/мм [25].

Определим разрешающую способность, которую необходимо обеспечить при передаче изображения на фотокатод диссектора. Диссектор типа ЛИ612 имеет разрешающую способность на рабочем участке фо токатода равную/V - Nx% LX<pk 7 (2.65)где LxtpK - размер рабочего участка фотокатода;Nx - число элементов разложения вдоль координаты X.

При LxcpK - 17 мм и Nx = 256 получаем N^ = 15 линий/мм.

Эта величина намного меньше разрешающей способности существующихобъективов и поэтому в денситометрах на диссекторах данного типапри соответствующем подборе оптической системы пространственночастотные искажения системы формирования изображения можно не учиtтыва ть.

Наиболее значительные пространственно-частотные погрешности возникают в тракте фотоэлектрического "преобразования оптического изображения в электрический сигнал.

Эти погрешности вызываются аберрациями электронно-оптической системы диссектора, которая имеет обычно симметрию вращения и представляет собой секцию переноса электронного изображения, частично помещенную в поле отклоняющих ка тушек. Та гейм образом, развертывание электронного изображения в электронно-оптической системе (отклонение электронных пучков) осуществляется при наложении полей отклонения и фокусировки.

Аберрации электронно-оптической системы складываются из аберрации секции переноса и отклонения [74].

Аберрации секции переноса, влияющие на разрешающую способность диссектора, состоят из хроматических аберрации, возникающих из-за неодинаковой начальной энергии электронов, и аберраций третьего порядка, из которых наибольшее влияние на разрешения имеют кривизна поля и астигматизм.

Обычно для определения разрешающей способности вычисляют диаметр кружка рассеяния электронного луча для различных видов аберраций. Выражение для расчета разрешающей способности, связывающее число разрешаемых черных и белых линий NP и диаметр кружка рассеяния dXp представляется в виде [74] :NP = Рм » (2.66)где h - высота растра;р - модуляционная постоянная, определяемая глубиной модуляции и распределением тока в кружке.

Для хроматической аберрации диаметр кружка рассеяния определяется напряженностью электрического поля Е У фотокатода и вычисляется по фюрмуле:dxpС (2.67)где М1 - увеличение электронно-оптической системы; ё0 - начальная энергия электронов.

В приборах с прифотокатодной сеткой влияние сетки на разре-. тающую способность менее существенно по сравнению с хроматической аберрацией. Это связано с тем, что ухудшение вследствии влияния поля ячеек сетки компенсируются уменьшением диаметра кружка рассеяния cfKP. В таких приборах удается получить достаточно высокую разрешающую способность: до 90.лин/мм [92].

Аберрация, возникающие при магнитном отклонении в присутствии фокусирующего поля,расчетным путем определить весьма сложно из-за большого числа трудно определяемых параметров и из-за невозможности получения производных напряженности поля, практическое измерение которых с необходимой точностью затруднительно [72, 74] Поэтому при конструировании отклоняющих систем расчет не производится, а аберрации определяются экспериментальным путем, так смещения точки пересечения траектории в плоскости относительно той точки, где произошло бы пересечение при идеальном отклонении. Результаты измерения аберрации (астигматизм и кривизна поля), которые проявляются в нарушении формы и размеров сканирующей апертуры диссектора, приведены в работе [88]. Размер апертуры увеличивается по мере приближения к краям рабочей области фотокатода. Так, для диссектора ЛИ612 техническими условиями допускается падение разрешающей способности на граничных участках до 250 линий на диаметр, по сравнению с 300.линиями в центре. Такое разрешение практически является достаточным для использования диссектора этого типа в денситометре с числом элементов разложения по соответствующим координатам, равным 256.

Рассмотрим теперь влияние различных возмущающих факторов на диаметр считывающей апертуры da. Для этого воспользуемся полученным выше выражением (2.24), в которое подставим выражение для размера растра (2.27):d = Ml 6M W) co$ У CPa NxJWcdj R^JcpNv .(2.68)Диаметр считывающей апертуры зависит от потенциала ускоряющего электрического поля Ф (£l) секции переноса, отклоняющего тока Jp и фокусирующего тока. Из (2.68) нетрудно получить зависимость для относительного изменения диаметра считывающей апертуры от колебаний ускоряющего напряжения UQ тока развертки Jp и тока фокусировки J9 в следующем виде:Adg AUg } AJP s AJy dQ Ua Jp J? ' (2.69)На рис. 2.14 представлены теоретические и экспериментальные зависимости относительного изменения диаметра считывающей апертуры от колебаний ускоряющего напряжения и фокусирующего тока.

При обеспечении достаточно малых изменений A Ua/lJa AJp/Jp и AJcp / Jcp например, 0.001, pa счет дает следующую величину изменения диаметра апертуры: Ada /da - 0.003. Используя экспериментальные зависимости, получаем Ada /dQ = 0.0034. Эти величины достаточно малы, и поэтому случайными погрешностями можно пре небречь.

Таким образом,основным видом искажений ПЧХ диссектора являются систематические 4ошибки формирования размеров считывающей апертуры диссектора в зависимости от координат ее положения в рабочем поле. Диаметр апертуры диссектора ЛИ612 в центральной области фотокатода ф 25 мм составляет:dau 0.033 мм,аи> Ngu,а на краях/V — - О JС!акр - Т/--0.4 ММ id аAdadzЩ-m•Ofll0,025aXP1 S)Рис. 2.14. Теоретическая I и экспериментальная 2 ^ jj зависимости относительного изменения li2 диаметра апертуры от колебаний тока фокусировки Та; и ускоряющего напряжения (б")где Ифк - диаметр рабочей области фотокатода;Ncjn и Nqkp - разрешающая способность диссектора в центреи на краях соответственно.

ВЫВОДЫ1. На величину амплитудной погрешности денситометра наибольшее влияние оказывают систематические ошибки измерения, зависящие от координат пространства изображения и определяемые неравномерностью формирования осветителем светового потока, неравномерностью пропускания оптической системы и неравномерностью чувствительности диссектора в рабочем поле, которые могут достигать значений, равных 0.733 единиц оптической плотности. Несколько меньшее влияние на эту погрешность оказывают систематические ошибки, не зависящие от координат (не более 0.024). Кроме этого, большой уровень имеют низкочастотные случайные ошибки, достигающие 0.12 единиц оптической плотности.

2. Величина координатных погрешностей денситометра в основном определяется систематическими ошибками отклонения электронных пучков диссектора и не превышает 1.2 мм. Случайные ошибки незначительны.

3. Пространственно-частотные погрешности в значительной степени обусловлены неравномерностью разрешающей способности диссектора по полю изображения, изменяющейся от 300 линий в центре до 250 линий на краях.

4. Первоочередной задачей улучшения метрологических характеристик денситометра является борьба с перечисленными погрешностями.

МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБУЕМЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕНСИТОМЕТРА3.1. Общие вопросы увеличения точности измеренииМетоды, позволяющие получить высокую точность измерения оптической плотности и координат изображения, обычно делят на две группы: технологические и системные [22].

Первая группа предусматривает улучшение технологических характеристик используемых узлов и элементов (оптической системы,.диссектора и т.п.) за счет совершенствования их конструкции и технологии.

Вторая группа сводится к разработке таких принципов построения денситометров и алгоритмов их работы, для которых влияние различных собственных искажений факторов становится незначительным.

Обычно на практике используются и те, и другие методы, хотя иногда технологические возможности бывают весьма ограничены и экономически невыгодны. Поэтому системные методы получили в последнее время значительное распространение.

Все системные методы можно свести к двум: аппаратурной коррекции возникающих искажений и учету вызываемых этими искажениями ошибок.

Аппаратурная коррекция предусматривает управление узлами и элементами денситометров с целью минимизации влияния тех или иных искажений на результат измерений.

Учет ошибок состоит в том, что по искаженному изображению и известным по результатам калибровки распределениям систематических искажений вычисляются поправки к значениям полученных отсчетовили измеряемых величин, при этом полученные поправки применяются.либо при непосредственной коррекции первичных отсчетов,.либо используются в алгоритмах вычисления измеряемых величин.

Аппаратурная коррекция и учет ошибок возможны.лишь тогда, когда искажения постоянны на достаточно большом промежутке времени и предварительно измерены.

Общие принципы учета и коррекции ошибок заключаются в следующем [22] :результаты калибровки заносятся в запоминающее устройство;в соответствии с измеренным или заданным значением параметра, характеризующего искажения, и результатом калибровки вычис-.ляются значения корректирующего сигнала или поправки к результату измерения;вычисленные значения корректирующих сигналов подаются на исполнительные элементы, входящие в состав датчика, а поправки учитываются при вычислении значений измеряемых величин.

В этом случае точность коррекции и учета ограничена погрешностью аппроксимации при калибровке и ошибкой вычисления поправок. Во время коррекции возникает еще погрешность преобразования поправок в корректирующий сигнал и ошибка исполнительного устройства, а при учете - методическая ошибка, зависящая от способа введения поправки.

Способ технической реализации аппаратурной коррекции, его быстродействие, способ хранения результатов калибровки определяются в основном выбором того или иного варианта представления корректирующего сигнала.

Обычно корректирующий сигнал аппроксимируется двумерными полиномами по всему полю изображения или с разбиением поля изображения на ряд зон, внутри которых аппроксимирующие полиномы значительно упрощаются, а также табличным способом [24].

Наивысшая скорость определения поправок обеспечивается табличным способом [22]. Этот способ обеспечивает возможность формирования корректирующих сигналов практически.любой сложности, существенное упрощение калибровки, при которой можно ограничиваться только получением единичных отсчетов и не проводить трудоемкую обработку,и возможность непосредственного ввода результатов калибровки в запоминающее устройство,что создает хорошие предпосылки для достаточно частого проведения повторных калибровок.

Однако не все низкочастотные сцучайные искажения могут быть скорректированы таким способом. Поэтому на практике применяются и методы уменьшения влияния дестабилизирующих факторов, вызывающие искажения. Эти методы основываются либо на стабилизации самих факторов, либо на стабилизации выходных параметров датчика,.либо на совокупности и тех, и других мер.

Первые обычно используют частные петли отршздтельной обратной связи, которые охватывают только отдельные независимые друг от друга звенья датчика.

В методах стабилизации сигнал обратной связи снимается с выхода датчика и подается.либо на исполнительный элемент, корректирующий данный фактор,.либо в процессор, учитывающий изменения этого фактора. Обычно эти операции выполняются при прерывании рабочего режима на время калибровки или при использовании части изображения для введения эталонного сигнала. Период калибровки определяется интервалом корреляции соответствующих случайных величин и чаще всего измеряется экспериментальным путем [24].

Однако, все публикации по указанным методам увеличения точности измерения носят достаточно общий характер, в них практически отсутствуют материалы, связанные с оценкой возникающее в процессе коррекции ошибок. В сеязи с этим встает ряд задач, требующих своего решения яри выработке мер борьбы с погрешностями денситометра: выбор наиболее оптимальных методов и схем коррекции, позволяющих достичь ^ требуемых результатов применительно к каждой отдельной группе погрешностей, разработка методики оценки их точностных характеристик. Решению этих вопросов и посвящен данный раздел.

3.2. Коррекция амплитудных погрешностей денситометраКак было показано в предыдущем разделе, все амплитудные погрешности можно разбить на несколько групп, в рамках которых они воздействуют на выходной сигнал одинаковым образом, что позволяет производить коррекцию всей группы погрешностей одним методом и одним устройством.

К первой группе следует отнести систематические погрешности, возникающие из-за неравномерности светового потока, создаваемого осветителем, неравномерности пропускания оптической системы и неравномерности чувствительности ФЭП по полю изображения.

Во вторую группу входят погрешности, возникающие из-за нелинейности световой характеристики ФЭП, нелинейности усилительного тракта и тракта аналого-цифрового преобразования.

Третья группа охватывает погрешности из-за искажений контраста изображения, возникающих в оптической системе и фотоэлект-риче ском цреобраз ова теле.

Четвертая группа включает в себя случайные низкочастотные амплитудные погрешности, возникающие из-за нестабильности светового. потока осветителя, нестабильности выходного тока ФЭП, нестабильности усилительного тракта и аналого-цифрового преобразователя.

Пятая группа состоит из случайных высокочастотных погрешностей, вызываемых шумами ФЭП, шумами усилительного тракта и шумами квантования. К этой группе следует отнести также квазислучайную погрешность из-за нелинейности характеристики аналого-цифрового преобразования.

3.2.1. Рассмотрим способы коррекции амплитудных погрешностей первой группы и некоторые устройства, осуществляющие эти способы.

Большинство существующих способов и устройств коррекции основываются на учете ошибок [93.104] хотя имеется возможность воспользоваться и аппаратурными методами [22] например,путем введения корректирующего сигнала на электроды диссектора ФЭП.

Во всех указанных устройствах и способах в поле зрения ФЭП помещаются эталонные таблицы с оптической плотностью И = const соответствующие "белому" или "черному" фону изображения. С помощью корректируемого датчика получают выходной сигнал, соответствующий общей неравномерности системы. Этот выходной сигнал диск-ретизируется по точкам растра или аппроксимируется по нескольким зонам и преобразуется в цифровой код, который запоминается в блоке памяти, причем адресация осуществляется синхронно с разверткой изображения поэлементно или по группам. Таким образом, осуществляется калибровка системы.

Затем устройство переводится в рабочий режим. В поле зрения датчика ФЭП помещается изображение, подлежащее обмеру и обработке, и производится его сканирование. Полученный аналоговый или цифровой сигнал подвергается коррекции. Для этого одновременно со сканированием изображения из блока памяти извлекаются цифровые коды, соответствующие запомненной ранее ошибке или в каждой точке растра, или в каждой его зоне. Затем осуществляется преобразование цифрового сигнала в аналоговый, для аналоговых систем,и его интерполяция при записи ошибок по зонам. Полученный таким образом сигнал подается одновременно с сигналом изображения на схемы вычитания и умножения, с помощью которых и осуществляется учет ошибок как аддитивных,, так и мультипликативных.

В цифровых системах вычитание и перемножение сигнала ошибки с исходным сигналом может производиться цифровыми логическими схемами без промежуточного преобразования цифрового сигнала в аналоговый [97]. В этом случае учет ошибок осуществляется только цифровыми вычислительными средствами.

В общем виде выходной сигнал датчиков фотоэлектрического преобразователя может быть представлен следующим образом:и (/а, X, у) = им (х,у) R(x,Lj) + UQ (х,у), (3 л)где Um - мультипликативная составляющая неравномерности сигнала по полю изображения;R (х,ф - функция распределения яркости изображения по полю зрения;Uа (к>у) аддитивная составляющая неравномерности.

Обычно мультипликативная составляющая UM (х,у) обусловлена неравномерностью чувствительности датчика по полю из-за неравномерности светового потока осветителя, неравномерности коэффициента пропускания оптической системы и собственной неравномерности чувствительности ФЭП. Аддитивная составляющая UQ (х,у) возникает из-за неравномерности темнового сигнала датчика.

Поэтому все известные устройства и способы основаны на предварительном запоминании составляющих UM (*>$/) и Ця(х></) в памяти корректирующих устройств с последующим учетом этих ошибок в соответствии с выражением (3.1). Например, одни из первых систем коррекции сигнала учитывали только аддитивную составляющую неравномерности Uq [105] а после,дующие [95, 96, 97, 98, 106] - уже обе составляющие ошибки,и мультипликативную, и аддитивную.

В связи с тем, что- в фотоэлектрических преобразователях с диссектором темновая составляющая выходного сигнала имеет весьма малую величину, то адаптивной составляющей сигнала неравномерности иа(х.Уф можно пренебречь. Поэтому в дальнейшем нас будет интересовать только мультипликативная составляющая Un Сх,у) причем выражение для выходного сигнала датчика примет видИсходя из этого выражения, можно представить обобщенную структурную схему коррекции выходного сигнала (рис. 3.1), которая состоит из блока деленш I, блока памяти 2 и аналого-цифрового преобразователя 3.

Во время первого цикла на вход схемы подается выходной сигнал ФЭП, соответствующий оптической плотности Т\ = 0, при этом R (х, у) = 1. Мультипликативная составляющая неравномерности сигнала по всему полю изображения (в дальнейшем будем называть ее сигналом неравномерности) запоминается в блоке памяти, таким образом осуществляется калибровка устройства.

Затем схема переводится в рабочий режим, на ее вход подается сигнал, соответствующий помещенному в поле зрения изображению U ( R, х, у ). Одновременно со считыванием изображения производится извлечение из блока памяти Ш запомненного ранее сигнала неравномерности Uм (х, у) причем блок деления синхронно определяет отношение U (/?, х, у) / UM (х,у). Полученный выходной сигнал R(x,y) подается на АЦП для получения последовательности кодов, соответствующей распределению яркости по полю изображения N ( Rtxty).

В такой схеме запоминание сигнала неравномерности может осуществляться как аналоговыми блоками памяти [107] так и цифровыми, например [106].

Нами были исследованы обе эти возможности.

3.2.1.I. В первом случае в качестве запоминающего аналогового уала использовалась полутоновая запоминающая алектронно-.лучевая трубка с сеточным управлением и электрическим выходом ЛН-18.

Работа такой трубки основана на записи потенциального рельефа электронным.лучом в плоскости диэлектрической мишени и считывании этого рельефа лучом считывающего прожектора цутем его сеточной модуляции, что позволяет получить достаточно большое время хранения записанной информации (порядка десятков минут), которое ограничивается только процессом растекания заряда мишени.

Так как трубка представляет собой типичный электронно-%цуче-вой прибор с магнитным отклонением и электрической фокусировкой электронного луча, то в ней возникают различные искажения, связанные с процессами фокусировки и отклонения электронного.луча и формирования потенциального рельефа [108].

Это, в первую очередь, амплитудные искажения, обусловленные пространственной неравномерностью записанного потенциального рельефа и пространственной неравномерностью сеточной модуляции считывающего пучка, достигающей порядка 30$, а также нелинейными искажениями амплитуды входного сигнала, возникающими в процессе записи и считывания информации, нестабильность выходного сигнала и т.п.

В таких трубках возникают также, хотя и незначительные,координатные искажения выходного сигнала относительно базиса входного, которые для однопучевых приборов составляют 0.3.0.4$, что позволяет применять эти трубки в денситометрах с числом элементов разложения не более 256 х 256, так как в этом случае координатная ошибка не превысит шага дискретизации изображения.

Основным препятствием к использованию запоминающих электронРис. 3.1. Обобщенная структурная схема коррекциивыходного сигнала ФЭПРис. 3.2. Структурная схема аналогового блокапамятино^лучевых трубок в аналоговых высокоточных запоминающих устройствах являются амплитудные искажения выходного сигнала, возникающие в процессе запоминания и считывания изображения.

Автором предложено устройство, позволяющее значительно снизить нелинейные искажения [I09J. На рис. 3.2 представлена его структурная схема.

Устройство содержит запоминающую электронно-, лучевую трубку ЗЭЛТ I, блок питания 2, генератор развертки 3, узел фокусировки 4, усилитель сигнала записи 5, усилитель сигнала считывания 6, синхронизатор 7, усилитель сигнала мишени 8 и блок управления 9.

Уменьшения нелинейных искажений удается добиться путем введения отрицательной обратной связи по току сигнальной пластины ЗЭЛТ при записи на нее потенциального рельефа. Цепь отрицательной обратной связи образуется усилителем сигнала мишени 8, вход которого соединен с выходным электродом сигнальной пластины, а выход -с противофазным входом усилителя сигнала записи 5. Эффективность подавления указанных искажений достигается главным образом за счет увеличения коэффициента передачи узлов петли обратной связи (усилители 5 и 8).

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор I вырабатывает импульсы, необходимые для работы блока управления 9, который запускает блок развертки 3. При поступлении на блок управления команды на запись сигнала переключается питание электродов ЗЭЛТ, поступающее с блока 2. Записывающий.электронный луч разворачивается генератором развертки 3 по мишени и производит стирание предыдущей информации и подготовкучмишени к новой записи. По окончании стирания и подготовки блок управления переводит питание ЗЭЛТ в режим записи и подключает усилитель сигнала записи к модулятору ЗЭЛТ.

Усиленный в-блоке 5 сигнал модулирует ток электронного луча.

Промодулированный электронный.луч разворачивается блоком развертки по мишени и наносит потенциальный рельеф, пропорциональный входному сигналу. При нанесении потенциального рельефа на выводе подложки мишени возникает ток, пропорциональный глубине этого рельефа. Этот ток усиливается усилителем 8 и подается на противофазный вход усилителя сигнала записи, при этом замыкается цель отрицательной обратной связи по току. По окончании записи блок управления переключает питание ЗЭЛТ в режим считывания, отключает усилитель сигнала записи и подключает усилитель сигнала считывания.

Электронный луч вновь разворачивается блоком развертки по мишени и считывает записанный потенциальный рельеф. Возникающий на сигнальном выходе ЗЭЛТ ток,пропорциональный глубине записанного потенциального рельефа, усиливается усилителем сигнала считывания.

Глубина потенциального рельефа на мишени ЗЭЛТ может быть записана в следующем виде [108] :Ч* Uom =Т </м (Ь) где - текущий потенциал мишени;С/ом - начальный потенциал мишени; С - емкость элементарного участка мишени; Jm (t) - текущее значение плотности тока мишени.

Выразим jM (t) через ток, возникающий в подложке мишени:= >где S - площадь элементарного участка мишени.

Подставим (3.4) в (3.3). При этом получим:г г -пи„ U ом - с 5 •(3.4)(3.5)Из (3.5) видно, что глубина записанного потенциального рельефа пропорциональна току, протекающему в подло,же мишени.

Если охватить весь тракт отрицательной обратной связью по току, то можно значительно снизить величину нелинейных искажений jM(i) » а значит и искажений потенциального рельефа. В этом случае получим величину нелинейных искажений в виде:Л ■ = Д^МНО1+KfK2 ' (3.6)где ДLмно - величина нелинейных искажений тракта записи безобратной связи;К1 Кг - коэффициенты передачи тракта без обратной связи и с обратной связью соответственно.

Из этого выражения видно, что величина нелинейных искажений уменьшается в (l + K1Ki) раз.

На практике получить сколь угодно малую величину нелинейных искажений довольно трудно, так как она ограничивается нелинейностью вольтамперной характеристики секции считывания ЗЭЛТ.

Проведенные испытания шкета разработанного устройства показали, что нелинейные искажения для ЗЭЛТ типа ЛН-18, канал записи которой охвачен отрицательной обратной связью, составляют 5/з, вместо 30/о при ее отсутствии.

Уменьшением размеров растра на мишени ЗЭЛТ, а это возможно из-за запаса по разрешающей способности таких трубок, удается получить собственную неравномерность запоминающего устройства около 5-7$.

Время хранения записанной информации составило 10.15 мин. при уменьшении величины выходного сигнала на 10%.

Проведенные исследования показали пригодность ЗЭЛТ для применения в качестве запоминающего устройства схемы коррекции сигнала неравномерности телевизионного датчика (рис. 3.1). Однако,использование аппаратуры коррекции с блоком памяти на ЗЭЛТ в денситометрах на базе диссекторов оказалось нецелесообразным ввиду необходимости частых повторных калибровок аппаратуры,обусловленных малым временем хранения информации ЗЭЛТ. Так, например, интервал корреляции изменения -сигнала неравномерности ФЭП денситометра значительно превышает время хранения ЗЭЛТ и состав-,ляет несколько часов. В этом случае возникают значительные потери рабочего времени денситометров.

3.2.1.2. В большинстве известных систем коррекции сигнала телевизионного датчика используется цифровая память, так как она имеет практически неограниченное время хранения информации [95. 98, 106].

Нами предложена следующая схема устройства коррекции мультипликативной составляющей неравномерности выходного сигнала ФЭП (рис. 3.3) [ПО] обеспечивающая более высокую точность коррекции по сравнению с известными.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь I, блок цифровой памяти 2, строчный формирователь адреса 3, кадровый формирователь адреса 4, цифро-аналоговый преобразователь 5 и коммутатор аналогового сигнала 6.

В существующих схемах корректирующий сигнал подается на исполнительный узел, выполненный в вцде перемножащего блока. Такой блок при осуществлении коррекции вносит дополнительные погрешности.

С целью устранения этих погрешностей автором предлагается исключить из состава устройства указанный блок, а компенсацию ошибок осуществлять в АЦП путем подачи корректирующего сигнала на его вход вместо эталонного, что достигается соединением выхода. ЦАП через коммутатор 6 со входом эталонного сигнала АЦП.

Рассмотрим работу устройства.

Во время калибровки фотокатод ФЭП равномерно освещается ( Ю = 0). Полученный при сканировании сигнал неравномерности поступает на вход аналого-цифрового преобразователя I. В этом режиме на входы управления блока памяти 2 и коммутатора 6 подается сигнал, разрешающий запись данных и подключение эталонного источника ко входу АЦП. Строчный 3 и кадровый 4 формарователи адреса синхронно с разверткой изображения вырабатывают сигналы, поступающие на а,дресные входа строк и столбцов блока 2. Аналого-цифровой преобразователь вырабатывает цифровые эквиваленты сигнала неравномерности, которые по сигналу синхронизации с его выхода записываются в блок памяти. Таким образом, в результате калибровки* в блок цифровой памяти записывается сигнал неравномерности, соответствующий ее распределению по пошо изображения.

Затем устройство переводится в рабочий режим. Для этого в поле зрения помещается исследуемое изображение, а на управляющие входы блока 2 и коммутатора 6 подается сигнал, разрешающий считывание цифровой информации и подключающий выход ЦАП через коммутатор ко входу АЦП. Затем производится сканирование изображения и преобразование полученного от него сигнала в цифровой код аналого-цифровым преобразователем, одновременно с которым осуществ-.ляется извлечение из блока памяти цифрового эквивалента сигнала неравномерности, преобразование его в аналоговый сигнал цифро-аналоговым преобразователем и подача его на вход АЦП, в котором и выполняется коррекция цифрового кода в соответствии с изменением сигнала неравномерности.

Во время рабочего цикла в поле зрения датчика ФЭП помещается исследуемое изображение R (Х,у) ^ 0 при этом его выходной сигнал описывается выражением (3.8).

Одновременно со считыванием входного изображения R из блока цифровой памяти извлекается цифровой эквивалент сигнала неравномерности Цн^^у) » ПРИ этом цифро-аналоговый преобразователь осуществляет обратное преобразование и формирует сигнал:и1 (*,у) =—к в и«» (*>?) > (3>10)который! подается на вход аналого-цифрового преобразователя вместо эталонного сигнала. Теперь аналого-цифровой преобразователь выра-бнтывает цифровой эквивалент в виде:Из (3.II) видно, что цифровой эквивалент в этом случае пропорционален функции распределения яркости R (xty) и не содержитtoiSz3 -N г 6-/ ДзтЗаписьСчитШниеРис. 3.3. Структурная схема устройства коррекции мультипликативной составлящей сигнала неравномерностиHiО 32 64 96 fZ8 № <92. Ш 266Рис. 3.4. Распределение отсчетов АЦП при сканировании вдоль центральной строки до коррекции I и после коррекции 2 сигнала неравномерностиЛ4мультипликативной составшшцей сигнала неравномерности.

Таким образом, осуществление коррекции по предложенной схеме позволяет сократить аппаратные затраты (исключить блок деления) и соответственно повысить точность компенсации неравномерности сигнала.

На рис. 3.4 приведены экспериментальные зависимости выходного кода 8-разрядного АЦП от координаты х при сканировании вдоль центральной строки растра до коррекции I и после коррекции 2, производимой по предложенной схеме при табличном задании функции UMH. Из полученных результатов следует, что ошибка в этом еду чае не превышает А А/D = ± 1.

Оценим теперь случайные погрешности, возникающие при коррекции сигнала неравномерности таким у свойством, полагая при этом, что шум входного сигнала распределен по нормальному закону и практически не коррелирован.

К рассмотренным выше случайным погрешностям при аналого-цифровом преобразовании добавятся случайные погрешности цифро-аналогового преобразователя и случайные погрешности метода коррекции.

Рассмотрим случайные погрешности, возникающие при коррекции неравномерности таким методом для.линейного аналого-цифрового преобразования, приняв при этом, что шум на его входе нормален и аддитивен.

Воспользуемся при интегрировании тем, чтог W-2VU 1 /я у 4 Г. mftfX(3.14)где = 1Щ J е dt - функция ошибок.

Эталонный сигнал формируется в цифровом виде при калибровке датчика денситометра, запоминается в блоке памяти и извлекается из этого блота в рабочем режиме, подвергаясь нелинейному преобразованию в аналоговую форму. Будем считать, что при калибровке oLz = U3T <Т2 » О. Тогда погрешность измерения систематических искажений тракта денситометра определяется только случайными ошибками, возникающими в этом тракте.

Во время коррекции систематических искажений на вход ДАЛ подается дискретизированная функция, измеренная с ошибками, распределенными по нормальному закону. Для каждого отдельного отсчета ошибки измерения можно считать стационарным случайным процессом,Определим закон распределения случайной величины на выходе ЦАП, полагая, что преобразователь имеет функцию передачи у = тх • С помощью (2.44) находим выражение для дифференциального закона распределения, тлеющее вид (3.22), т.е. вновь получаем логарифмически нормальный закон. Это говорит о справедливости принятого при выводе (3.21) предположения.

На результат формирования эталонного сигнала оказывают влияние, кроме случайных ошибок калибровки и случайные погрешности цифро-аналогового преобразования (ГцАп. Поэтому дисперсия шума этого сигнала может быть представлена в виде:<Jp = О"? + СГцап •1 ЧА (3.29)Следовательно, параметр с/ распределения (3.28) может быть описан выражением:Of = 2 <Г* + <Г*.

4 (3.30)Обычно в реальной аппаратуре О"ЦАП <•< поэтому второе слагаемое можно не учитывать.

Таким образом, при выполнении коррекции систематических погрешностей дисперсия их случайных ошибок увеличивается в два раза как при линейном аналого-цифровом преобразовании, так и при логарифмическом.

Случайные ошибки калибровки С* можно в значительной мере уменьшить путем использования метода накопления. Этот метод предусматривает многократное повторение калибровочных операций, в результате чего входной сигнал возрастает в п раз ( п. - число калибровочных операций), а среднеквадратическое отклонение - в ]/п раз.

Особенно просто этот метод реализуется на запоминающих электронно-лучевых трубках [III] позволяющих производить накопление информации на своих мишенях непосредственно при выполнении операций записи.

При корректировании систематических погрешностей с помощью цифровых блоков и узлов процедуру накопления следует поручить вычислительному устройству, результаты ее можно хранить в памяти устройства коррекции денситометра.

Для достаточно больших п ошибки калибровки становятся значительно меньше 0} и выражение (3.30) принимает следующий вид:ai = •(3.31)Это значит, что погрешность устранения систематических искажений становится практически такой же, какой гложет быть случайная составляющая ошибок измерения у денситометров без корректирующих узлов.

3.2.2. ПереДцем теперь к рассмотрению коррекции систематиJ О (1ческих ошибок, вызванных нелинейностью световой характеристики ФЭП и нелинейностью электрического денситометра.

Для осуществления компенсации этих ошибок исходный сигнал следует пропустить через корректирующую систему, описываемую оператором реставрации [112] 3R :где SP - характеристика передачи видеодатчика.

В случае применения оптической корректирующей системы реализация реставрирующего оператора оказывается весьма затруднительной, а коррекция изображении, представленных в вдде аналоговых электрических сигналов или цифровых сигналов, осуществляется достаточно просто с помощью нелинейных усилителей, обычных арифметических устройств или постоянных запоминающих устройств, реализующих оператор реставрации с помощью таблиц соответствия.

Компенсация может быть осуществлена путем введения аналогового блока коррекции в тракт денситометра между ФЭП и АЦП или цифрового блока коррекции, подключенного к выходу АЦП.

Однако создание достаточно стабильных и легко перестраиваемых нелинейных усилителей вызывает значительные трудности, что ограничивает их применение для целей коррекции нелинейности вддео-датчика в системах повышенной точности.

На практике чаще используются цифровые схемы коррекции, которые позволяют проводить калибровочную процедуру достаточно оперативно.(3.32)Обычно калибровка осуществляется путем помещения в поле зрения ФЭП испытательной таблицы с полями известной плотности. При этом для каждого поля оптической плотности определяется двоичное число А/р. Определив ряд точек посредством измерения отдельных уровней оптической плотности,строят по ним гладкую кривую [112] :Q = } • (3.33)Искомые световые характеристики Q и Nn определенные через действительные и двоичные значения соответственно, имеют вид:г**д = пид/ П-Dmln"О NOmax fimax-Dm<n 'Отсюда получим выражения для скорректированных характеристик:' DmlпNd • (3.34)Нелинейность кривой # = построенной по точкам, ипогрешность квантования могут привести к тому, что некоторые уровни скорректированной шкалы оптической плотности не будут использоваться. Для минимизации этого эффекта обычно число уровней выходной шкалы выбирают меньше числа уровней входной шкалы. ЕщеЛ/одним возможным решением может быть добавление к псевдослучайного щума, что обеспечивает более равномерное заполнение уровней квантования. Последнее решение обычно используется в изображающих системах.

На рис. 3.6 представлена схема, реализующая методику коррекции нелинейности в цифровом виде.

Рис. 3.6. Схема коррекции неравномерности световой характеристикиЯминРис. 3.7. Световые характеристики телевизионного датчика.

1 - измеренная характеристика;2 - скорректированная характеристикаJВходной сигнал с выхода телевизионного датчика поступает на вход аналого-цифрового преобразователя I, который формирует двоичное число. Причем в режиме калибровки эти двоичные числа поступают в процессор 2, где вычисляется гладкая аналитическая кривая fl -= (j. [Nn]. Результаты вычисления поступают на вход программируемого цифрового функционального преобразователя информации 3, который запоминает полученную функцию !D - ^ [ Nj>].

В рабочем режиме двоичные числа с выхода АЦП поступают на вход преобразователя 3, который осуществляет их преобразование в соответствии с выражением (3.34)', после чего скорректированные двочиные числа поступают в процессор для последующей обработки.

Теория и принципы проектирования цифровых функциональных преобразователей ЦФПИ достаточно хорошо изложены в работе [II3J. Отметим только то, что в цифровых системах обычно используются функциональные преобразователи с кусочно-ступенчатым заданием функции преобразования, которая может быть воспроизведена табличными ЦФПИ, обладающими наибольшим быстродействием.

Разобьем измеряемый диапазон оптической плотности (рис.3.7) на А>-2п равноотстоящих точек. При этом шаг между ними составит:а. =О max ^minВ 2пЧ • (3.35)Известно, что минимальное значение модуля ошибки квантования соответствует ступенчатой аппроксимации с различными знаками[из] и равно:тахАА/п = YM »(3.36)где F(0) - измеренная световая характеристика.

Отсюда нетрудно получить необходимое число разрядов двоичного квантователя для скорректированной характеристики при заданной ошибке в еле,дующем виде:, Г F(0)]max-lF(O)Linп= Чг ШГа- ' (3'37)Определим необходимое число разрядов АЦП, обеспечивающее заданную ошибку квантования, при нелинейной световой характеристике датчика.

Для этого следует найти минимальное значение производной функции F' ( fl)min » а также величину производной измеренной характеристики F (О) и их отношение= - dF(H)dV = c/F(u)т F'WUn " dOctF(ti) dF(D) ' (3.38)Полагая в этом выражении dF CD) и d F (ft) равными шагу квантования, получаем:Л/где А^ и inN - шаги квантования скорректированных и измеренныхсветовых характеристик.

Число разрядов, на которое следует увеличить разрядность АЦП, находится по формуле:к > Род „ т - Cog Р f f32 (3.40)где Ic - ближайшее большее целое число.

В этом случае ошибка квантования не превысит наперед заданную.

Следует отметить, что предложенная схема позволяет производить коррекцию нелинейности световой характеристики, обусловленной различными факторами.

3.2.3. Погрешности третьей группы, возникающие из-за искажений контраста изображения в оптической системе и фотоэлектрическом преобразователе и вносимые в результат измерения., системными методами снизить не удается. Это связано с тем, что искаженияконтраста изображения зависят от содержания этого изображения. Так как содержание измеряемого изображения заранее неизвестно, то учесть и скорректировать такие погрешности практически невозможно.

Таким образом,снизить-погрешности этой группы можно только технологическими методами, которые предусматривают использование в оптической системе денситометров хорошо просветленной оптики и применение в телевизионном датчике диссекторов с малыми искажениями контраста изображения.

3.2.4. Рассмотрим теперь методы снижения погрешностей четвертой группы - низкочастотных случайных погрешностей.

Обычно низкочастотные случайные погрешности, возникающие из-за нестабильности осветителя, ФЭП, усилительного тракта и аналого-цифрового преобразователя,уменьшаются только технологическими методами, которые предусматривают создание высокостабильных узлов. Стоимость такой аппаратуры значительно увеличивается [13].

Поэтому целесообразно использовать для снижения этих погрешностей системные методы, что значительно уменьшит требования к стабильности тракта преобразования оптического изображения в цифровой сигнал.

Автором предложено устройство аппаратурной коррекции случайных низкочастотных амплитудных погрешностей [114] основанное на системном методе.

Это устройство (рис. 3.8) содержит источник света I (осветитель), узел крепления носителя изображения 2, объектив 3, телевизионный датчик 4, блок вычитания 5, аналого-цифровой преобразователь 6, блоки памяти 7 и 8, коммутаторы 9, 10 и II, одновибраторы 12 и 13, источники регулируемых напряжений 14, 15 и 16, синхроге-нератор 17, световод 18, экран 19 и схему "И" 20./5 — а —*— 16ы го ст>Рис. 3.8. Схема аппаратурной коррекции низкочастотных случайныхпогрешностейКоррекция достигается за счет периодического измерения как аддитивной, так и мультипликативной составляющей случайных ошибок и внесении полученных поправок в результат аналого-цифрового преобразования. Для этого в схему денситометра введены световод, передающий часть светового потока от осветителя на один из участков фотокатода диссектора, экран, закрывающий другой участок фотокатода, схемы, запоминающие амплитуды сигналов с этих участков и схемы установки электронных пучков на указанных участках.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника света проходит через носитель изображения, закрепленный в узле 2 и проецируется с помощью объектива 3 на оптический вход телевизионного датчика 4. Часть светового потока попадает на вход световода 18 и передается по нему на первый участок оптического входа телевизионного датчика, расположенный за пределами растра развертки изображения. Другом участок оптического входа, расположенный также вне растра развертки, защищен от попадания света экраном 19. Синхрогенератор 17 вырабатывает импульсы строчной и кадровой синхронизации, которые поступают на входы строчной и кадровой разверток блока 4. В нем формируются отклоняющие сигналы, которые поступают на входы коммутаторов 9 и 10. Во время рабочего хода строчной и кадровой разверток коммутаторы подключают отклоняющие сигналы соответственно ко входам отклоняющих усилителей телевизионного датчика, который производит развертку изображения и преобразование его в электрический сигнал. Этот сигнал поступает на входы блоков памяти 7, 8,и блока вычитания 5. При совпадении синхронизирующих импульсов строчной и кадровой синхронизации элемент "И" вырабатывает импульс, поступающий на входы одновибратора 12 и коммутаторов 9 и 10. При этом коммутатор 9 подключает источник 14 ко входу строчного отклоняющего усилителя, а коммутатор 10 - выход коммутатора II ко входу кадрового отклоняющего усилителя. Элемент "И" передним фронтом запускает одновибра-тор 12, который формирует импульс выборки сигнала опорного свето-. вого потока,меньший по длительности, чем длительность импульса на выходе элемента "И". Этот импульс подается на входы блока памяти 8, одновибратора 13 и коммутатора II, последний подключает ко входу коммутатора 10 источник регулируемого напряжения 15. Под воздействием сигналов строчной и кадровой развертки электронный луч телевизионного датчика устанавливается на участок оптического входа, расположенный, под выходом световода. Сигнал, пропорциональный освещенности этого участка, поступает на вход блока памяти 8, который запоминает его величину и подает последнюю на вход АЦП, что позволяет менять крутизну аналого-цифрового преобразования в соответствии с изменениями интенсивности светового источника и флуктуациями коэффициента передачи телевизионного датчика и, тем самым, устранить влияние на выходные данные различных возмущающих факторов. Импульс выборки опорного сигнала задним перепадом запускает одновибратор 13, вырабатывающий импульс выборки темнового сигнала. Этот импульс подается на вход блока памяти 7. Во время его действия коммутатор II подключает источник 16 через коммутатор 10 ко входу усилителя кадровой развертки. При этом электронный луч устанавливается на участок оптического входа, перекрытый от попадания света экраном. Полученный темновой сигнал поступает на вход блока памяти 7, с выхода которого его запомненный уровень подается на вход блока вычитания. Сигнал с выхода блока 5 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, осуществляющего кодирование полученного в результате считывания изображения сигнала в соответствии с управляющими импульсами, подающимися от синх-рогенератора.

В этой схеме осуществляется коррекция как мультипликативной, так и аддитивной составляющих низкочастотных случайных ошибок измерешш оптической плотности изображения, что нетрудно доказать следующим! рассуждениями.

Нетрудно показать, что коррекция низкочастотной случайной составляющей выполняется и при логарифмическом аналого-цифровом преобразовании.

Ошибки формирования выходных данных преобразователя в таких схемах устранения мультипликативных случайных полях определяются только точностью формирования сигнала Uep2 Аддитивная составляющая низкочастотной случайной погрешности также периодически подвергается измерению и запоминается блоком памяти 7. Затем она с помощью блока 5 вычитается из входного сигнала.

3.2.5. Рассмотрим теперь методы снижения случайных высокочастотных ошибок. Известный принцип временного накопления, позволяющий значительно уменьшить такие ошибки аппаратурным путем, при создании быстродействующих измерительных систем не может быть приемлем из-за больших затрат времени на получение единичного отсчета [115]. Поэтому борьба с такими погрешностями может вестись только технологическими методам!.

Эти методы предусматривают использование в узлах денситометра элементов, которые вносят наименьшие шумы в полученный сигнал, а также выбор их рабочих режимов, обеспечивающих минимизацию шумовых компонент сигнала.

Основной вклад в шумовую составляющую вносит обычно диссектор. Однако из выражения, связывающего отношение сигнал/шум на выходе диссектора (2.45) с его внутренними и входными параметрам!, следует, что его можно варьировать, изменяя рабочую осве-.щенность фотокатода. Принципиально возможно получение практически любого отношения сигнал/шум путем соответствующего выбора уров-.ня этой освещенности.

В заключение следует отметить, что применением методов аппаратурной коррекции и учета ошибок систематические и случайные низкочастотные амплитудные ошибки измерения оптической плотности денситометра удается снизить до уровня случайных высокочастотных.

3.3. Коррекция координатных погрешностей денситометраКоординатные погрешности также можно разбить на несколько групп, в каждой из которой они воздействуют на результат преобразования одинаковым образом. При этом становится возможным осуществить коррекцию сразу всей группы ошибок измерения одним из методов.

К первой группе относятся систематические искажения ФЭП. Вторая группа охватывает случайные низкочастотные ошибки определения координат. В третью группу входят случайные высокочастотные погрешности. К четвертой группе следует отнести систематические ошибки механизма перемещения носителя изображения или датчиков координат его положения.

3.3.1. Основная масса существующих способов и устройств коррекции погрешностей первой группы основывается на учете ошибок [22, 24, 116, 117, 118] а также на методах аппаратурной коррекции [119].

Во всех этих случаях в поле зрения ФЭП помещается испытательная таблица, представляющая собой набор чере,дующихся между собой темных и светлых полос, с помощью которой осуществляется калибровка датчика ФЭП. В соответствии с измеренным! значениями координат изображения и результатами калибровки вычисляются значения корректирующего сигнала или поправки к результату измерения.

Полученные значения корректирующих сигналов подаются на исполнительные уз,лы ФЭП или учитываются при вычислениях в процессоре.

Последний способ является менее предпочтительным для применения в быстродействующих сканирующих системах ввиду значительных потерь машинного времени на обработку вводимых в ЭВМ данных.

По тем же причинам в таких системах не выгодно производить вычисление корректирующих сигналов после получения каждого единичного отсчета.

Наиболее целесообразно провести вычисление корректирующих сигналов в процессе калибровки, а полученные результаты запомнить в виде таблицы. При этом процедура извлечения табличных данных во время рабочего цикла считывания изображения займет минимальное количество времени.

Основываясь на этих соображениях, можно предложить следующую схему учета и коррекции координатных погрешностей первой группы (рис. 3.9).

Схема содержит испытательную таблицу I, объектив 2, фотоэлектрический преобразователь 3, аналого-цифровой преобразователь 4, цифровые генераторы вертикальной 5 и горизонтальной 6 развертки изображения, два программируемых цифровых функциональных преобразователя 7 и 8 и процессор 9.

В режиме калибровки изображение испытательной таблицы проецируется с помощью объектива на фотослой ФЭП. Процессор вырабатывает кода координат. Nx и А/у горизонтальной и вертикальной развертки, которые поступают на входы цифровых генераторов развертки. Генераторы формируют пропорциональные кодам Nx и А/у отклоняющие токи, осуществляя тем самым развертку изображения испытательной таблицы. Информация об изменениях ее оптической плотности преобразуется в электрический сигнал с помощью ФЭП, который, в свою очередь, представляется в цифровом виде на выходе АЦП. Коды,соответствующие оптической плотности N0 испытательной таблицы, поступают в процессор, выполняющий вычисления значений ошибок измерения координат ANX и . Процессор вццает их на цифровые функциональные преобразователи 7 и 8, осуществляя их программирование. Таким образом, при калибровке производится программирование цифровых функциональных преобразователей в соответствии с полученной в результате вычислений таблицей ошибок.

В рабочем режиме управление цифровыми генераторами развертки осуществляется процессором через функциональные преобразователи в соответствии с хранящейся в них таблицей.

Систематические координатные погрешности являются векторной функцией координат и для каждой точки растра могут быть представлены вектором ошибки £ (XL, ^ ) [22) модуль которого(3.44)Где > У</ идеальные;^ f - искаженные координаты апертуры.

При этом векторная функция координатных ошибок может быть записана в следующем виде:где Лх(Х7у) и Ду (xt у) - скалярные поля координатошибок;С и j - орты, направления которых совпадают с осями х у* развертывающей системы. С.другой стороны, сопоставляя вектор ошибки при каждом положении апертуры с искаженными координатами центра апертуры, можно записать векторную функцию ошибок в виде:В [22] показано, что полная калибровка геометрических параметров телевизионного ФЭП включает определение функций (3.45) и (3.46), так как только в этом случае будут определены два преобразования системы координат: прямое-от истинных к искаженным, и обратное - от искаженных к истинным. Оба этих преобразования могут быть найдены путем обработки результатов одного обмера испытательной таблицы.

Некоторые возможные алгоритмы вычисления этих функций по результатам обмера испытательной таблицы достаточно подробно изложены в [22, 24] и поэтому не имеет смысла здесь на них останавливаться. Отметим только то, что обычно экспериментально поЛ.лученные оценки 2 { KL искажены шумами измерения:где >2-j - независимые случайные ошибки. Поэтому алгоритм вычисления функций (3.45, 3.46) должен предусматривать статистическую обработку результатов обмера испытательной таблицы.

3.3.2. Перейдем к рассмотрению методов коррекции погрешностей второй группы, возникающих из-за нестабильности узлов развертки и питания ФЭП.

Обычно уменьшение координатных ошибок этой группы достигается технологическим! методами, путем стабилизации параметров узлов, подверженных влиянию дестабизизирующих факторов [25] а также методами учета ошибок [22] и аппаратурной коррекции [50].

При создании быстродействующих сканирующих денситометров предпочтение следует отдать технологическим методам, так как они не требуют затрат времени на коррекцию ошибок.

Задача создания таких высокостабильных узлов достаточно хорошо изучена [25, 84, 85] их разработка и изготовление не вызывает каких - либо трудностей.

Кроме того, следует отметить, что с помощью схемы коррекции систематических координатных погрешностей можно осуществить учет и коррекцию низкочастотных случайных погрешностей. Для этого необходимо, чтобы период калибровки аппаратуры был меньше интервала коррекции низкочастотных случайных ошибок.

На практике следует использовать как методы учета.ошибок, так и технологические методы, так как последние позволяют увеличить периоды калибровки аппаратуры, и тем самым, снизить непроизводительные затраты времени.

Высокочастотные случайные погрешности, входящие в третью группу, можно снизить только технологическими методами.

Так, например, при оптитла.льном выборе конструкции отклоняющей системы, и соответствующем выборе толщины и материала магнитопровода отклоняющей системы случайную погрешность отклонения из-за гистерезиса удается снизить до 5 мкм [25].

В работе [89] предлагается отклоняющая система, в конструкции которой вообще отсутствует магнитопровод. Очевидно, что при отклонении такой системой ошибки этого вида отсутствуют.

Случайные ошибки, возникающие из-за вихретоковых процессов во внешних экранах и внутренних токопроводящих элементах конструкции диссектора при изменении магнитного поля, можно скомпенсировать путем введения в магнитный зазор компенсирующего проводящего экрана, как это, например, предложено в [25].

Устранение влияния внешних полей на отклонение пучков в электронно-лучевых трубках обычно достигается электромагнитным экранированием [120]. Методика расчета таких экранов приводится в [25] и позволяет рассчитать конструкцию с заданным ослаблением внешних полей в области отклонения электронных пучков.

Случайные ошибки, вызванные посторонними вибрациями и люфтами в механических узлах перемещения носителя изображения,минимизируют обычно соответствующим выбором конструкции этого механизма.

Минимизация низкочастотных температурных погрешностей механизма перемещения носителя изображения осуществляется также технологическими методами, т.е. оптимальным выбором конструкции механизма и ма териалов,применяемых в ней [87].

Систематические погрешности четвертой группы достаточно просто минимизируются методом учета ошибок, путем предварительной калибровки или использованием датчиков положения соответствующей точности, как это, например, сделано в [121].

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Корбаков, Валерий Михайлович

ВЫВОДЫ

1. Общая структура построения сканирующих денситометров на диссекторе известна. Однако она не обеспечивает необходимые параметры. Такие параметры достигаются при конструировании денситометра по предложенной автором схеме. Испытания опытного образца показали, что созданное оборудование, состоящее из сканирующего денситометра и микро-ЭВМ с полутоновым дисплеем, отвечает установленным требованиям.

2. Разработанная методика инженерного расчета позволила выявить связь погрешности выходного сигнала денситометра с ошибками, возникающими в каждом отдельном звене. На основании этого стало возможным установить требования к конструкции узлов и допуски на их изготовление.

Рис. 4.8. Общий вид ^вт<жлатическог(=> сканирующего е ней томе тра

3. Поскольку предложенный денситометр не обеспечивает полный уровень автоматизации труда оператора при дешифрировании снимков, а технологическая коррекция координатных и пространственно-частотных погрешностей при изготовлении в заводских условиях нецелесообразна, то для промышленного образца может быть рекомендована структурная схема, содержащая дополнительные узлы, обеспечивающие автоматическую настройку системы формирования изображения на заданный размер считывающей апертуры, автоматическое перемещение носителя изображения относительно ФЭП и аппаратурную коррекцию и учет перечисленных выше погрешностей.

178

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ задач по автоматизации расшифровки результатов радиографического контроля позволил сформулировать требования к сканирующим денситометрам,.используемым в составе технологического оборудования для автоматической расшифровки радиографических снимков: диапазон измерения оптической плотности в пределах от 1.2 до 4.0 единиц, шаг дискретизации координат изображения 0.06.0.1 мм, шаг квантования оптической плотности 0.02 единиц, время считывания снимка не более 4 минут. Известные денситомепри-ческие приборы не обладают указанными параметрами, поэтому для автоштизации расшифровки радиографических изображений необходимо разработать специальный денситометр.

При выборе структуры разрабатываемого оборудования,наиболее отвечающей поставленным условиям,признана комбинированная система, в которой преобразование оптической плотности в электрический сигнал на локальных участках изображения обеспечивается с помощью телевизионной камеры на диссекторе, а установка положения считываемого участка - с помощью управляемой плоскостной электромеханической развертки.

Анализ метрологических характеристик системы показал, что наибольший вклад в погрешность измерения параметров снимка вносят систематические амплитудная, координатная и пространственно-частотная погрешности, а также низкочастотная составляющая случайной амплитудной погрешности, поэтому первоочередной задачей при разработке денситометра является борьба с перечисленными погрешностями. Остальные виды погрешностей могут быть уменьшены известными технологическими методами.

Введение в схему денситометра узлов, запоминающих результаты предварительной калибровки погрешностей и исполнительных узлов, выполняющих операции коррекции этих погрешностей, позволило снизить систематические амплитудную, координатную и пространственно-частотную погрешности, а также случайную низкочастотную амплитудную погрешность до требуемого уровня.

В результате исследований создано технологическое оборудование, отвечающее установленным требованиям. Комплекс оборудования для автоматизации расшифровки снимков на участках радиографического контроля содержит сканирующий денситометр и микро-ЭВМ с полутоновым дисплеем. Внедрение образцов комплекса на двух предприятиях страны позволило получить общий экономический эффект 360 тыс.рублей.

180

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Корбаков, Валерий Михайлович, 1984 год

1. Якобсон A.M. и др. Сравнительная экспериментальная оценка различных систем визуальной рентгеновской интроскопии с использованием электровакуумных приборов.-Дефектоскопия,1970, J6 4, с. 137-140.

2. Анализ состояния и прогнозирования тенденции развития в области автоматизации дефектоскопических радиационных комплексов. Отчет / ВНИИРТ; руководитель теш А.Н.Майоров. Тема: Перспек-тива-2; Ш СП0157042.- Москва, 1974.- 143 с.

3. Горбунов В.И., Елифанцев Б.Н. Автоматические устройства в радиационной дефектоскопии.-М.: Атомизда т, 1979.- 120 с.

4. Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия.-М.: Атомиздат,1974.-512 с.

5. Мокану Д. Влияние дефектов сварных соединений на усталостную прочность./ Перевод $ 87899.- М.: ВИНИТИ, 1971.

6. Automatic Reader Scanning of X*ray Films. Welding Design and Fabrication, 1965, N4, p. 92-94.

7. Szabo N., Eppler W. Computer reads weld X-rays. -Metal-werking Proeluction, 1965, v. 38, N4, p. 86.

8. A.c. 263250 (СССР). Устройство для обнаружения дефектов в изделиях /Д.Г. Веретенник и др.- Опубл. в Б.И., 1970, № 7.

9. Троицкий И.Н. Выбор отношения сигнал/шум и размера считывающей апертуры в радиографии.-Дефектоскопия, 1972, № I, с.117-122 .

10. Hall Ernest 1. A survey of preposessing and feature extraction techniques for radiographic images. IEEE Trans. Comput,, 1971, v.20, N9, p. 1032-1044.

11. Афанасьев В.Н. и др. Постановка задачи автоматической расшифровки результатов радиографического контроля.-В н.-техн. сб.: Радиационная техника.- М.: Атомиздат, 1972, вып.2, с. 212-224.

12. Косарев Л.И. и др. Состояние и перспективы автоматизации некоторых процессов в радиографии.- Дефектоскопия,1972, № I, с. I17-122.

13. Гришин М.П. и др. Автоматический ввод и обработка фотографических изображений на ЭВМ.- М.: Энергия., 1976. 152 с.

14. Кисилевский Ф.Н., Щвыдкий Н.Р., М Стрелецкий Ю.Н. Автоматическая расшифровка радиографических снимков сварных соединений.- Автоматическая сварка, 1971, № 7, с.10-12.

15. Заявка 2143776 (ФРГ). Anordnung fur die densitometrische und/ oder geometrische Auswertung von Rntgenbildern./ Heintzen P. -Auszuge aus den Auslegeschriften, 1974, N20.

16. Пат. 2I5I842 (Франция). Прибор для денситометрических и геометрических исследований радиографических изображений / Lourie A., Flechner W. 1973.

17. Гришин М.П. Автоматическая обработка фотографических изображений с применением ЭВМ.- Минск: Наука и техника,1976.-236 с.

18. Заумен В.Ф., Калининская Т.В. Следящий шаговый электропривод.-- Л.: Энергия, 1980.- 168 с.

19. Bryant М. A new high speed film digitizing and writing sistem Photomation. Chelmsford, Mass.: Optronic International Inc., 1974. -20 p. -USA.

20. Приборы для неразрушащего контроля материалов и изделий: Справочник./Под ред. В.В. Клюева.- М.: Машиностроение, 1976, кн.1.- 391 с.

21. Епифанцев Б.Н., Старцева Л.В., Тарасов В.В. Исследования щумов рентгеновской пленки.- Томск, 1976. Рукопись представлена Томским политехническим институтом. Деп. в ЦНИИТЭИ приборостроения, 1976, № 720.

22. Горелик С.Л., Кац Б.М., Киврин В.И. Телевизионные измерительные системы.- М.: Связь, 1980.- 168 с.

23. Абакумов В.Г. Фотоэлектрические сканирующие устройства преобразования информации.- Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1979.- 168 с.

24. Горелик С.Л., Кац Б.М. Злектронно-плучевые трубки в системах обработки информации.-М.: Энергия, 1977.- 112 с.

25. Васьков С.Т. и др. Сканирующие устройства на ЭЛТ высокого разрешения.-Новосибирск: Наука, 1978.- 137 с.

26. Абакумов В.Г., Петренко А.И. Устройства на видиконе для ввода графиков в электронные вычислительные машины.-М.:Энергия, 1967.- 96 с.

27. Либенсон М.Н., Хесин А.Я., Янсон Б.А. Автоматизация распознавания телевизионных изображений.-М.: Энергия, 1975.- 160 с.

28. Полоник B.C. Телевизионные автоматические устройства.-М.: Связь, 1974.- 216 с.

29. Цифровой интегрирующий микрофотометр ЦИМФ-2: Проспект/ ВДНХ СССР.- М.: Изд-во стандартов.£978.

30. Gahm J. Die stereologische Bildanalyse photographischer Aufnamen, -Sonderdruck aus Research Film, 1975, v.8, N6, s. 553-565.

31. Гурьев Л.П. и др. Универсальная измерительная вычислительная система для обработки голографических изображений.-В кн.: Автоматизация научных исследований на основе применения ЭВМ/ Тезисы докладов У1 Всесоюзной конференции.-Новосибирск: ИАиЭ

32. СО АН СССР, 1981, с.122-123.

33. Анисимов Б.В., Курганов В.Д., Злобин В.К. Распознавание и цифровая обработка изображений: Учебное пособие для студентов вузов.- М.: Высшая школа, 1983.- 295 с.

34. Психология машинного зрения./Под ред. П. Уине тона.-ГЛ.: Мир, 1978.- 344 с.

35. Роуз А. Зрение человека и электронное зрение./Под ред. B.C. Вавилова.^.: Мир, 1977.- 216 с.

36. Шестернев Л.Г. Электрошгсндучевые приборы.- М.-Л.: Энергия, 1966.- 296 с.

37. Цуккерман И.И. Преобразования электронных изображений.-Л.: Энергия, 1972.- 184 с.

38. Василенко В.А., Романов А.Н. Обучение автоматов распознаванию изображений.- М.: Энергия, 1973.- 72 с.

39. Шкунденков В.Н. Многоцелевой сканирующий комплекс на двух электронно-л лучевых трубках.: В кн.: Автоматизация научных исследований на основе применения ЭВМ/ Тезисы докладов Всесоюзной конференции.- Новосибирск: ИАиЭ СО АН СССР, 1979, с. 107-108.

40. Huong N.H. Automatic scanning densitometer and its application to X-ray crystallography. -J. of Sein. Instr., 1968, N1, p. 485.

41. Достижения в технике передачи изображений. / Под ред. Б.Кей-зана. Перевод на русский язык.- М.: Мир, 1980, т.З,- 312 с.

42. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью.-М.: Сов.радио, 1976.- 144 с.

43. Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда.-М.: Мир, ^1978.- 328 с.

44. А.с. 628634 (СССР). Устройство преобразования изображения./ А.Ю.Разумовский и др. Опубл. в Б.И., 1978, $ 38.

45. Пат. 3629495 (США.). Сканирующее устройство с преобразованием аналогового сигнала В цифровой./b.D.Cahill. -Official Gazette, 1971, v.893, Ю.

46. A flat-bed digital microdensitometer SPECSCAN: Prospect/Optronics International Inc.-Chemsford, Mass,, 1974, 9 p.-USA.

47. Микроденситометр: Проспект/ Фирма Джойс Лоб л.- Разработчики изготовитель фирма Джойс Лобл.-Гейтшид, 1976, с.3,Великобритания.

48. Скандиг цифровой сканирующий денситометр: Проспект / Фирма Джойс Лобл.- Разработчик и изготовитель фирма Джойс Лобл.-Гейтшид, 1976, 2 с. Великобритания.

49. Arndt U.V/. et al. A Mechanical Microdensitometer. -J, of Sein. Instr., 1969, N2, p. 385.

50. Bryant M. Digital Image processing: The answer to tomorrow's information needs. -Chelmsford, Mass.: Optronics International Inc., 1974, 40 p. -USA.

51. Измерительные сканирующие приборы./Под ред. B.C.Розова.-М.: Машиностроение, 1980.- 198 с.

52. Васьков С.Т. и др. Прецизионная система ввода-вывода изображений из ЭВМ,- Автометрия,1977, № 2, с.86-93.

53. Мамонтов Г.М., Поташников А.К., Ситников Г.Ф. Сканирующее устройство универсального фотограметрического автомата "Зенит". Автометрия, 1977, № 3, с.19-24.

54. Цаяенко М.П. Измерительные информационные системы.-М.:Энергия, 1974.- 319 с.

55. Кулагин С.В. Проектирование фото- и киноприборов.-М.: Машиностроение, 1977.- 328 с.

56. Кноринг Г.М. Развитие методики расчетов внутреннего освещения.-Светотехника, 1976, ^ 4, с. 9-II.

57. Мешков В.В., Еданешников М.М. Осветительные установки.-М.: Энергия, 1972.- 360 с.

58. Кущ O.K. Применение метода Фурье к задаче аппроксимации заданной функции освещенности.-Светотехника, 1975, 5, с. 1415.

59. Разработка и изготовление устройства. Отчет / НИИ электронной интроскопии (НИИ ЭИ); руководитель темы В.И.Горбунов. Тема: Создание устройства автоматизированной обработки радиографической информации; В Б 878268.- Томск,1980,- 87 с.

60. Сакин И.Л. Инженерная оптика.- Л.: Машиностроение, 1976.288 с.

61. Кондратьев А.Г., Лукин М.И. Техника промышленного телевидения.-Л.: Лениздат, 1970.- 502 с.

62. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов: Учебник для вузов.- 2-е изд.- М.: Сов.радио, 1980.- 392 с.

63. Короленко В.Н. и др. Преобразователь свет-сигнал в телевизионных системах.- М.: Связь, 1978.- 120 с. >

64. Берлин Б.А. Рассеяние света в планшайбе передавдей трубки.-Вопросы радиоэлектроники, сер.Техника телевидения, 1974, вып. 2, с. 26-35.

65. Чечик Н.О., Файнштейн С.М., Лифшиц Г.М. Электронные умножители.-М.: Госиздат технико-теоретической .литературы, 1957.575 с.

66. Ташкун А.П. Особенности работы диссектора в токовом и одно-элекаронном режше.- Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук.-Томск, ТМСУР, 1973.- 176 с.

67. Алексеенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Т.И. Применение цре-цизионных аналоговых И.С.- М.: Сов,радио, 1980.- 224 с.

68. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных вычислительных устройств.-М.: Энергия, 1975.- 448 с.

69. Пат. 3444550 (США.). Способ нелинейного аналого цифрового преобразования,- Official Gazette, 1969, v.863, N5.

70. Заявка 1562256 (ФРГ). Схема цифро-аналогового преобразователя ./R.Busch, E.Pauius. -Опубл. в Изобретения за рубежом,1973, № 13.

71. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации./Под ред. В.Б. Смалова.-Л.: Энергия, 1976.- 336 с.

72. Эпштейн М.И. Измерения оптического излучения в электронике.-М.: Энергия, 1975.- 248 с.

73. Бонштед Б.Э., Маркович М.Г. Фокусировка и отклонение пучков в электронно-лучевых приборах.-М.: Сов. радио, 1967.- 272 с.

74. Ддниненко Н.К., Букина Р.А., Коротун В.П. Диссектор для автоматизации производственных процессов в металлургической промышленности.-Электронная техника, сер.4, 1968,.вып.4, с. 149-154.

75. Цуккерман И.И. Электронная оптика в телевидении.-^.: Госэнер-гоиздат, 1958.- 247 с.

76. Китенко Т.Н., Лукьянов В.Н. Диссектор для работы в режиме счета импульсов электронной природы.- Электронная промышленность, 1978, $ 2, с.10-12.

77. Телевидение./ Под ред. П.В.Шмакова.-3-е изд.- М.: Связь,1970. 540 с.

78. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре .-М.: Сов. радио, 1979.- 368 с.

79. Перцев А.Н., Писаревский А.П. Одноэлектронные характеристики ФЭУ и их применение.- М.: Атомиздат, 1971.- 76 с.

80. Крупчатников В.А., Суриков И.Н. Исследование спектрального распределения фликкер-шумов ФЭУ и трубок диссекторов.-Вопросы радиоэлектроники, сер.Техника телевидения,1963, вып.1, с.103-113.

81. Кобболд Р. Теория и применение полевых транзисторов./Пер. с англ. В.В. Макарова.- Л.: Энергия, 1975.- 304 с.

82. Прэтт У. Цифровая обработка изображений./ Пер с англ.-М.: Мир, 1982.- кн.I 312 с.

83. Заездный A.M. Основы расчетов по статистической радиотехнике. М.: Связь, 1969.- 447 с.

84. Надь Г. Цифровая обработка изображений подученных при .дистанционном исследовании природных ресурсов.- В кн.: Распознавание образов при помощи цифровых вычислительных машин.- М.: Мир, 1974, с. 92-124.

85. Модель А.З. Транзисторные генераторы развертки.- М.: Энергия,1974.- 192 с.

86. Ковалев Л.П. Шаговое развертывание изображений в электроннолучевых индикаторах.- М.: Энергия, 1974.- 72 с.

87. Модель А.З. Анализ бестрансформаторных усилителей класса В (А, В) как преобразователей пилообразного напряжения в ток.-Вопросы радиоэлектроники, сер. Техника телевидения, 1974, вып.2, с.39-47.

88. Плотников B.C., Варфаломеев Д.И., Пустовалов В.Е. Расчет и конструирование оптико-механических приборов: Учебник для техникумов.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1983.256 с.

89. Далиненко Н.К. и др. Метод исследования точностных характеристик системы диссектор ФОС.- Электронная техника, сер.4,1975, вып.9, с.13-19.

90. Антощенко Е.М., Игнатенко А.Д., Ободан В.Я. Анализ, измерение и коррекция неоднозначности характеристик отклонения магнитных отклоняющих систем.-Вопросы радиоэлектроники:сер,Техника телевидения, 1972, вып.З, с.71-78.

91. Жуков Ю.Н. и др. Влияние нестабильности питания вддикона и диссектора на размер строки и ее в поворот.-Электронная техника, сер.4, 1970, вып.2, с.54-59.

92. Герасимова О.А., Нилов А.А. Приборы для измерения передаточных функций оптических систем.- Техника кино и телевидения, 1965, Ш 6, с.18-24.

93. А.с. 803II2 (СССР). Способ формирования корректирующего сигнала./ Н.Г. Хитрово.- Опубл. в В0ИП0ТЗ, 1981, № 5.

94. Заявка 2073996 (Великобритания). Двумерная интерполяция для пространственной коррекции и коррекции черного пятна в телевизионном изображении./ Ampex Corp. -Abstract, 1981, N4835.

95. Заявка 2841727 (ФРГ). Способ аддитивной и мультипликативной компенсации паразитного сигнала передающей трубки и схема ДЛЯ осуществления ЭТОГО способа./ R.Bosch. Auszuge aus den Auslegeschziften, 1979, N50.

96. Заявка 1594799 (Великобритания). Устройство для коррекции сигналов, преобразованных в цифровую форму, поступающих от фотоэлектрического преобразователя изображения./Messerschmitt GMBH. Abridgments, 1981, N4818.

97. Пат. 4133008 (СЖ). Схема автоматической компенсации освещенности. /j.G.Tisue. Official Gazette, 1979, v.978, N1.

98. Пат. 3800018 (США). Схема развертки с цифровой компенсацией./ W.H.Cochran et al. -Official Gazette, 1974, v.920, N4.

99. Пат. 3830972 (США). Схема компенсации разброса чувствительности В самосканирующих фОТОДИОДНЫХ матрицах./R.Bosch. -Official Gazette, 1978, v.925, N3.

100. Пат. 4032975 (CM). Компенсация коэффициента передачи матрицы ИЗ детекторов./R,M.Malueg, M.J.Meier. -Official Gazette, 1977, v.959, N4.

101. Пат. 4I797II (США.). Система компенсации влияния щумов./ F.Nagumo. -Official Gazette, 1979, v.989, N3.

102. А.с. 604186 (СССР). Устройство для компенсации чувствительности матрицы фотоприемников./ С.И.Поспелов.-Опубл. в Б.И., 1978, J& 15.

103. Заявка 2073993 (Великобритания). Устройство коррекции пространственных И затеняющих искажений./Ашрех Corp. -Abstracts, 1981, N4835.

104. Пат. 3919473 (США). Система коррекции сигнала./d.a.Cotter. Official Gazette, 1975, v.940, N2.

105. Заявка 55-28595 (Япония). Схема подавления шумов, обусловленных неравномерностью оптического сканирования в съемочной телекамере./Hunnon хосо кёкай. -Токкё кохо, 1980,1. N 7-715.

106. А.с. 285962 (СССР). Устройство для наблвдения неподвижных изображений./ Ю.С. Агапов.- Опубл. в Б.И., 1970, № 34.

107. Денбновецкий С.В., Семенов Г.Ф. Запоминающие электроннолучевые трубки в устройствах обработки информации.- М.:Сов. радио, 1973.- 472 с.

108. А.с. 588659 (СССР). Устройство для запоминания кадоа телевизионного изображения./ В.М.Корбаков.-Опубл.в Б.И., 1976, № 2.

109. Абрамов В.Г., Горбунов В.И., Епифанцев Б.Н., Корбаков В.М. Блок накопления информации рентгено-телевизионного интрос-копа.- Дефектоскопия, 1975, № I, с.133-135.

110. Прэтт У. Цифровая обработка изображений./ Пер. с андл.-М.: Мир, 1982.- кн.2.- 480 с.

111. Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации.-Л.: Энергоиздат, Ленингр. отделение, 1981.- 248 с.

112. А.с. 964673 (СССР). Устройство для считывания изображений./ В.М.Корбаков.- Опубл. в Б.И., 1982, $ 37.

113. Заявка 20820II (Великобритания). Способ улучшения соотношения сигнал/ щум./PTY Ltd. -Abstracts, 1982, N4852.

114. А.с. 930743 (СССР). Корректор растровых искажений видеосигнала./ В.Н. Белова и др.- Опубл. в Б.И., 1982, J& 19.

115. Proceedings of the informal meeting on film-less spark tecniques and associated computer use. /CERN. -Geneva, 1964, p. 108-111.

116. Fukni S. et al. An Automatic Relcorden of the Spark Chamber. -Japanese Journal of Applied Physics, 1964, v. 3, N 7,p. 400-407.

117. Задубовский И.И. Схемотехнические методы коррекции дистор-сии в электронно^лучевых индикаторах.-Электронная техника, сер.4, 1979, вып.8, с.9-15.

118. Пат. 42I87I2 (США). Диссекторная камерная трубка с защитой ОТ магнитных ПОЛеЙ./j.C.Clymer, N.Eberhardt. -Official Gazette, 1980, v.997, N3.

119. Бурый Л.В. и др. Электромеханическая система позиционирования фотограмметрического автомата "Зенит".- Автометрия, 1977, № 3, с.12-19.

120. Заявка 2446969 (ФРГ). Схема апертурной коррекции для применения В телевидении./j.A.Marcel et al. Auszuge aus den Auslegenschriften, 1979, N18.

121. Пат. ps 2736368 (ФРГ). Способ и устройство для апертурной коррекции путем воздействия на цифровой видеосигнал./

122. R.Bosch. -Auszuge aus den Patentschriften, 1982, N19.

123. Градштейн И.С., Рыжик Й.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений.-М.: Физматгиз, 1963,- 1100 с.

124. Корбаков В.М., Шапаренко А,Т. Полуавтоматическая система расшифровки радиографических снимков.-В кн.: Автоматизация радиационных неразрушаадих испытаний.Дод ред. С.П.Вавилова и Б.Н.Епифанцева.- Вып.2.- М.: Атомиздат, 1979, с.25-30.

125. Байраченко В.А., Корбаков В.М. Полутоновый дисплей.- В кн.: Обработка изображений и дистанционные исследования./ Тезисы докладов региональной конференции.-Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, I98I.-c.I44.