SU1257413A1 - Способ контрол качества изображени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области измерений характеристик изображений и может быть использовано дл  контрол  качества изображени , формируемого визуальными оптико-электронными системами. С целью повышени  точности контрол  качества изображени  путем учета вли ни  на качество изображени  аддитивных шумов оптико-электронного тракта изображающей системы, а также пространственного и временного интегрировани  изображени , осуществл емых зрительным анализатором оператора в способе, включающем проецирование изображени  тест-объекта в плоскость анализатора изображени , пространственную фильтрацию изображени  путем сканировани , преобразование потока излучени  на выходе анализатора в электрический сигнал , фильтрацию электрического сигнала , анализ выходного сигнала, дополнительно определ ют сигнал от фона в изображении, причем осуществл ют согласованную с тест-объектом фильтрацию , а о качестве изображени  суд т по отношению сигнал/шум, вычисл емо- му по формуле Ф i(J - Uj2)/Uf, где Ч - отношение сигнал/шум, TJ, - максимальное значение выходного сигнала при наличии тест-объекта в предметной плоскости, Uj - выходной сигнал при отсутствии тест-объекта в предметной плоскости. Б устройстве, реализующем способ, тест-объект и анализатор изображени  выполнены в виде транспарантов с коэффициентами пропускани , измен юш 1мис  по синусоидальному закону, и согласованных между собой по масштабу и пространной частоте, а временной фильтр выполнен в виде апериодического звена с посто нной времени, равной посто нной времени зрительного анализатора. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. с & (Л N) СЛ VI 4 СА9

Description

Изобретение относитс  к измерени м характеристик изображений и может быть использовано дл  контрол  качества изображени , формируемого визуальными оптико-электронными системами ,

Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол  качества изображени  путем учета вли ни  на качество изображени  аддитивных шумов оптико-электронного тракта изображающей системы, а также пространственного и временного интегрировани  изображени , осуществл емых зрительным анализатором оператора.

На чертеже представлено реализующее способ устройство.

Устройство состоит из осветител , включающего в себ , например, источник 1 излучени , конденсатор 2 и матовый рассеиватель 3,тест-объ- екта 4, работающего на пропускание, испытуемой изображающей системы 5, проекдионной системы 6, анализатора 7 изображени , приемника 8 излучени , усилител  9, временно го .фильтра 10 и регистрирующего устройства 1 I .

Осветитель обеспечивает равномерную по площади подсветку тест-объекта 4, выполненного в виде полупрозрачного транспаранта с синусоидальным распределением коэффициента пропускани . Изображающа  система 5 формирует изображение тест-объекта, например, на телевизионном экране. Проекционна  система 6 переносит изображение тест-объекта с экрана изображающей системы в плоскость анализатора 7 изображени , выполненного как и тест-объект в виде полупрозрачного транспаранта с синусоидальным распределением коэффициента пропускани  5 причем рисунок анализатора изображени  подобен рисунку тест-объекта с учетом изменени  масштаба в рраз. Анализатор изображени  сканирует в плоско сти изображени  в двух ортогональных направлени х . Поток излучени  на выходе анализатора изображени  преобразуетс  приемником 8 излучени  в электрический сигнал, который усиливаетс  усилителем 9, фильтруетс  временным фильтром 10, представл ющим собой апериодическое звено с посто нной времени, равной посто нной времени зрительного анализатора гл и ре

гистрируетс  регистрирующим устройством 1. Распределение  ркости L(x,y) в одном кадре защумленного изображени  записываетс  Ь(х,у)Ь„,, (х,у)+Ьш (х,у) (1) где L (х,у) - функци  распределени   ркости в незашумлен- ном изображении; : Ьш (у) реализаци  аддитивного шума.

Оператор осуществл ет согласован- ю/ю фильтрацию изображени , причем, согласованный фильтр строитс  на основе функции распределени   ркости в незашумленном изображении L (х,у). Отсюда распределение  ркости L(x,y) в профильтрованном изображении равно:

L(x,y)L(x,y bt,. (х,у) (2) где L (х,у) - нормированное распределение  ркости в незашумленном изображении; - интегральна  операци 

взаимной коррел ции, а среднеквадратическое значение электрического сигнала (х,у) на выходе приемника излучени  при сканировании изображени :

иД (x,y)Ii: (x,y)l

L,, (х,у).Ъ: (x,y)f ч2 f у V12

+ к; U(x,y).L; (х,у) , (3) где К - коэффициент преобразовани  потока излучени  в электрический сигнал. Отношение сигнал/шум определ етс  .при наилучшем совмещении объекта наблюдени  и согласованного фильтра, чему соответствует значение коррел ционного интеграла (2) при нулевых аргументах. Пользу сь свойством коррел ционной функции, а также учиты- ва  временные интегрирующие свойства зрительного анализатора с посто нной времени Тгл и св зь распределе- ни   ркости Б незашумленном изображе- - НИИ с распределением  ркости в объекте

Ь„,{х,у):

L (х,у)-р {ъ„8 (, ,v; )Н(.), ,.), )} ,(4) где Н(| ) передаточна  функци 

изображающей системьт,

ИЭ1 (3) при наилучшем совмещении объекта и согласованного фильтра полу- Ч51ем максимальное значение выходного сигнала U при наличии тест-объекта в предложенной плоскости, равное :

t 0

-КпСЧл- к1 |Los(Jx,v)C(.VI(V,H «

оо

- в

. JK.C.v .,) оо

N

(J,,,,d),,

(5)

где Jcf(V.. y ) и

( i) , Vy ) - спектр и нормированный спектр объекта соответствен- но;

KB х У спектр мощности шума в изображении;

частота кадров оп- тико-электронной системы.

Первое слагаемое в выражении (5) представл ет собой квадрат энергии сигнала:

t 00

( OD

dV,d,3,

средний квадрат энергии

I ,cJj,)ii::(v.,)i iH(v ,v ,iV

dJ.dv/,

на выходе визуальной оптико-электронной системы с учетом фильтрации зрительного анализатора.

Отсюда:

и, 0 + п . (8)

Поэтому дп  определени  отношени  сигнал/шум в изображении необходимо определить сигнал U,, соответствую- шуму в изображении:

и (9)

После измерени  сигналов U и U отношение сигнал/шум вычисл етс  по формуле

1с .yl

и.

- -- /--о,- (Ш)

1ДГ

Устройство, реализующее способ, должно быть снабжено анализатором изображени , выполн ющим роль согласованного фильтра. Функци  пропускани  согласованного фильтpaTд(x ,y

V ,H «

,) (5)

10

рообъвен- 5

и еоп- 20 ой

(5) и 25

VI

(6)

и

30

v ,v ,iV

35

7)

тронзри (8)

ени  имо ую-

9)

U по

40

45

50

пропорциональна распределению  ркости в незашумленном изображении и, как следует из (4), св зана с распределением  ркости в объекте зависимостью: ,

л. (. | Э где oL коэффициент пропорциональности;

х v

Н(- ,|) - импульсный отклик изоСражающей системьт; 0 - увеличение объекта при его проекции в плоскость анализатора изображени . Так как пропускание согласованного фильтра Тд (х ,у ) определ етс  не только распределением  ркости в объекте, но и импульсным откликом

изображающей системы Н (--, | ),

Р Р

. то дл  каждой изображающей системы в общем случае требуетс  строить свой согласованный фильтр, учитывающий ее индивидуальные особенности. Поэтому точность контрол  качества определ етс  точностью построени  согласованного фильтра с коэффициентом пропускани  (11) дл  каждой контролируемой изображающей системы. Повышение точности контрол  обеспечиваетс  в случае, когда функци  пропускани  согласованного фильтра зависит только от вида тест-объекта. Причек- воспри тие такого тест-объекта оператором должно быть эквивалентно по веро тностным характеристикам обнаружени  и опознавани  реальному объекту наблюдени . Этот случай реализуетс , если в качестве тест- объекта используетс  транспарант с синусоидальным распределением  ркости:

(x,y).cosl2 I(vl х+ ),,„у)(12) Тогда в соответствии с (II) пропускание согласованного фильтра определ етс  зависимостью:

1д (х ,у )оС{ь„4- uLH(vl - О,

хо

1„)

VO

X (х

где X

Р АХ,

+ ::«

у ЭУ

у ).

(13)

с точностью до посто нного множител  Н V)(o,Vjol и масштабного коэффициента функци  пропускани  согласованного фильтра совпадает с распределением  ркости в тест-объекте. Возможность замены реального тест- объекта синусоидальной мирой обусловлена их адекватностью в смысле обнаружени  и опознавани  в зашумленном .изображении. Габариты -тест-объекта согласованного фильтра определ ютс  габаритами реального объекта, замен емого эквивалентной синусоидальной мирой. Ограниченность габаритов тест-объекта не оказывает вли ни  на функцию пропускани  согласованного фильтра, если пространственный период синусоидального распределени  1

о8 /7 2

хо

,1

в несколько раз

f5

20

25

меньше габаритов тест-объекта, т.е. в размер тест-объекта вписываетс  несколько периодов синусоидальной миры.

При сканировании анализатора изображени  определ етс  максимальный сигнал на выходе устройства, который соответствует наилучшему совмещению объекта наблюдени  и согла- 1 сованного фильтра, равмыи значению

сигнала U,, определ емому зависимостью (5). После измерени  сигнала и из схемы выводитс  тест-объект 4 и измер етс  сигнал U, от фона, определ емый зависимост ми (9) и (7). По результатам измерений рассчитываетс  отношение сигнал/шум Ч по фор- 30 муле (10), которое и определ ет качество изображени , формируемого визуальной оптико-злектронной системой , с учетом пространственной и временной фильтрации изображени  зри- 35 тельным анализатором оператора.

Claims (2)

1. Способ контрол  качества изоб- 40 раженн , формируемого визуальными оп-- тико-электронными системами, заключающийс  в том, что изображение тест-объекта с выхода изображающей системы

преобразуют поток излучени  на выходе анализатора в электрический сигнал , фильтруют злектрический сигнал регистрируют его и суд т о .качестве 5 изображени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол  качества изображени , допол нительно регистрируют сигнал от фона в изображении, причем пространст- венную фильтрацию изображени  осуществл ют согласованным по распределению  ркости с тест-объектом анализатором , а о качестве изображени  суд т по отношению сигнал/шум Ф , вы- чз сл емому по формуле

и

где и - максимальное ного сигнала тест-объекта плоскости;

Ug - выходной сигнал при отсутст вии тест-объекта в предметной плоскости.

ш .

т J IT 2

;

значение выход при наличии в предметной

2. Устройство ;5л  контрол  качест ва изображени , содержащее осветитель и последовательно установленные вдоль его оптической оси тест-объект проекционную систему, анализатор изображени  и приемник излучени , злектрически соединенный через усили тель и временной фильтр с регистри- руюадам устройством, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности контрол  качества изображени , тест-объект и анализатор выполнены в виде транспарантов с коэффициентами пропускани , измен ю- щимз с  по синусоидальному закону, согласованных между собой по масштабу и пространственной частоте, а временной фильтр выполнен в виде апериодического звена с посто нной времени,

проецируют в плоскость анализато- 45 равной посто нной времени зрительнора изображени  путем сканировани .

го анализатора.

5

0

5

преобразуют поток излучени  на выходе анализатора в электрический сигнал , фильтруют злектрический сигнал, регистрируют его и суд т о .качестве 5 изображени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол  качества изображени , дополнительно регистрируют сигнал от фона в изображении, причем пространст- венную фильтрацию изображени  осуществл ют согласованным по распределению  ркости с тест-объектом анализатором , а о качестве изображени  суд т по отношению сигнал/шум Ф , вы- чз сл емому по формуле

и

где и - максимальное ного сигнала тест-объекта плоскости;

Ug - выходной сигнал при отсутствии тест-объекта в предметной плоскости.

ш .

т J IT 2

;

значение выход- при наличии в предметной

2. Устройство ;5л  контрол  качества изображени , содержащее осветитель и последовательно установленные вдоль его оптической оси тест-объект проекционную систему, анализатор изображени  и приемник излучени , злектрически соединенный через усилитель и временной фильтр с регистри- руюадам устройством, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности контрол  качества изображени , тест-объект и анализатор выполнены в виде транспарантов с коэффициентами пропускани , измен ю- щимз с  по синусоидальному закону, согласованных между собой по масштабу и пространственной частоте, а временной фильтр выполнен в виде апериодического звена с посто нной времени,

равной посто нной времени зрительного анализатора.

Редактор К.Волощук

Заказ 4905/36Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород,ул.Проектна ,4

Составитель С.Голубев

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко