RU2317583C1 - Method for producing a broach image of side surface of a deformed object having shape close to cylindrical - Google Patents
Method for producing a broach image of side surface of a deformed object having shape close to cylindrical Download PDFInfo
- Publication number
- RU2317583C1 RU2317583C1 RU2006133567/09A RU2006133567A RU2317583C1 RU 2317583 C1 RU2317583 C1 RU 2317583C1 RU 2006133567/09 A RU2006133567/09 A RU 2006133567/09A RU 2006133567 A RU2006133567 A RU 2006133567A RU 2317583 C1 RU2317583 C1 RU 2317583C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- image
- scan
- fragment
- border
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0004—Industrial image inspection
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30108—Industrial image inspection
- G06T2207/30164—Workpiece; Machine component
Abstract
Description
Изобретение относится к области цифровой телевизионной микроскопии и может быть использовано при автоматизации процессов детального обследования объектов в промышленности, в том числе для контроля качества.The invention relates to the field of digital television microscopy and can be used to automate the processes of detailed inspection of objects in industry, including for quality control.
В области криминалистики весьма актуальными являются задачи автоматизации проведения трасологических экспертиз пуль и гильз стрелкового оружия, а также создания федеральной и региональных пулегильзотек, разработки автоматизированных систем поиска и идентификации пуль и гильз по имеющимся базам данных.In the field of forensics, the tasks of automating the conduct of traological examinations of bullets and cartridges of small arms, as well as the creation of federal and regional bulletproof magazines, and the development of automated systems for searching and identifying bullets and cartridges from existing databases are very relevant.
Эти задачи могут быть решены широким применением современных средств оптико-электроники, телевизионной и вычислительной техники. Однако по сей день основным инструментом эксперта-трасолога является разработанный в 60-х годах криминалистический микроскоп сравнения типа МКС-1 (Скворцов Г.Е. и др. "Микроскопы", Ленинград, 1969 г.). Это сложный оптико-механический прибор, позволяющий эксперту получить в поле зрения совмещенные изображения двух сравниваемых объектов, идентифицировать их и, при необходимости, получить фотографическим путем твердую копию. Известный метод достаточно трудоемок и непроизводителен, так как микроскоп дает резкое изображение лишь небольшого фрагмента цилиндрической поверхности пули, а просмотр всей поверхности пуль и поиск на них идентичных микротрасс требуют больших затрат времени и чрезвычайно высокой квалификации эксперта.These tasks can be solved by the widespread use of modern means of optoelectronics, television and computer technology. However, to this day, the forensic expert’s main tool is the forensic microscope of comparison type MKS-1 developed in the 60s (G. Skvortsov et al. “Microscopes”, Leningrad, 1969). This is a complex optical-mechanical device that allows the expert to get combined images of two compared objects in the field of view, to identify them and, if necessary, to obtain a hard copy by photographic means. The known method is quite time-consuming and unproductive, since the microscope gives a sharp image of only a small fragment of the cylindrical surface of the bullet, and viewing the entire surface of the bullets and searching for identical microtracks on them requires a lot of time and an extremely high qualification of an expert.
В настоящее время известны два метода автоматизированного получения полной боковой развертки цилиндрических объектов: метод непрерывного щелевого сканирования и метод последовательного покадрового сканирования с последующей сшивкой кадров.Currently, two methods are known for the automated obtaining of the full lateral scan of cylindrical objects: the continuous slit scanning method and the sequential frame-by-frame scanning method with the subsequent stitching of frames.
Первый метод состоит в том, что поверхность равномерно вращающегося вокруг своей оси объекта проецируют оптической системой через щелевой "затвор" (или его аналог) на фотоприемник. При этом в каждый момент времени регистрируется узкий фрагмент цилиндрической поверхности, определяемый параметрами проектирующей оптической системы и шириной щелевого "затвора" и мало отличающийся от плоскости, и, в результате последовательной фиксации этих фрагментов, отображается полная развертка. Развитие этих способов связано с развитием фотоприемников и применением современных цифровых технологий. В ранних разработках фотоприемник - равномерно перемещающаяся фотопленка или фотопластинка, скорость которой синхронизована со скоростью движения изображения в фокальной плоскости (Музейные установки "Развертка" и "РФ-4", НИИСТ МВД РФ). В более поздних разработках фотоприемник - ПЗС-линейка, сигнал с которой оцифровывают синхронно с поворотом объекта и запоминают по столбцам в памяти ЭВМ (Установка АССП "Волонтер", НИИСТ МВД РФ).The first method is that the surface of an object uniformly rotating around its axis is projected by the optical system through a slotted “shutter” (or its analogue) onto a photodetector. Moreover, at each moment of time, a narrow fragment of the cylindrical surface is detected, determined by the parameters of the projecting optical system and the width of the slit “shutter” and slightly different from the plane, and, as a result of sequential fixation of these fragments, a full scan is displayed. The development of these methods is associated with the development of photodetectors and the use of modern digital technologies. In early developments, a photodetector is a uniformly moving film or photographic plate, the speed of which is synchronized with the speed of the image in the focal plane (Museum installations "Scan" and "RF-4", NIIST Ministry of Internal Affairs of the Russian Federation). In later designs, the photodetector is a CCD array, the signal from which is digitized synchronously with the rotation of the object and stored in columns in a computer memory (Installation of ACSP "Volunteer", NIIST, Ministry of Internal Affairs of the Russian Federation).
Общим недостатком устройств, реализующих эти способы, является низкая разрешающая способность (например, для АССП "Волонтер" - 25 мкм), которая дает лишь общую картину поверхности пули, в то время как для эффективной экспертизы важны частные признаки - микроцарапины шириной порядка 5 мкм. Низкое разрешение объясняется отсутствием возможности обеспечить очень точный угловой шаг (в АССП "Волонтер" волновой редуктор шагового двигателя обеспечивает только 1600 шагов на оборот). Кроме того, щелевые сканеры обладают еще одним существенным недостатком - при записи деформированного объекта в результате различий текущего радиуса точки поверхности и обязательного постоянства углового шага возникает разномасштабность участков поверхности объекта.A common drawback of devices that implement these methods is the low resolution (for example, for ACS “Volunteer” - 25 microns), which gives only a general picture of the surface of the bullet, while particular features are important for effective examination - microcracks with a width of about 5 microns. The low resolution is due to the lack of the ability to provide a very accurate angular step (in ACSP “Volunteer” the wave reducer of a stepper motor provides only 1600 steps per revolution). In addition, slit scanners have another significant drawback - when recording a deformed object as a result of differences in the current radius of the surface point and the obligatory constancy of the angular step, different-sized sections of the surface of the object arise.
Другой метод реализован в комплексе аппаратуры IBIS канадской фирмы Forensic Technology Inc. (IBIS Training Manual, 1995 - руководство по работе с аппаратурой). Это способ получения изображения части развертки пуль стрелкового оружия заключается в том, что телекамерой с ПЗС-матрицей, используя при этом систему фокусировки, проектирующую световой штрих на объект, снимают последовательно фрагменты поверхности, оцифровывают получаемые изображения с помощью АЦП и записывают в памяти ЭВМ с возможностью последующего (ручного) синтеза части полной развертки.Another method is implemented in the IBIS equipment complex of the Canadian company Forensic Technology Inc. (IBIS Training Manual, 1995 - equipment manual). This is a way of acquiring an image of a portion of the scanning of small arms bullets in that a camera with a CCD matrix, using the focusing system projecting a light bar onto an object, consecutively removes surface fragments, digitizes the resulting images using an ADC and records it in computer memory with the possibility of subsequent (manual) synthesis of the full-scan part.
Недостатком этого способа является невозможность получения неискаженных разверток деформированных пуль, т.к. при повороте изменяется текущий радиус точки поверхности (для снимаемого фрагмента - радиус точки поверхности на оптической оси) и имеет место разворот снимаемой поверхности относительно нормали к оси объектива. Кроме того, синтез изображения производится вручную, что требует значительного времени и внимания оператора и, как следствие, приводит к ошибкам при длительной работе.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining undistorted scans of deformed bullets, because during rotation, the current radius of the surface point changes (for the fragment to be removed, the radius of the surface point on the optical axis) and the surface is rotated relative to the normal to the lens axis. In addition, the image synthesis is performed manually, which requires considerable time and attention of the operator and, as a result, leads to errors during prolonged operation.
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению является способы, описанные в изобретениях RU 2130628, G02B 21/36, 1997.08.06, и усовершенствованный способ RU 2155378, G06K 9/60, 1999.01.26, выбранный в качестве прототипа. Этот способ получения изображения развертки поверхности пуль и гильз нарезного стрелкового оружия заключается в том, что телекамерой с ПЗС-матрицей снимают последовательно отдельные прямоугольные фрагменты поверхности. При этом используется система автофокусирования, проецирующая световой штрих на объект. Затем оцифровывают получаемые изображения и записывают в памяти ЭВМ с возможностью последующего синтеза полной развертки. При выполнении процедуры записи исследуемый объект сначала позиционируют в исходное положение, а перед съемкой каждого кадра производят поворот объекта на постоянный, точно воспроизводимый угол. Затем фокусируют телекамеру с помощью системы автофокусирования и по величине расфокусирования, определяемой вертикальным смещением светового штриха, вычисляют текущий радиус объекта и определяемую им ширину фрагмента, участвующего в последующем синтезе изображения развертки.Closest to the proposed invention is the methods described in the inventions RU 2130628, G02B 21/36, 1997.08.06, and an improved method RU 2155378, G06K 9/60, 1999.01.26, selected as a prototype. This method of obtaining a surface image of the bullets and sleeves of rifled small arms consists in the fact that successively separate rectangular fragments of the surface are successively shot with a CCD camera. In this case, an autofocus system is used, projecting a light bar onto an object. Then the resulting images are digitized and recorded in a computer memory with the possibility of subsequent synthesis of a full scan. When performing the recording procedure, the studied object is first positioned in its original position, and before shooting each frame, the object is rotated by a constant, precisely reproduced angle. Then, the camera is focused using the autofocus system and the defocusing value determined by the vertical shift of the light bar calculates the current radius of the object and the width of the fragment that is involved in the subsequent synthesis of the scan image.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности записи участков поверхности объектов, на которые луч фокусирования не попадает из-за сильной деформации, а также наличие несфокусированных областей внутри кадров.The disadvantage of this method is the inability to record surface areas of objects onto which the focus beam does not fall due to severe deformation, as well as the presence of unfocused areas within the frames.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества и достоверности снятия информации с цилиндрических объектов за счет нового способа записи изображений с цилиндрических объектов вне зависимости от степени их деформации (за исключением полностью разорванных частей объекта).The objective of the invention is to improve the quality and reliability of the removal of information from cylindrical objects due to the new method of recording images from cylindrical objects, regardless of the degree of their deformation (with the exception of completely torn parts of the object).
Решение поставленной задачи достигается за счет использования способа фокусирования на объект по изображению и способов корреляционного анализа при «сшивке» кадров для формирования развертки.The solution of this problem is achieved through the use of the method of focusing on the object in the image and the methods of correlation analysis when “stitching” frames to form a scan.
Поясним это более подробно. Применение способа фокусирования на объект с использованием только луча фокусирования показало, что при записи достаточно большого количества деформированных пуль, а именно такие пули в большинстве случаев поступают к экспертам с мест преступления, не позволяет получать полностью сфокусированное изображение на всей площади кадра. Этот факт объясняется тем обстоятельством, что деформация происходит по всем трем осям ортогональной системы координат, имеет непредсказуемый характер и в каждом конкретном случае индивидуальна. При этом возможны случаи, когда луч фокусирования вообще не виден на отдельных кадрах из-за выступающих частей объекта, преграждающих путь лучу при его распространении от осветителя до сканируемой части объекта.Let us explain this in more detail. The use of the method of focusing on an object using only a focusing beam showed that when recording a sufficiently large number of deformed bullets, namely such bullets in most cases come to experts from crime scenes, it does not allow to obtain a fully focused image over the entire frame area. This fact is explained by the fact that the deformation occurs along all three axes of the orthogonal coordinate system, has an unpredictable character and is individual in each case. In this case, there may be cases where the focusing beam is not visible at all on separate frames due to the protruding parts of the object, blocking the path of the beam when it propagates from the illuminator to the scanned part of the object.
Для решения данной задачи предлагается другой способ, в котором, в отличие от известного способа с основой идеей анализа местоположения луча фокусирования на изображении, главным выступает анализ отдельных (выбранных) участков изображения каждого кадра. Процесс получения полностью сфокусированного кадра изображения имеет итеративный характер, поскольку в силу конструктивных особенностей устройства глубина резкости проектирующей оптической системы, в общем случае, не позволяет получать полностью сфокусированное изображение по всей площади кадра с одной экспозиции. Начальным является состояние, при котором какая-либо часть изображения сфокусирована. Переход системы фокусирования в это состояние может быть осуществлен двумя путями:To solve this problem, another method is proposed in which, in contrast to the known method with the basic idea of analyzing the location of the focusing beam on the image, the main one is the analysis of individual (selected) image sections of each frame. The process of obtaining a fully focused image frame is iterative in nature, because, due to the design features of the device, the depth of field of the projecting optical system, in the general case, does not allow obtaining a fully focused image over the entire frame area from a single exposure. The initial state is when any part of the image is focused. The transition of the focusing system to this state can be carried out in two ways:
- автоматическое фокусирование на объект по лучу фокусирования;- automatic focusing on the subject by the focusing beam;
- в случае отсутствия луча фокусирования на полученном кадре - оператором в ручном режиме фокусирования на объект.- in the absence of a focusing beam on the received frame - by the operator in the manual focus mode on the object.
В дальнейшем осуществляют последовательное изменение положения оптической системы относительно объекта на величину, равную глубине резкости, сначала в одну сторону, а по достижении границы, после которой видимая часть объекта находится вне зоны фокуса, - в противоположную от начального состояния. При этом граничное положение оптической системы по отношению к объекту определяют по динамике изменения усредненной разности значений яркости каждого пикселя изображения с близлежащими пикселями Rij, где i - номер столбца, j - номер строки. В результате имеется последовательность кадров с изображением одной и той же области объекта, снятых с различным значением экспозиции. Заключительный этап - формирование результирующего кадра, данные которого используются для формирования изображения боковой развертки. Для этого в результирующий кадр записываются пиксели из того кадра полученной последовательности, в котором R имеет максимальное значение. В итоге получают полностью сфокусированный кадр. При этом по положению системы фокусирования, находящейся при съеме каждого кадра последовательности, определяется радиус объекта в каждой точке объекта. Имея эти данные, с использованием известной формулы расчета, в дальнейшем вычисляют ширину фрагмента кадра, участвующего в синтезе развертки, и его начальное положение. Однако при применении теоретических данных расчета оказалось, что качество получаемой развертки очень сильно зависит от конкретной реализации устройства сканирования и в большинстве случаев приводит к появлению «несшивок» кадров в развертке. Для решения данной проблемы автор предлагает использование аппарата корреляционного анализа для корректировки границ фрагментов развертки в кадре. При этом используется тот факт, что ширина фрагмента развертки боковой поверхности пуль значительно меньше общей ширины кадра. Так, например, для пуль пистолета «Макаров», для угла поворота, равного 7,2 градуса, ширина фрагмента составляет около 150 пикселей, тогда как современные ПЗС-матрицы позволяют получать кадры шириной 500 пикселей и больше. Таким образом, соседние кадры при записи развертки имеют перекрывающиеся области. Границу первого кадра в первом поясе развертки берут по теоретическому расчету, а при определении границы фрагмента в каждом последующем кадре - формируют эталонный вектор, вычисляемый на основании столбца изображения, соответствующий правой границе предыдущего кадра, и массив векторов из столбцов изображения текущего кадра, граничащих с расчетной левой границей. Производят последовательное сравнение эталонного вектора с каждым вектором из сформированного массива и по максимуму коэффициента корреляции определяют столбец в текущем кадре, соответствующий столбцу правой границы предыдущего фрагмента. Таким образом, левой границей текущего кадра будет столбец, следующий за вычисленным.Subsequently, a sequential change is made in the position of the optical system relative to the object by an amount equal to the depth of field, first in one direction, and upon reaching the boundary, after which the visible part of the object is out of focus, in the opposite direction from the initial state. In this case, the boundary position of the optical system with respect to the object is determined by the dynamics of changes in the average difference in brightness values of each image pixel with neighboring pixels R ij , where i is the column number, j is the row number. As a result, there is a sequence of frames with the image of the same area of the object, shot with different exposure values. The final stage is the formation of the resulting frame, the data of which is used to form the side scan image. For this, pixels from that frame of the obtained sequence in which R has the maximum value are recorded in the resulting frame. The result is a fully focused frame. In this case, the position of the focusing system, which is located at the shooting of each frame of the sequence, determines the radius of the object at each point of the object. Having this data, using the well-known calculation formula, the width of the fragment of the frame involved in the synthesis of the sweep and its initial position are further calculated. However, when applying theoretical calculation data, it turned out that the quality of the obtained scan very much depends on the specific implementation of the scanning device and in most cases leads to the appearance of “non-matching” frames in the scan. To solve this problem, the author proposes the use of a correlation analysis apparatus for adjusting the boundaries of scan fragments in a frame. This uses the fact that the width of the sweep fragment of the side surface of the bullets is significantly less than the total frame width. So, for example, for Makarov pistol bullets, for a rotation angle of 7.2 degrees, the fragment width is about 150 pixels, while modern CCD arrays allow you to get frames with a width of 500 pixels or more. Thus, adjacent frames when recording a sweep have overlapping areas. The border of the first frame in the first scan belt is taken according to theoretical calculation, and when determining the fragment boundary in each subsequent frame, a reference vector is formed, calculated on the basis of the image column corresponding to the right border of the previous frame, and an array of vectors from the image columns of the current frame bordering the calculated left border. The reference vector is sequentially compared with each vector from the generated array and the maximum correlation coefficient is determined by the column in the current frame corresponding to the column of the right border of the previous fragment. Thus, the left border of the current frame will be the column following the calculated one.
Поясним более детально устройство прибора, реализующего предлагаемый способ и последовательность действий, выполняемых в процессе его функционирования.Let us explain in more detail the device device that implements the proposed method and the sequence of actions performed during its operation.
На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2а и б - оптическая схема расположения элементов конструкции; на фиг.3 - изображение части развертки деформированной пули.Figure 1 shows a General view of the device; on figa and b - the optical arrangement of structural elements; figure 3 is an image of a portion of the scan of the deformed bullet.
Устройство содержит следующие узлы: блок осветителей 1, объектодержатель 2, механизмы продольного сканирования 3 поворота 4 объекта и фокусировочной подвижки 5, систему автофокусирования 6, телевизионную камеру с ПЗС-матрицей 7, АЦП и ЭВМ. Объектодержатель в предлагаемом устройстве выполнен в виде съемного узла и состоит из поворотного столика с зубчатой полумуфтой и подпружиненного прижима со свободно вращающейся центрировочной зубчатой коронкой, причем на установочной поверхности столика нанесено рифление, а в полумуфте предусмотрено центрирующее отверстие для сопряжения с осью привода вращения объекта. В качестве приводов используются четырехфазные шаговые двигатели с углом поворота 1.8 градуса на один шаг. Приводы фокусировки и вертикального перемещения телекамеры снабжены винтовыми механизмами поступательного перемещения. Все приводы и осветители управляются ЭВМ. На нее же через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) идет съем информации с ПЗС-матрицы. В качестве источников света использованы, две основные светодиодные матрицы, обеспечивающие боковое наклонное освещение объекта рассеянным светом справа или слева от оптической оси объектива под углом α к поверхности объекта, четыре дополнительные светодиодные матрицы - по две с каждой стороны, две светодиодные матрицы, расположенные соответственно сверху и снизу по отношению к видимой части объекта.The device contains the following nodes: a unit of illuminators 1, an object holder 2, longitudinal scanning mechanisms 3 of turning 4 of an object and a focusing slide 5, an
Запись развертки происходит в следующей последовательности. При включении прибора каретки автоматически устанавливаются в исходное положение по состоянию оптических датчиков грубого и точного позиционирования с точностью порядка 6 мкм. Под исходным положением понимают постоянную для данного прибора установку поворотного столика на известном расстоянии от телекамеры, выверяемую при настройке по специальному эталону. Допустим, она соответствует калибру 8,00 мм. После этого включают система автофокусирования. На объекте и соответственно на ПЗС-матрице появляется изображение светового штриха. Анализируя его смещение по вертикали, компьютер определяет величину дефокусирования ΔF и ее направление и дает команду на отработку приводу фокусировки, осуществляющему перемещение каретки. Одновременно вычисляют текущий радиус пули как разность между исходным радиусом и ΔF.The sweep is recorded in the following sequence. When the device is turned on, the carriages are automatically set to the initial position according to the state of the optical sensors of coarse and precise positioning with an accuracy of about 6 μm. The initial position means the constant installation of a rotary table for a given device at a known distance from the camera, verified when setting up according to a special standard. Suppose it corresponds to a caliber of 8.00 mm. Then turn on the autofocus system. An image of the light bar appears on the object and, accordingly, on the CCD matrix. By analyzing its vertical displacement, the computer determines the amount of defocusing ΔF and its direction and gives a command to refine the focusing drive, which moves the carriage. At the same time, the current bullet radius is calculated as the difference between the original radius and ΔF.
В случае отсутствия луча на изображении выполняется процедура автофокусирования, описанная выше. Следующим шагом является вычисление ширины (по дуге) подлежащего записи в памяти ЭВМ фрагмента. При наличии деформации радиус пули меняется от шага к шагу, в то время как угол поворота Δφ постоянен. При этом размер b фрагмента, ограниченного углом Δφ, и соответственно его изображения b′ на матрице непостоянен и равенIf there is no beam in the image, the autofocus procedure described above is performed. The next step is to calculate the width (along the arc) of the fragment to be recorded in the computer memory. In the presence of deformation, the bullet radius changes from step to step, while the rotation angle Δφ is constant. Moreover, the size b of the fragment bounded by the angle Δφ and, accordingly, its image b ′ on the matrix is unstable and is equal to
b′i=ri·Δφ·V (I), где ri - текущий радиус, V - линейное увеличение объектива телекамеры.b ′ i = r i · Δφ · V (I), where r i is the current radius, V is the linear increase in the camera’s lens.
Очевидно, что если снимаемые фрагменты деформированной пули будут постоянной ширины, то при синтезе общей картинки появятся либо разрывы, либо переналожения отдельных участков. Поэтому, в зависимости от вычисленной величины, с матрицы считывается и записывается определенное число столбцов элементов.Obviously, if the shot fragments of the deformed bullet are of constant width, then in the synthesis of the overall picture, either gaps or re-arrangement of individual sections will appear. Therefore, depending on the calculated value, a certain number of columns of elements are read and written from the matrix.
После установки в плоскость резкого изображения определяют наличие ухода поверхности снимаемого фрагмента от нормали к оси объектива. На фиг.3 показано расположение цилиндрической 1 и деформированной эллипсовидной 2 пуль относительно телекамеры. Разворот снимаемой поверхности на угол β ведет к тому, что фактическая протяженность фрагмента составит bi=ri·φ/cosβ (II), β - угол поверхности фрагмента от нормали NN, в то время как число записываемых столбцов определяется формулой (I) для недеформированной поверхности радиуса r. После проведения этих действий подсветку системы автофокусировки выключают, включают один из осветителей и производят запись изображения. Наклонное разностороннее освещение объекта выгодно отличается от кольцевого, примененного в вышеописанной системе IBIS, благодаря протяженности площадных источников света, каковыми являются светодиодные матрицы. При этом меньше сказывается бликование на краях микроцарапин и снижается риск невоспроизведения определенных деталей из-за их затенения, что имеет место при освещении узконаправленными световыми пучками в процессе визуального исследования пули под микроскопом. Кроме того, переключение малоинерционных источников (светодиодов), в отличие от ламп накаливания, происходит за очень короткие промежутки времени, а это, учитывая, что для записи всей поверхности нужно сделать несколько сот кадров, значительно увеличивает производительность прибора.After installing a sharp image in the plane, the presence of the surface removal of the removed fragment from the normal to the axis of the lens is determined. Figure 3 shows the location of the cylindrical 1 and deformed ellipsoidal 2 bullets relative to the camera. The rotation of the removed surface by the angle β leads to the fact that the actual length of the fragment is b i = r i · φ / cosβ (II), β is the angle of the surface of the fragment from the normal NN, while the number of recorded columns is determined by formula (I) for undeformed surface of radius r. After carrying out these steps, the AF system backlight is turned off, one of the illuminators is turned on, and the image is recorded. The inclined versatile illumination of the object compares favorably with the ring used in the IBIS system described above, due to the length of the areal light sources, which are the LED arrays. In this case, glare on the edges of microcracks is less affected and the risk of non-reproduction of certain parts due to their shading is reduced, which occurs when illuminated by narrowly directed light beams during the visual examination of a bullet under a microscope. In addition, the switching of low-inertia sources (LEDs), in contrast to incandescent lamps, occurs in very short periods of time, and this, given that several hundred frames need to be taken to record the entire surface, significantly increases the performance of the device.
После записи отснятых кадров в памяти ЭВМ производится поворот столика с пулей на угол Δφ, воспроизводимый с высокой точностью, и цикл повторяется. После сканирования каждого последующего кадра вычисляется ширина и границы фрагмента, участвующего в построении развертки с применением алгоритма коррекции границ, описанного выше, и фрагмент «вписывается» в развертку. По завершении полного оборота телекамеру приводом 3 перемещают вдоль оси пули и снимают новый круговой пояс. Число поясов определяется типом пули и протяженностью ее цилиндрической части, на которой сосредоточены интересующие криминалиста трассы.After recording the captured frames in the computer memory, the table is rotated with the bullet through the angle Δφ, reproduced with high accuracy, and the cycle repeats. After scanning each subsequent frame, the width and boundaries of the fragment participating in the construction of the scan using the boundary correction algorithm described above are calculated, and the fragment "fits" into the scan. Upon completion of a complete revolution, the camera 3 is moved along the axis of the bullet along the axis of the bullet and a new circular belt is removed. The number of belts is determined by the type of bullet and the length of its cylindrical part, on which the forensic investigator is interested in the route.
Предложенный способ получения разверток пуль и гильз осуществлен в приборе «Кондор», разработанном предприятием-заявителем.The proposed method for obtaining reamers of bullets and shells was carried out in the Condor device developed by the applicant enterprise.
Его основные параметры: калибр пули - 5-12 мм, длина снимаемого участка по оси пули - 1-20 мм, максимальное время регистрации одного объекта - 5 мин, разрешающая способность на объекте - 3.5 мкм, прибор работает в комплекте с ЭВМ типа IBM PC и лазерным или струйным принтером для получения твердой копии. Прибор позволяет получать, записывать, просматривать на экране с различным увеличением развертку поверхности пули, а также проводить сравнительный анализ изображений двух пуль одновременно. Его разрешающая способность позволяет выявить самые тонкие структуры на поверхности объекта, обеспечивающие его идентификацию.Its main parameters: bullet caliber - 5-12 mm, the length of the shot area along the bullet axis - 1-20 mm, the maximum registration time for one object is 5 minutes, the resolution on the object is 3.5 microns, the device works with an IBM PC type computer and laser or inkjet printers for hard copies. The device allows you to receive, record, view on the screen with a different magnification a scan of the surface of the bullet, as well as conduct a comparative analysis of the images of two bullets at the same time. Its resolution allows you to identify the finest structures on the surface of the object, ensuring its identification.
Основными отличительными особенностями предложенного способа являются:The main distinguishing features of the proposed method are:
- применение метода фокусирования на объект по анализу характеристик изображения, позволяющего получать сфокусированное изображение на всей площади кадра независимо от степени деформации объекта и вычислять радиус объекта в каждой снимаемой точке;- application of the method of focusing on an object by analyzing the characteristics of the image, which allows to obtain a focused image over the entire area of the frame regardless of the degree of deformation of the object and calculate the radius of the object at each point taken;
- применение методов корреляционного анализа при формировании единого изображения развертки боковой поверхности цилиндрических объектов, позволяющих убрать «несшивки» между кадрами, вносимые механическими узлами при практической реализации устройств.- the application of methods of correlation analysis in the formation of a single image of a scan of the lateral surface of cylindrical objects, allowing you to remove the "mismatch" between frames introduced by mechanical nodes in the practical implementation of the devices.
Иллюстрация преимуществ предложенного способа над известными дана на фиг.3, где а - изображение части развертки деформированной пули, полученной с применением аналогичных способов, б - изображение той же части пули, полученное на сканере «Кондор» с использованием предложенного способа.Figure 3 illustrates the advantages of the proposed method over the known ones, where a is an image of a scan part of a deformed bullet obtained using similar methods, b is an image of the same part of a bullet obtained on a Condor scanner using the proposed method.
На фиг.3 видно наличие несфокусированных областей 1 и 2 и «несшивок» 3 в верхней части, которые отсутствуют на изображении в нижней части чертежа. Электронная цифровая запись изображения открывает новые возможности его хранения, обработки, автоматизации измерений, передачи по существующим каналам связи и создает предпосылки для организации современных пулегильзотек с автоматизированным поиском и идентификацией объектов.Figure 3 shows the presence of unfocused areas 1 and 2 and "stitches" 3 in the upper part, which are not in the image in the lower part of the drawing. Electronic digital image recording opens up new possibilities for its storage, processing, measurement automation, transmission over existing communication channels and creates the prerequisites for the organization of modern bulletproof magazines with automated search and identification of objects.
Практическая реализация данного способа показала возможность получения высококачественных полностью сфокусированных изображений разверток боковых поверхностей пуль с сильными деформациями и получила высокие оценки при использовании экспертами-баллистами в их практической работе. Также данный способ может быть применен для построения цифровых трехмерных моделей объектов с формой, близкой к цилиндрической, и автоматизации контроля качества при производстве такого рода объектов.The practical implementation of this method showed the possibility of obtaining high-quality fully focused images of sweeps of the side surfaces of bullets with strong deformations and received high marks when used by expert ballists in their practical work. Also, this method can be applied to build digital three-dimensional models of objects with a shape close to cylindrical, and to automate quality control in the production of such objects.
В настоящее время реализация описываемого изобретения используется в специализированном баллистическом сканере, предназначенном для записи изображений боковых поверхностей стрелянных пуль и формирования баз данных пулетек с целью обеспечения проведения баллистической экспертизы.Currently, the implementation of the described invention is used in a specialized ballistic scanner designed to record images of the side surfaces of fired bullets and the formation of databases of machine guns in order to ensure ballistic examination.
Таким образом, актуальность данного изобретения не вызывает сомнения. При этом его технический аспект заключается в предоставлении возможности получения качественных изображений боковой поверхности пуль, в том числе деформированных, имеющих высокое разрешение, что позволяет проводить автоматический поиск объектов по базе данных с последующим проведением экспертизы баллистами-экспертами в режиме цифрового сравнительного микроскопа.Thus, the relevance of this invention is not in doubt. At the same time, its technical aspect lies in the possibility of obtaining high-quality images of the side surface of bullets, including deformed ones, with high resolution, which allows automatic search for objects in the database with subsequent expert examination by ballistic experts in the digital comparative microscope mode.
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006133567/09A RU2317583C1 (en) | 2006-09-19 | 2006-09-19 | Method for producing a broach image of side surface of a deformed object having shape close to cylindrical |
| PCT/RU2007/000494 WO2008036001A1 (en) | 2006-09-19 | 2007-09-14 | Method for obtaining the image of the involute of the side surface of a deformed object, the shape of which is close to a cylinder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006133567/09A RU2317583C1 (en) | 2006-09-19 | 2006-09-19 | Method for producing a broach image of side surface of a deformed object having shape close to cylindrical |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2317583C1 true RU2317583C1 (en) | 2008-02-20 |
Family
ID=39200742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006133567/09A RU2317583C1 (en) | 2006-09-19 | 2006-09-19 | Method for producing a broach image of side surface of a deformed object having shape close to cylindrical |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2317583C1 (en) |
| WO (1) | WO2008036001A1 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19512575A1 (en) * | 1995-04-04 | 1996-10-10 | Bodenseewerk Geraetetech | Conveyed object detection method |
| RU2155378C1 (en) * | 1999-01-26 | 2000-08-27 | Дереновский Михаил Ефимович | Method for production of scanning image of surface of strained cylindrical objects |
| CA2431818C (en) * | 2001-01-05 | 2011-11-22 | Immunivest Corporation | Devices and methods to image objects |
-
2006
- 2006-09-19 RU RU2006133567/09A patent/RU2317583C1/en not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-09-14 WO PCT/RU2007/000494 patent/WO2008036001A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008036001A1 (en) | 2008-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7155049B2 (en) | System for creating microscopic digital montage images | |
| US8675992B2 (en) | Digital microscope slide scanning system and methods | |
| US10477097B2 (en) | Single-frame autofocusing using multi-LED illumination | |
| JPH10290389A (en) | Multi-focus image formation method and image formation device | |
| US20060133657A1 (en) | Microscopy system having automatic and interactive modes for forming a magnified mosaic image and associated method | |
| US20100302364A1 (en) | Three dimensional shape measurement apparatus and method | |
| US20050190437A1 (en) | Microscopic image capture apparatus and microscopic image capturing method | |
| KR20080097218A (en) | Method and apparatus and computer program product for collecting digital image data from microscope media-based specimens | |
| WO2005010495A3 (en) | System and method for generating digital images of a microscope slide | |
| CN1127557A (en) | 3D printer with direct key-subject alignment | |
| CN106405826B (en) | A kind of galvanometer scanning system and scan method of double light path imaging | |
| CN111220615A (en) | Inclined three-dimensional scanning microscopic imaging system and method | |
| CN110400281B (en) | Image enhancement method in digital slice scanner | |
| US7653260B2 (en) | System and method of registering field of view | |
| US11356593B2 (en) | Methods and systems for single frame autofocusing based on color- multiplexed illumination | |
| RU2317583C1 (en) | Method for producing a broach image of side surface of a deformed object having shape close to cylindrical | |
| JPH0527084B2 (en) | ||
| US9016960B2 (en) | Method and apparatus for macro photographic stereo imaging | |
| US5280370A (en) | Apparatus and method for scanning by means of a rotatable detector array | |
| RU2155378C1 (en) | Method for production of scanning image of surface of strained cylindrical objects | |
| CN114758346A (en) | High-precision image global microscopic printing document identification system | |
| RU2130628C1 (en) | Method for scanning surface of bullets and shells of rifle guns, device for scanning cylindrical bodies | |
| CN114326074A (en) | Method and microscope for generating a sample overview image | |
| JP2009198397A (en) | Device and method for inspecting substrate | |
| RU2166748C1 (en) | Technique forming images and defining relief of objects of complicated form |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100920 |