DE2128690C3 - Vorrichtung für die Texturanalyse eines nichthomogenen Objektes - Google Patents

Description

kannte Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß damit auch die Formen der Bestandteile des nichthomogenen Objekts erkannt und statistisch ausgewertet werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Als »Strukturelement« ist im folgenden ein Element bzw. eine Gestalt beliebiger vorgegebener geometrischer Form bezeichnet, mit der Eigenschaft, daß die Zusammenfassung der gleichzeitig, z. B. mittels eines optischen Geräts, durch dieses an einer beliebigen Meile des zu untersuchenden Objekts wie ein schmales Fenster angeordnete Element beobachteten Verhältnisse durch den Wert »L« (logische 1) oder ^!■'.gekennzeichnet wird, je nachdem, ob das Element an der betreffenden Stelle die gestellte Frage bejaht oder verneint. Die Definition des Begriffs λ\ urgegebenes Strukturelement« ist dem Buch »In- :.: !auction ä la Morphologie Mathematique« von j. Serra aus der Reihe »Les Cahiers du Centre de Viorphologie Mathematique de Fontainebleau« Fascicule 3), 1969, entnehmbar. Er ist dort als element structurant« bezeichnet.

Wird bei der erfindungsgemäßen Schaltung das erste elektrische Bild von einer Reihe von Binärsigna-'-...n gebildet, welche nur einen von zwei Werten e₀ ind ^₁ annehmen können, so wird das Strukturelev.ent von einem Satz von ρ Werten gebildet, die al'.e den Wert e, haben, und die Umkehrstufe erzeugt ein -weites elektrisches Signal mit dem Wert e_n, wenn die orgenannten ρ Werte alle gleichzeitig gleich e, sind, and mit dem Wert e,, wenn das nicht der Fall ist. wobei die Reihenfolge der so gebildeten binären Signale ,las erste transformierte elektrische Bild bilden. Die durch die zweite logische Verarbeitungsschaltung, die iienau wie die erste aufgebaut ist und das nach dem gleichen logischen Gesetz aufgebaute zweite transformierte elektrische Bild liefert, gewonnenen Binärsiiinale mit dem Wert e_n bzw. e, des zweiten transformierten Bildes werden in der Zähleinrichtung gezählt.

Die bekannten Struktvranalysevorrichningen umfassen mechanische oder elektronische Mittel zur Abtastung des Prüflings für den zeilenweisen Aufbau des Bildes.

Bei einer besonderen Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung ein optisches System, beispielsweise ein Mikroskop, welches ein Bild des Prüflings auf den lichtempfindlichen Schirm einer Fernsehkamera projiziert. In einer derartigen Fernsehkamera werden die Bilder auf der ganzen Bildfläche zeilenweise abgetastet. Die Abtastdauer einer Zeile, die als I_n bezeichnet wird, stellt die Zeit dar, welche zwischen der Abtastung eines Punktes einer Zeile und der Abtastung di■·■ angrenzenden Punktes auf der nächsten Zeile verstreicht; f„ stellt also die Zeilenabtastperiode dar.

Es ist leicht verständlich, daß, wenn man von dem videosignal, das von der Fernsehkamera geliefert wird, oder von dem in eine Reihe von »L«-»0«-Signalen transformierten Videosignal Momentanwerte abgreift, die zeitlich um I_n gegeneinander verschöbe sind, und diese Werte speichert, es ohne weiteres möglich ist, über die Werte von zwei Bildpunkien zu verfügen, die auf zwei aufeinanderfolgenden Zeilen einander gegenüberstehen. Das gleiche Resultat kann dadurch erhalten werden, daß das Videosignal (oder das transformierte Videosignal) durch eine Verzögerungsleitung mit einer Vcrzögerungsdauer /,, geleitet wird. Man verfügt dann gleichzeitig am Eingang und am Ausgang der Verzögerungsleitung über die Werte von zwei Bildpunkten, die auf zwei aufeinanderfolgenden Zeilen einander gegenüberstehen. Allgemein kann man in entsprechender Weise gleichzeitig üb^.r η Werte verfugen, welche η Punkten entsprechen, die auf η aufeinanderfolgen Jen Zeilen neben- bzw. übereinanderliegen. Wenn man weiter verallgemeinern will und nicht mehr nur einzelne Momentanwerte,

ίο sondern Informationssätze, welche m auf einer Zeile nebeneinanderliegenden Punkten entsprechen, verarbeiten will, wobei zwei aufeinanderfolgende Sätze um r₀ zeitlich verschoben sind, so verfügt man gleichzeitig über einen Informationskomplex, welcher η ■ m Punkten entspricht, die gemäß einem Rechteck mit Seitenlängen von η mal dem Zeilenabstand und m mal dem Analysenschritt auf einer Zeile angeordnet sind. Dieses Rechteck erfährt auf dem Bild eine Verschiebung im Takte der Abtastung des Bildes. Wenn

ao man Informationssätze unterschiedlicher Länge bzw. Informationssätze, die zeitlich um einen von t₀ verschiedenen Wert verschoben sind, betrachtet, so können, wie leicht ersichtlich, die Informationen über Punktgruppen zusammengefaßt werden, welche geo-

»5 metrische Figuren bilden, die von einem Rechteck abweichen, wie z. B. Rhomben, Parallelogramme. Sechsecke, usw. Der Fall eines von sieben Punkten gebildeten Sechsecks ist besonders aufschlußreich und .vird weiter unten in den Ausführungsbeispielen eingehender betrachtet.

Der Zweck der erfindungsgemäßen Schaltung besteht also darin, daß sie ausgehend von einem primären elektrischen Bild des Prüflings, welches von einer Fernsehkamera geliefert wird, ein bzw. mehrere neue transformierte elektrische Bilder liefert, indem sie die Informationsgruppe, welche einer vorgegebenen geometrischen Anordnung einer Punktgruppe auf dem Prüfling entspricht, gemäß vorgegebenen Booleschen Verknüpfungen verarbeitet. Es soll als konkretes Beispiel eine Punktgruppe betrachtet werden, die gemäß einer geometrischen Gestalt angeordnet ist, z. R. vier Punkte, welche ein Quadrat bilden, und welcne den Prüfling zeilenweise abtastet, wöbe· das Quadrat bei jeder Abtastbewegung um eine Zeile verschoben wird. Man prüft stetig diese Punktgrupne in jeder von ihr während der Abtastung auf dem Prüfling eingenommenen Lage auf die Übereinstimmung bzw. Nicht-Übereinstimmung mit einer Bczugsllgur bzw einer Bezugsform. Die »Ja«- bzw. »NeiiK'-Antwort auf diese Prüfung liefert eine neue Folge logischer Informationen, welche ein neues transformiertes elektrisches Bild darstellt. Man kann z. B. für jede Lage des Vierecks nachprüfen, ob drei Punkte einer vorgegebenen Eigenschaft des Mediums entsprechen, w.ihrend der vierte Punkt diese! Eigenschaft nicht entspricht. Weiter unten wird gezeigt, wie dieser Test dazu verwendet werden kann, um Partikeln zu zählen bzw. allgemeiner um Formen zu erkennen. Aus der Sicht des untersuchten Mediums entspricht diese Folge von Operationen der Ermittlung des Auftretens eines ZuStandes bzw. Ereignisses aiii einem Teil der Fläche bzw. des Volumens dieses Me diums. das in diesem Teil der Fläche bzw. des VoIu mens aus einer gewissen Anordnung der Eigenschaf ten der Teilbereiche (bzw. Punkte) besteht, wobei da Medium durch eine Reihe von Verschiebungen de Teih der Fläche bzw. des Volumens abgetastet wire Im großen und ganzen kommt das gleich einem Voi

gang, der darin besteht, daß man das Ereignis mit dem Schwerpunkt des Teils der Fläche bzw. des Volumens, der als Definitionsbereich dient, in Verbindung bringt und dann punktweise ein neues ».la-Nein«-Bild aufbaut, indem man ein neues Signal erzeugt, welches zwei diskrete Werte annimmt, je nachdem, ob die Antwort »Ja« oder »Nein« lautet.

Je nach dem Zweck der statistischen Analyse werden derartige mehr oder weniger komplizierte Bildtransformationen entweder der Reihe nach in Kaskade ausgeführt, wobei jedes transformierte Bild seinerseits gemäß derselben oder gemäß einer anderen Booleschen Gesetzmäßigkeit transformiert wird, oder gleichzeitig und parallel auf mehreren Verarbeitungskanälen, gemäß unterschiedlichen Booleschen Gesetzmäßigkeiten oder schließlich gemäß einer Kombination dieser beiden Verfahren. Weiter unten werden hierfür Beispiele angegeben.

Das letzte transformierte Bild wird dann einem bereits bekannten Verarbeitungsverfahren für die Strukturanalyse unterzogen, z. B. der" Verfahren, welches in der USA.-Patentschrift 3 449 586 beschrieben ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet zahlreiche Anwendungen auf dem Gebiet der mathematischen Morphologie und der Strukturanalyse nichthomogener Medien. Als Beispiele für die Rechenoperationen und Datenverarbeitungen, die mit Hilfe der erfinriungsgemäßen Vorrichtung automatisch ausgeführt «erden können, seien diejenigen genariVit, die in den Büchern von G. Matheron (Elements pour une theorie des milieux poreux, Mi>^c«on. Paris 1967) und J. Serra (Introduction h la rnorphologie mathematique, Ecole des Mines de Paris, 19c9) cr'äutert sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gerätes für die Texturanalyse,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen logischen Schaltung,

F i g. 3 die Anordnung der Informationen, welche von der Schaltung der F i g. 2 verarbeitet werden.

F i g. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen logischen Schaltung,

Fig. 5 die Anordnung der Informationen, welche von der Schaltung der F i g. 4 verarbeitet werden.

F i g. 6 und 7 Beispiele der Anordnung der Informationswerte in einem Informationsbereich gemäß Fig. 5.

Die F i g. 1 zeigt eine schetnatische Darstellung einer Anlage zur automatischen statistischen Strukturanalyse, welche ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung enthält, in der Skizze stellt 1 eine Fernsehkamera mit einem Objektiv 2 und einem empfindlichen Schirm 3 dar. Diese Kamera empfängt über ein Mikroskop 4 ein reelles Bild des Prüflings, der beispielsweise als dünne Schliflplatte bzw. als Fotoplatte ausgebildet sein kann. In der Ebene des vom Mikroskop 4 gebildeten reellen Bildes befindet sich eine Blende 6, mit deren Hilfe man den nützlichen Bildausschnitt begrenzen kann. Die Objektivebcne des Objektivs 2 der Kamera fällt mit der Ebene des reellen Bildes und der Blende zusammen. Das Objektiv 2 projiziert schließlich ein reelles vergrößertes Bild der betrachteten Fläche des Prüflings 5 auf den lichtempfindlichen Schirm 3 der Kamera. Das Kästchen 7 stellt einen Kontrollfernseher dar, welcher die Videosignale, die vom Ausgang 8 der Kamera geliefert werden, zur Kontrolle wieder in ein optisches Bild umwandelt. Dieser Ausgang 8 der Kamera ist zusätzlich an den Eingang eines elektior.ischen Analog-Digitalwandlers 9 angeschlossen, der aus Schmittschen Triggerstufen gebildet wird. Diese Schaltung tastet das von der Leitung 8 gelieferte Videosignal mit der Frequenz 10 MHz ab. um so diskrete Werte entsprechend den einzelnen aufeinanderfolgenden Punkten bzw. Bereichen auf einer Abtastzeile zu erhalten.

ίο Sie liefert über die Leitung 10 Impulse mit einer Frequenz 10 MHz, die zwei diskrete Werte annehmen können, die in der Folge symbolisch durch »()« und »L« dargestellt werden, je nachdem, ob der Wert des abgetasteten Signals kleiner oder größer als der eingestellte Schwellwert ist. Diese beiden Werte entsprechen der Anwesenheit bzw. der Abwesenheit einer bestimmten Eigenschaft oder einer bestimmten Komponente auf dem Prüfling an dieser Stelle Das an die Leitung 10 abgegebene elektrische Digitaisi-

ao gnal stellt das Bild dar, welches weiter oben als primäres elektrisches Bild bezeichnet wurde. Jeder Impuls der 10-MHz-Impulsfolge stellt einen Elementarbereich bzw. einen Punkt des Bildes des Prüflings dar.

as Dieses primäre elektrische Bild wird dann durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung verarbeitet, die hier durch das gestrichelte Rechteck 11 angedeutet ist, um ein neues elektrisches Bild zu liefern. Die Arbeitsweise dieser Schaltung, die den oben gegebenen Erläuterungen entspricht, wird weiter unten ausführlicher untersucht. Das transformierte elektrische Bild wird an eine logische Analyse- und Zählerschaltung 12 weitergeleitet, die bereits bekannt ist und die benötigten statistischen Rechnungen ausführt. Diese Schaltung kann beispielsweise der Vorrichtung entsprechen, welche in der französischen Patentschrift 1 449 059 beschrieben ist.

Das Kästchen 13 stellt ein Ptogrammsteucrgcrät dar, welche«· die Koordination der Abtastung der Fernsehkamera und der Abwicklung der von der Schaltung 12 ausgeführten statistischen Rechnungen besorgt. Dieses Gerät steuert mit Hilfe άζτ Synchronimpulse, welche es über die Zeilen- und Rasterabtastkreise 14 der Fernsehkamera erhält, die öffnung und Sperrung der Torkreise der Schaltung 12, um die Digitalinformationcn einzuspeichern, die Schieberregister zu steuern und die Zähler zu betätigen, usw. Diese letztgenannten Kreise, die zur Schaltung 12 gehören, sind bereits bekannt und werden deshalb weder dargestellt noch beschrieben.

Die F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt der Schaltung die durch das Rechteck 11 angedeutet ist, für einf Anwendung zur zweidimensionalen Korngrößenmes sung in einer Ebene, z. B. an einem Dünnschliff. De Prüfling kann z. B. von einem Mineral, insbesonden von einem Erz, gebildet sein. Es soll z. B. die Vertei lung der Korngrößen eines der Bestandteile diese Minerals bestimmt werden. Das von der Fernseh kamera an die Leitung 8 abgegebene VideosignE wird in der Schaltung 9 durch Vergleich mit einer Schwellwert in diskrete »L« bzw. »0«-Signale vei wandelt.

Das so an die Leitung 10 gelieferte, das elektrisch Bild darstellende Signal kann zwei Werte annehme!

»0« außerhalb des geprüften Bestandteiles (ursprünj liches Videosignal unter dem Schwcllwert) und »L innerhalb des geprüften Bestandteiles (Videosign; über dem Schwellwcrt). Die Flächenelemente m

dom Wert »L« werden als »Körner« und die mit dem Wert »0« als »Poren· bezeichnet. Das elektrische Bild in 10 entspricht einei Schwnr/vveißzeichnung ohne Graulöne.

Die Abtastung des Prüflings erfolgt mit Hilfe einer Punktgruppe, bestehend aus 7 Punkten, in 3 Reihen. wobei die mittlere Reihe um einen halben Pnnktabstiind versetzt ist. um ein Sechseck zu bilden (Fig. 3), wie in den bereits erwähnten Büchern von (i. Matheron und S Serra vorgeschlagen wird

Die Zusammenfassung dieser 7 Punkte. /I₁. A., bis A- in Fi g. 3. wird in der Hauptschaltung 11 von der logischen Schaltung 15 (Fig. 2) durchgeführt, deren Arbeitsweise nachstehend beschrieben wird. Das von der Leitung 10 übertragene Bild wird an eine Reihe von drei Verzögerungsleitungen 16. 17 und 18 angelegt, de; en Verzögerungsdauern t_a * ι „12, I_n r„/2 und I₁₁ betragen, wobei J₀ die Abtastdauer einer Zeile und i„ die Impu'isfolgcperiode, d. Ii. die Dauer zwischen der Abfrage des Vidcosirna'wcries der Kamera 1 durch zwei Impulse bzw. die Dauer für die Abtastung des Abstandes α zwischen zwei Meßbereichen (Meßpunkten), beispielsweise /I₁ und /l.„ auf dem Prüfling, darstellen. Diese Verzögerungsleitungen können entweder von elektromechanischen Analoj'.loitungcn oder von geeigneten verzögerten Kippstufen gebildet werden. Die erste Verzögerungsleitung 16 bewirkt eine räumliche Umgruppierung der InFi rmationen gemäß einem Sechseckrastei und ermöglicht die gleichzeitige Ausgabe der Informationen über zwei Bereiche (Punkte), die um eine Zeile nach unten und um a/2 seitlich gegeneinander verschoben smd. z. B. über A, und A. oder /I₁ und A_t oder A„ und A. usw.. wobei diese beiden lnionnationen mit Hilfe eines »UND--Gatters 19 miteinander verglichen werden, welches ein Signal »I.« abgibt, wenn die beiden verglichenen Bereiche den Wert »L« haben. Die Verzögerungsleitung 17 ermöglich! auf ähnliche Weise die gleichzeitige Ausgabe und den Vergleich zweier Bereiche, die um eine Zeile minus dem Abstand «.2 gegeneinander verschoben sind, wie z. B. A. und I₇. /)., und A_x usw.. dies mit Hilfe des »11ND«-Gatters 20. während die Verzögerungsleitung 18 dem Vergleich zweier Bereiche wie A, und /1., bzw. A .j und A₁ ermöglicht, die auf derselben Zeile im Abstand α voneinander entfernt liegen.

Aus dem Schaltschcma der Fi g. 2 ist es ohne weiteres ersichtlich, daß im Augenblick, in dem das Signal A₁ am Hingang der logischen Schaltung 15 angelegt wird, das Signal am A\isgang 22 nur dann den Wert »I.« annehmen kann, wenn alle 7 Bereiche .-4,, /1., bis A- den Wert »L« aufweisen. Fs sei nebenbei bemerkt, daß die drei Vcz.ögcrungsleitungen 16. 17 und 18 in beliebiger Reihenfolge nacheinander geschaltet werden können, ohne daß das Resultat dadurch geändert wird. Man kann vernüftigerwcise die 7 Bereiche A , bis A- mit ihrer konvexen sechseckigen Hüllkurvc B. die in Fi g. 3 strichpunktiert gezeichnet ist, gleichstellen und behaupten, daß das am Ausgang 22 abgegriffene Signal den Wert »L« aufweist, wenn das gesamte Sechseck innerhalb des Bestandteils »L« liegt, d. h. innerhalb eines Korns. Wenn die Informationen des primären elektrischen Bildes, welches im folgenden mit A bezeichnet wird, im Laufe der Zeit durch die Schaltung 15 laufen, so verhält sich das Signal am Ausgang 22. wie wenn die Hüllkurvc B schrittweise mil der Teilung α längs der Abtastzeile im untersuchten Medium verschoben würde. Bei jeder neuen Lage von Ii im Prüfling nimmt das am Ausgang 22 erscheinende neue transformierte elektrische Bild/)' den Wert »L« an. wenn das SechseckB sich ganz innerhalb eines Korns befindet und sonst den Wert »0«. Wenn man die Symbolsprache und die Ausdrücke verwendet, welche in den oben angeführten BuchvcröfTenllichiingen deliniert sind, so kann man sagen, daß eine Frosion der Körper durch ß vorgenommen wird und schreibt dafür symbolisch:

ίο A' ■-- A Q B Kurz zusammengefaßt bedeutet das vom physikalischen Standpunkt aus, daß das neue elektrische Bild/1' ein fiktives Objekt darstellt, in welchem die Körner des ursprünglichen Prüflings an ihrem gesamten Umfang eine Hrosion um einen Betrag erfahren haben, welcher dem Durchmesser /) des das Sechseck umschreibenden Kreises entspricht.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das transformierte elektrische Bild A' einer weiteren ähnlichen Transformation unterzogen. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Signal A' an eine Umkehrstufe 23 angelegt wird, welche dieses Signal in sein Komplement A' umwandelt, d. h. in ein neues Signal, welches den Wert »L« annimmt, wenn A' gleich »Π« ist. und umgekehrt, und das am Ausgang

'5 24 abgegriffen werden kann: A' gibt ein Bild der Poren, wenn A' ein Bild der Körner darstellt, und entspricht sozusagen einem negativen Bild. A' wird an eine Schaltung 25 angelegt, die genau so aufgebaut ist wie die Schaltung 15, die also eine »Frosion« des BiI-des /Γ, d. h. eine Erosion der Poren, vornimmt, entsprechend einer Aufblähung der Körner, und liefert an 26 ein neues transformiertes Bild A". Man schreibt:

.= A'Q B oder A" = (A Q B) 0 B

Tune zweite Umkehrstufe 27. die wie 23 aufgebaut ist. liefert an 18 das komplementäre Signal A" zu .-1", •»ο welches von neuem ein positives Bild der Körner liefert. Man schreibt.

A"-= [AQB)(T)B

und man sagt, daß auf die Frosion um B eine Aufblähung um ß gefolgt ist. Nach dieser Transformation sind im elektrischen Bild alle Signale mit dem Wert »L« verloren gegangen, welche Körnern entsprechen, deren Maximaldurchmesser kleiner ist als der Durchmesser D des das Sechseck umschreibenden Kreises sowie auch diejenigen Signale »L«. welche »Isthmen« bzw. Einschnürungen der Körner schmaler als /) und »Kaps« bzw. Vorsprüngen mit einer Breite kleiner als D entsprechen.

In der Praxis ist die Kenntnis von A" von großem Interesse. Die Differenz zwischen dem Anteil der Signale mit dem Wert »I.« im ursprünglichen Bild A und im transformierten Bild A" gibt ein Maß für die Korngrößenverteilung im ursprünglichen Bild, dem sie entspricht dem Anteil der Bildfläche, die bei de: Aufblähung um B verschwunden ist.

Es ist leicht ersichtlich, daß durch ähnliche Trans formationcn mit verschiedenen Größen des Sechs ecks B eine zweidimcnsionalc »Siebkurvc« der Körne im Prüfling aufgestellt werden kann. Die mathema tische Ableitung der Resultate wird in dem oben an geführten Buch von G. Matheron gegeben.

Das nachstehende Ausführungsbeispiel. welches i

Verbindung mit den Fig. 4 bis 7 erläutert wird, dient zur weiteren Auswertung der Resultate, die im obigen Ausführungsbeispiel erhalten worden sind, indem das transformierte BiItI einer weiteren Transformation unterzogen wird. Dieses System ermöglich! tlie Zähluivj, von Körpern bzw. ν tin Kornballungen in A*> hängigkeit ihrer Abmessungen. Die F i g. I zeigt cm Schulischem;! der zu diesem Zweck verwendeten logischen Schaltung. Innerhalb der Transformations schaltung, die wie in Fig. I durch das Rechteck Il angedeutet ist. findet man wieder die logischen Schallungen 15 und 25 zur -Fiosion« ties ursprünglichen Hildes sowie die I'mkehrsliifen 23 und 27 tier F i g. 2.

Das transformierte Bild nach r-Frosion und »Aufblähung« um Ii. welches an 28 abgegrilfcn wird, wirtl dann in der logischen Schaltung 2^l> verarbeitet, welche eine Verzögerungsleitung 30 mit einer Verzögeriinu um tlie Zeilcnabtastdauci I₁₁ enthält, sowie zwei weitere Verzögerungsleitungen 31, 32 mit einer Verzögcrungstlaiier gleich der Abgrilfperiode I₁ für die 2» Abtastung zweier Punkte auf einer Zeile.

Man ersieht ohne weiteres, daß die Werte der Signale, tue gleichzeitig an den -4 Punkten 33, 34, 35. Mt abueiinlTen werden können, jeweils 4 Bereiche (Punkte) />4, Λ3, hl. h I darstellen, die gemäß einem ?r> Quadrat angeordnet sind (F ig. S). welches auf zwei aufeinanderfolgenden Ablast/eilen des transformierten Bildes liegt. Wenn die F --() - Informationen im Faule tier Zeil durch die Schaltung laufen, verschiebt sieh dieses Quadrat in Abiastrichtung schrittweise mit einer Teilung ti oiler einem Vielfachen von ti.

Die vier Informationen, entsprechend hl. hl. Λ3. /i4 weiden an die Spalten einer l'rogrammierungs-Diodenmairix 37 angelegt, deren Zeilen an zwei Zähler 3H. 3') angeschlossen werden, die zu der allgenieinen Zähler·.chaining 12 (F i g. I) gehören. Die Matrix 37 ist derart programmiert, daß sie dem Zähle; 38 ein Sit'iiai F MeIcM. wenn ein Gebilde ermittelt wird, welche- durch die folgende Werlcgruppc dargestellt ist: 4"

hl F

/'2 1.

/»3 t)

/>4 I.

und tlas in 1 i g. (■> schemaliseh dargestellt ist. und :■()·· in allen anderen Fällen.

Sie liefert desgleichen an den Zähler 39 ein Signal ijleich 1 . wenn ein Gebilde ermittelt wird, welches .s folgender Wet treibe entspricht:

/) 1 = L

h 2 =-■■ F

h 4 I.

unii das in I- 1 g. 7 scliematiseh dargeslelll ist. und ) (I in allen alitieren Fällen. Man sieht aus ilen Fig. (1 nid 7. daß diesen (iebilden Vorsprünnc (F-'ι;:. (1) bzw. l-.inbucluungen (Fig. 7) in ilen Körnern entsprechen.

In dem oben angegebenen Buch von .1. Serra wird gezeigt, daß the Diilerenz 'wischen tier An/a'i! tier Vorspriingc und tier ,Anzahl tier linbuchtuiH'.en gleich tier Anzahl de; Körner im transformierten BiItI ist. das an die Schaltung 29 angelegt wird. Durch derartige Zählungen für verschiedene (irößen des Sechseckes />' kann man eine Kurve zeichnen, welche die Anzahl tier Körner in Abhängigkeit ihicr (Iröße wiedergibt.

F'iii derartige Zählungen ;'ihi es zahlreiche Anwendungen. Als Beispiele kann man ai: i'iren: die Zählung tier loten bzw. weilen Hlulköiy uhen im Blut, die Zählung der Komgiößen im Vau'n bzw. in puivei ii'i! niigen Sioli'en. Zählung tier 1 Men bzw. Finscliliisse in Mineralien bzw. Metallen i-der Fci'iermigen. Alluemeiner eimöülichi diese logische Schaltung die F.rmitthing tier kennzeichnenden Daten der Prüflinge, wie z. B. die \ erteilunüsfunklion ihre; Krümmungsradien längs der Kornurcnz.'n unii der l'orengrenzen. Die inalhemalisclie bzw. morphologische 1 ¹JUtUiI¹J diener ein/einen Größen isi in den oben angegebenen Buclivenilfcntlichuu'jen ani.'cgeben.

F.in weiteres .Anwenduiigsbeispiel kann durch eiae antlere Kombination tier logisclien Schaltungen der F'i g. 4 erhalten werden. Wenn man tlas Sio.ua! aus tier l'inkehi -!nie 23. ti. h. das BiItIJ' direkt an ilen Fingang der Schaltung 2v kui. so kann man die Anzahl der Pore:; im urspi iini'üchen Bild.) zählen. Wenn man dagegen an dieselbe Schalluiiü 29 ti Signal aus dem Kreis 25. d.h. das P<iKI.I" anlem. so zählt man die Anzahl der Poren nach i-.rosion und Blähung der Körner. In dem Buch von .1. Serra ν irtl gezeigt, daß die Dilferenz /wischen diesen beiden Zähluni'sergehnissen ilen Giuppicningen !¹CHaChIIaIlCr Poren, also dem NachivischalU-iaktor der Poren entspricht. Dieses Verführen kann unter anderem in tier Metallographie verwendet werden, um den \ ei c'nmel'ungsgrad von nichtmetallischen FinschUissi.il bzw. Seigeningen zu definieren und z.u messen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Textur-Patentanspruch: analyse eines nichthomogenen Objektes mit einer

Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Bildes

Vorrichtung für die Texturanalyse eines nicht- des Objekts, die eine vorzugsweise elektronische homogenen Objekts mit einer Einrichtung zur 5 Abtastvorrichtung zur Verschiebung eines vorErzeugung eines elektrischen Bildes des Objekts, bestimmten Meßbereichs über die Fläche des Objekts die eine vorzugsweise elektronische Abtastvor- sowie Mittel zur Bestimmung einer gewissen von der richtung zur Verschiebung eines vorbestimmten Struktur des Objekts abhängigen Eigenschaft des Meßbereichs über die Fläche des Objekts sowie Objekts in dem jeweiligen Meßbereich und zur UmMittel zur Bestimmung einer gewissen von der io Wandlung dieser Eigenschaft in ein das primäre Struktur des Objekts abhängigen Eigenschaft des elektrische Bild darstellendes elektrisches Signal Objekts in dem jeweiligen Meßbereich und zur enthält, mit einem Analog-Digital-Wandler, der die Umwandlung dieser Eigenschaft in ein das aus den Meßsignalen gewonnenen elektrischen Siprimäre elektrische Bild darstellendes elektrisches gnale aufnimmt, mit mindestens einer Speicher-Signal enthält, mit einem Analog-Digital-Wand- 15 vorrichtung für die Speicherung von digitalen ler, der die aus den Meßsignalen gewonnenen Signalen, mit einer logischen Auswahl- und Verelektrischen Signale aufnimmt, mit mindestens gleichs-Einrichtung zur Festlegung der auf dem einer Speichervorrichtung für die Speicherung nichthomogenen Objekt zu untersuchenden Konfivon digitalen Signalen, mit einer logischen Aus- gurationen und zum Vergleich von je k gespeicherten wahl- und Vergleichs-Einrichtung zur Festlegung ao Werten mit je k anderen Speicherwerten, mit einer der auf dem nichthomogenen Objekt zu unter- Zählerschaltung zur Zählung der sich bei dem Versuchenden Konfigurationen und zum Vergleich gleich ergebenden Übereinstimmungen und Nichtvon je k gespeicherten Werten'mit je k anderen Übereinstimmungen sowie mit einer Synchronisa-Speicherwerten, mit einer Zählerschaltung zur tionsvorrichtung, durch welche jeweils gleichzeitig Zählung der sich bei dem Vergleich ergebenden 15 mit der Abtastung eines Meßbereichs des nicht-Übereinstimmungen und Nicht-Übereinstimmun- homogenen Objekts die logische Auswahl- und gen sowie mit einer Synchronisationsvorrichtung, Vergleiche-Einrichtung in Tätigkeit gesetzt wird,
durch welche jeweils gleichzeitig mit der Ab- Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art tastung eines Meßbereichs des nichthomogenen (USA.-Patentschrift 3 449 586) werden die von dem Objekts die logische Auswahl- und VergLichs- 30 Analog-Digital-Wandler erhaltenen digitalen Signale Einrichtung in Tätigkeit gesetzt wird, g e k e η η - unmittelbar in die als Schieberegister ausgebildete zeichnet durch die Kombination der Merk- Speichervorrichtung eingegeben, in der die Werte der male, daß zwischen dem Analog-Digital-Wand- digitalen Signale der /1 letzten Messungen (n = vorler (9) und der logischen Auswahl- und Ver- bestimmte ganze Zahl) eingespeichert sind. Bei der gleichs-Einrichtung (37) eine erste logische Ver- 35 Einspeicherung des zu jeder neuen Messung gearbeitungsschaltung (15) zur Bildung eines ersten hörenden Wertes wird die in dem Speicher enthaltene transformierten elektrischen Bildes angeordnet Information um je eine Speicherzelle weitergeschoben ist, die besondere SpeichermiUei (16, 17, 18) zur und der jeweils zur ältesten Messung gehörende Wert jeweiligen Speicherung von vom Analog-Digital- aus dem Schieberegister herausgeschoben. Mit dieser Wandler (9) kommenden elektrischen Signalen, 40 Vorrichtung wird also lediglich das primäre elekwelche zeitlich um einen von der Abtastdauer trische Bild des zu untersuchenden Objekts statistisch einer ZeiH des Meßbereichs abhängigen Wert mittels der Auswahl- und Vergleichs-Einrichtung verschobenen Informat^;onsrü'_en entsprechen, ausgewertet. Damit lassen sich zwar eine ganze Reihe von denen jeder Informationssatz m auf einer von Struktureigenschaften des Objekts, wie beispiels-Abtastzeile nebeneinanderliegende Punkte um- 45 weise die spezifische Oberfläche und die Korngrößenfaßt, sowie logische Verknüpfungsschaltungen verteilung seiner Bestandteile, quantitativ ermitteln. (19, 20, 21) zur Abfrage von ρ vorbestimmten, Es ist jedoch damit nicht möglich, bestimmte Formen einem typischen Strukturelement (B) des Objekts der Bestandteile zu erkennen,
entsprechenden Adressen im Speicher, zum Ver- Ferner ist es bei einer Vorrichtung zur Texturgleich der /; gespeicherten Werte einzeln mit 50 analyse bekannt (Journal of Research of the National einem Satz von ρ vorgegebenen Werten, und zur Bureau of Standards — A. Physics and Chemistry·, Erzeugung eines zweiten, das transformierte Bild Band 67 A, No.

2, März/April 1963, S. 127 bis 131), darstellenden elektrischen Signals mit unter- daß bei der zur Auswertung der gemessenen und schiedlichen Werten, je nachdem, ob eine Über- in Digital-Signale umgewandelten Bildparameter ein einstimmung mit den vorgegebenen Werten vor- 55 Computer verwendet wird. Dazu ist ein Rechenliegt oder nicht, umfaßt, daß der logischen Ver- programm vorgesehen, das eine Reihe von Unterarbeitungsschaltung (15) eine Umkehrstufe (23) programmen zur Steuerung des Hauptprogramms, zur Bildung eines zum ersten transformierten Bild zur Umspeicherung der in dem Datenspeicher des komplementären Bildes nachgeschaltet ist, daß Computers gespeicherten Bildparameter zwecks eine zweite oder mehrere logische Verarbeitung;.- 60 Drehung und Duplizi-^ung dieser Bilder und zur schaltung(en) (25) und Umkchrstufe(n) (27) vor- Modifikation und Auswertung des Primärbildes entgesehen sind, welche als Eingangssignal minde- hält. Aus Genauigkeitsgründen ist meist eine sehr stcns eines der elektrischen Bilder erhalten, und große Zahl von Meßpunkten statistisch auszuwerten, daß eine Zahlcrsehaltung (29) mit Speichermitteln Bei dieser bekannten Vorrichtung werden dazu eine (30, 31, 32) für die aufeinanderfolgenden Werte 65 entsprechend große Zahl an Datenspeicherplätzen des das letzte transformierte elektrische Bild dar- benötigt. Außerdem wird zur Auswertung derart stellenden Signals vorgesehen ist. großer Datenmengen relativ viel Rechenzeit benötigt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Le-