Измеритель площади оптического изображения

)5 0 01 В 21/28 ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЪИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИС АВТОРСКО ственный уни сомолаутейко и Е.П.Н нка площади о фоне шумов, -пти Ато ЩАДИ ОПТИЧЕтся к контро Цель изобрете счет уменьш пределенност и расширение ьно- нияя(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЛОСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относиизмерительной технике.повышение точности эавлияния априорной неотенсивности изображения ИЗОБРЕТЕНИЯЕТЕЛЬСТВУ кциональных возможностей за счет измерения интенсивности изображения. Измеритель состоит из блока 1 изменения масштаба измеряемого изображения, маски 2 с отверстием, имеющим форму измеряемого изображения, фотоприемника 3, указателя 13 экстремума, управляемых ключей 12 и 15 и генератора 17 линейно изменяющегося напряжения, Масштаб вторичного изображения линейно изменяется по сигналу генератора 17. Максимум сигнала на входе указателя 13 соответствует равенству площадей вторичного изображения и отверстия маски 2, По сигналу от указателя 13 ключи 12 и 15 открываются, и на их выходах появляются сигналы, соответствующие оценкам интенсивности и площади измеря- Б емого изображения. 1 з,п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения площади и интенсивности изображения.Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния априорной неопределенности интенсивности изображения и расширение функциональных возможностей за счет измерения интенсивности изображения.На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя; на фиг, 2 и 3 - эпюры напряжений навыходах блоков измерителя,Измеритель состоит из оптически связанных блока 1 изменения масштаба измеряемого изображения, маски 2 с отверстием, имеющим форму измеряемого изображения, и фотоприемника 3, последовательно соединенных инвертора 4, вход которого подключен к выходу фотоприемника 3 и сумматора 5, последовательно соединенных делителя 6, первый вход которого подключен к выходу фотоприемника 3, логарифмического усилителя 7 и умножителя 8, второй вход которого подключен к выходу фотоприемника 3, а выход подключен к второму входу сумматора 5, последовательно соединенных сумматора 9, первый вход которого подключен к выходу фотоприемника 3, делителя 10, усилителя 11 и управляемого ключа 12, последовательно соединенных указателя 13 экстремума, формирователя 14 управляющего импульса, выход которого подключен к второму входу ключа 12, и управляемого ключа 15, усилителя 16, выход которого подключен к второму входу ключа 15, последовательно соединенных генератора 17 линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к второму входу делителя 10, входу усилителя 16 и управляющим входам блока 1 и фотоприемника 3, усилителя 18, выход которого подключен к третьему входу сумматора 5 и второму входу делителя 6, и входу инвертора 19, выход которого подключен к второму входу сумматора 9.Измеритель работает следующим образом,Началу его работы соответствуетмомент (т - О) запуска генератора 17, который формирует сигнал (фиг.2 а)Ог(1) Оо+сг 1,0 1 Т,где Т - время анализа изображения,Сигнал Ог(г) поступает на управляющий вход фотоприемника 3 и включает его на время Т, а также поступает на управляющий вход блока 1, который формирует вторичное изображение в плоскости маски 2. Блок 1 уменьшает масштаб изображения 1+Я пггп(Ог(т), Ог(то,где армии - среднее число точек фона в области полезного изображения минимально возможной площади;ц - отношение интенсивности полезного изображения к интенсивности фона;Мз - коэффициент пропорциональности.Здесь под интенсивностью понимается среднее число точек изображения на единицу площади, Как видно иэ фиг. 26 и формулы (2), сигнал на выходе фотоприемника имеет излом в момент времени г 0. Этот момент времени соответствует такому значению масштаба вторичного изображения, когда истинное значение площади вторичного пов юг(г)/2 раз по обеим осям. Следовательно, площадь вторичного изображения в плоскости маски 2 изменяется обратно пропорционально сигналу Ог(т). В результате 5 площадь вторичного полезного изображения определяется формулой320(г) = к 230/О г(г) = к 230/(ОО + кгпв)где 30 - истинное значение площади измеряемого изображения.10 При этом необходимо обеспечить соответствие размеров вторичного иэображения и отверстия маски при всех возможных значениях площади полезного изображения, ПоэтомуОО Змакс - мин с;: ЯМ 2/ОО, (1) Т Ямингде Ямин и Змакс - соответственно минимально и максимально возможные площади полезного изображения;20Ян, - площадь отверстия маски.При этом время анализа Т выбираетсяминимально возможным, насколько позволяет быстродействие блоков измерителя для обеспечения их нормальной работы, 25 Сформированное блоком 1 вторичное иэображение создает световой поток через отверстие в маске 2, который поступает на оптический вход фотоприемника З.Световой поток на входе фотоприемника 3, а сле довательно, и величина электрическогосигнала на его выходе определяются отношением площади отверстия в маске 2 к площади вторичного иэображения, если последнее больше площади отверстия мас ки. Если же площадь вторичного изображения меньше площади отверстия в маске 2, то интенсивность светового потока на входе фотоприемника 3 не зависит от размеров вторичного изображения. Следовательно, с 40 учетом фона сигнал на выходе фотоприемника 3 имеет вид (фиг. 26)О 2(г) -им - (Ог(а)+МзОолезного изображения совпадает с площадью Яп отверстия маски 2, т.е. момент времени 1 о, в пренебрежении шумами однозначно связан с истинным значением площади полезного изображения выражением1 о=ТЗо 5 минмакс минСигнал (фиг. 2 б) с выхода фотоприемника 3 поступает на первый вход делителя 6. На второй вход делителя 6 через усилитель 18 с коэффициентом усиления М 4 = =,имии Мз/Оо поступает сигнал с выхода генератора 17, В результате на выходе делителя 6 имеют сигнал ( фиг. 2 в)Оз(т) = 02(1)/3 с 40 1(т).Далее сигнал Оз с выхода делителя 6 поступает на вход логарифмического усилителя 7; формирующего сигнал (фиг, 2 г)04(т) = 1 п Оз(т).При этом логарифмический усилитель 7 выполняет роль компрессора (снижает динамический диапазон), когда превышение интенсивности полезного изображения над интенсивностью фона (с 1 1) велико (сильная контрастность), или роль эспандера (расширителя динамического диапазона сигнала), когда интенсивность полезного изображения значительно меньше интенсивности фона (слабая контрастность) и, соответственно, о 1. Сигнал 04(с) о выхода логарифмического усилителя 7 поступает на первый вход умножителя 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода фотоприемника 3. Выходное напряжение умно- жителя 805(т) = 04(т)02(1)с точностью до амплитудного множителя изображено на фиг, 2 д. Сигнал Оф) с выхода умножителя 8 поступает на второй вход сумматора 5, на первый вход которого поступает инвертированное в инверторе 4 напряжение с выхода фотоприемника 4, На третий вход сумматора 5 поступает усиленное усилителем 18 напряжение с выхода генератора 17. Таким образом сумматор 5 выполняет сложение сигналов поступающих с умножителя 8, инвертора 4 и усилителя 18. На фиг. 2 е с точностью до амплитудного множителя изображен выходной сигнал сумматора 508(1)" ОФ) - 02(т) + 1 с 40 ф).Как видно из фиг. 2 е, выходной сигнал сумматора 5 имеет максимум в момент времени т 4, соответствующий истинному значению измеряемой площади, Этот сигнал с выхода сумматора 5 поступает на вход указателя 13 экстремума, который фиксирует положение наибольшего максимума входного сигнала. В тот момент (т = 14), когда30 35 40 45 за счет статистической природы иэображе 50 5 10 15 20 25 выходной сигнал сумматора 5 достигает своего максимального значения, на выходе указателя 13 формируется сигнал, изображенный на фиг. За, Этот сигнал своими передним фронтом запускает формирователь 14 управляющего импульса. В результате формирователь 14 управляющего импульса в момент то вырабатывает короткий по сравнению с временем анализа Т импульс (фиг, Зб). Этот импульс служит управляющим сигналом для ключей 12 и 15,На первый вход ключа 15 поступает усиленный усилителем 16 сигнал с выхода генератора 1. Амплитуда сигнала на выходе генератора 17 изменяется пропорционально изменению масштаба изображения с помощью блока 1, Следовательно, амплитуда этого сигнала на выходе ключа 15 в момент т пропорциональна измеренному значению площади полезного изображения.В то же время сигнал с выхода фотоприемника 3 поступает на первый вход сумматора 9. На второй вход сумматора 9 поступает усиленное усилителем 18 и инвертированное в инверторе 19 напряжение с генератора 17, 8 результате на выходе сумматора 9 получают сигнал (фиг. Зв)08(т) = 02(т) - к 401(1).Сигнал Оф) с выхода сумматора 9 посту. пает на первый вход делителя 10, На другой вход делителя 10 поступает сигнал с вьхода генератора 17. В результате на выходе делителя 10 имеют сигнал09 = 08(1)/01с точностью до амплитудного множителя изображенный на фиг, Зг, Этот сигнал имеет постоянное значение в течение времени от нуля до 1 о. После момента то сигнал на выходе делителя 10 убывает по гиперболическому закону. Значение сигнала на отрезке времени от нуля до момента то пропорционально истинному значению интенсивности полезного иэображения. Однако реальный сигнал на выходе делителя 10 флуктуирует ния и фона, Причем дисперсия флуктуаций уменьшается с увеличением т. Следовательно, для измерения интенсивности полезного иэображения с наименьшей ошибкой необходимо регистрировать амплитуду сигнала с выхода делителя 10 в момент времени, близкий к то. С этой целью сигнал с выхода делителя 10 через усилитель 11 с коэффициентом усиления еб подается на первый вход управляемого ключа 12, Ключ 12 открывается сигналом с выхода формирователя 14 в момент 1 о. В результате на выходе ключа 12 имеют импульс, амплитуда которого пропорциональна измеренномузначению А интенсивности полезного изображения.Формула изобретения 1. Измеритель площади оптического иэображения, содержащий оптически связанные блок изменения масштаба измеряемого изображения, маску с отверстием, имеющим форму измеряемого изображения,и фотоприемник, указатель экстремума и генератор линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к управляющему входу блока изменения масштаба, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединенными делителем, первый вход которого электрически связан с выходом фотоприемника, а второй вход электрически связан с генератором, логарифмическим усилителем, умножителем, второй вход которого подключен к выходу фотоприемника, и сумматором, второй вход которого объединен с вторым входом делителя, а выход подключен к входу указателя экстремума, инвертором, включенным между выходом фотоприемника и третьим входом сумматора, и управляемым ключом, 5 управляющий вход которого электрическисвязан с выходом указателя экстремума, а информационный вход электрически связан с выходом генератора,2. Измеритель поп,1, отл ич а ю щи й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет измерения интенсивности изображения, он снабжен последовательно соединенными вторым сумматором, первый вход которого подклю чен к выходу фотоприемника, вторым делителем, второй вход которого подключен к выходу генератора, и вторым управляемым ключом, управляющий вход которого связан с выходом указателя экстремума и вторым 20 инвертором, включенным между выходомгенератора и вторым входом второго сумматора.1654654 Составитель М, Кузнецоведактор И. Шулла Техред М.Моргентал Корр Н. Король Заказ 1944 Тираж 386 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Рэушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10