Техничні науки/6. Електротехніка і радіоелектроніка

Д.т.н., професор В.А. Порєв, доцент О.В. Суліма, аспірант О.С. Томашук

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Україна

Тест-об’єкт з можливістю поступової зміни контрасту для експериментальних досліджень функції передачі модуляції

Жоден з відомих на сьогодні тест-об’єктів не може задовольнити всіх вимог, найголовнішими серед яких є забезпечення широкого діапазону просторових частот, невеликого кроку дискретизації просторової частоти, зручність в експлуатації [1].

Очевидно, що результати тестування можуть залежати від типу використаних тест-об’єктів. Історично склалося так, що найчастіше використовуються штрихові міри (Рис. 1, а). Але той факт, що штрихова міра з шириною смуги b розрізняється при заданому значенні контрасту, не означає взагалі, що за таких самих умов буде розрізнятися і окремий елемент з характерним розміром b.

Вперше на цю обставину звернув увагу А. Роуз [2], який запропонував для досліджень роздільної здатності використовувати тест-об’єкт у вигляді набору круглих об’єктів, діаметри яких зменшуються по горизонталі, наприклад, у геометричній прогресії, а контраст змінюється дискретно за певним законом по вертикалі (Рис. 1, б).

Певні застереження в цій методиці викликає також досить значна і постійна різниця контрастів двох сусідніх елементів, розташованих по вертикалі, оскільки структура тест-об’єкта є детермінованою, тобто напрямок зміни контрасту відомий, що може спричинити зростання похибки у визначенні роздільної здатності.

Зменшити цю похибку можна вдосконаленням методики Роуза, використовуючи тільки лінійну (одномірну) комбінацію отворів різного діаметру та поступово змінюючи вхідний контраст регулюванням світлового потоку.

Рис. 1. Тест-об'єкти для визначення ФПМ та роздільної здатності:

а) – штриховий; б) – за Роузом,

де 1 – контраст , 2 – контраст , 3 – контраст .

Запропонований тест-об’єкт зображений на рис. 2. Він являє собою пластину 4 з прозорими отворами, яка освітлюється за допомогою регульованого джерела світла 1, включає світлофільтр 2 та конденсор 3.

В складі стенду передбачено регульований блок живлення 5 та рухома основа 6, на якій закріплена пластина.

Рис. 2. Тест-об’єкт з можливістю поступової зміни контрасту.

Принцип дії стенду полягає у наступному. Блок живлення 5 подає регульовано напругу на джерело світла 1. Потік від джерела світла через світлофільтр 2 та конденсор 3 спрямовується на тест-об’єкт 4, який закріплений на рухомій основі 6. За допомогою поступової зміни вхідного контрасту можна робити висновок щодо оцінки роздільної здатності.

Вхідний контраст визначається за формулою

(1)

де , — освітленість пластини, відповідно, з боку джерела і з боку приладу, утвореної внаслідок природньої освітленості в лабораторних умовах або від додаткового джерела.

Величина змінюється плавно і вимірюється в точці, розташованій в центрі найбільшого отвору, тобто на мінімально можливій в даній конструкції просторовій частоті, а вимірюється в будь-якій точці на поверхні пластини з боку приладу. Перед джерелом світла встановлюється корегуючий світлофільтр 2.

Оскільки значення коефіцієнту передачі контрасту, який є функцією просторової частоти, при інших рівних умовах може залежати також від швидкості переміщення зображення по мішені світлоелектричного перетворювача, то визначення коефіцієнтів передачі контрасту, тобто дослідження ФПМ, доцільно провадити в діапазоні очікуваних відносних швидкостей. При цьому запропонований тест-об’єкт може застосовуватись для дослідження роздільної здатності приладів з будь-яким світлоелектричним перетворювачем.

Література:

1. Шульман М.Я. Измерение передаточных функций оптических систем / М.Я. Шульман. – Л. : Машиностроение, 1980. – 208 с.

2. Роуз А. Зрение человека и электронное зрение / А. Роуз ; Пер. с англ. А.А. Гиппиуса ; Под ред. В.С. Вавилова. – М. : Мир, 1977. – 216 с.