Информационная система "Конференции"

Тезисы докладов

Информационные технологии

Постановка задачи. Данная работа представляет собой решение задачи автоматизации обработки экспериментальных данных, полученных при диагностике плазмы с использованием интерферометра Маха - Цандера.

Кратко о сути метода диагностики. Если предположить применимость геометрической оптики, то для осесимметричных объектов (мы исследовали распределение оптической плотности в пламени свечи) сдвиг интерференционной полосы определяется интегралом Абеля. Для вычисления оптической плотности среды по известной зависимости смещения от радиальной координаты используется обратное преобразование Абеля.

Стандартный ("ручной") метод обработки представляет собой последовательность достаточно трудоемких шагов:

1. Фотографирование изображения интерференционных полос.
2. Вычисление по изображению смещения интерференционных полос от невозмущенного состояния.
3. Вычисление интеграла Абеля по численной зависимости смещения от радиуса.

Уже на первом шаге возникает проблема: при фотографировании из-за постороннего шума, "паразитных" дифракции и интерференции на элементах установки и фотосистемы качество получаемого изображения обычно весьма невысокое. Соответственно с достаточной точностью вычислить смещение интерференционных полос очень сложно. А, как известно, обратная задача Абеля, решение которой дает значение оптической плотности, неустойчива к малым изменениям краевых условий. Соответственно, чаще всего получаются результаты с крайне низкой точностью.

Представленная программа автоматизирует процесс обработки, что позволяет значительно сократить время анализа экспериментальных данных и увеличить точность получаемых результатов.

Блок обработки изображения. Блок обеспечивает широкий спектр возможностей по улучшению качества изображения: отсечка по уровню яркости, размытие, регулировка контраста изображения, полиномиальное преобразование яркости и многие другие. Входные данные программы – рисунок формата BMP GrayScale глубины 8 бит, который может быть получен непосредственно с установки одним из следующих способов: 1) цифровой видеокамерой с помощью стандартных программ и драйверов; 2) цифровым фотоаппаратом с последующим преобразованием изображения в нужный формат; 3) обычным фотографированием с последующим сканированием фотопленки.

Для распознавания BMP-изображения нами использованы процедуры C-библиотеки Intel Performance Library – IPL. Из этой же библиотеки взяты некоторые стандартные процедуры обработки изображения: размытие, регулировка контраста изображения, настройка яркости, стандартные фильтры. Большинство более специальных функций улучшения качества изображения мы реализовали самостоятельно. Приводим список таких процедур:

• Отсечка по уровню яркости изображения.
• Локальная отсечка по уровню: изображение делится на квадратные участки, в каждом из которых производится процентная отсечка.
• Локальное "растяжение" яркости изображения.
• Локальное полиномиальное преобразование яркости.
• Глобальное "растяжение" яркости изображение
• Глобальное полиномиальное преобразование яркости
• Пользовательские фильтры 3x3 и 5x5

Блок получения данных. Для получения численной зависимости смещения интерференционных полос от радиуса изображение разбивается на области одинаковой ширины вдоль радиальной координаты. На каждой области определяется сдвиг в экранных точках конкретной полосы от невозмущенного положения на краю изображения. Затем данные пересчитываются в единицы длины волны.

Блок интегрального преобразования. После подтверждения пользователем правильности расстановки точек для вычисления обратного преобразования Абеля используется алгоритм, основанный на кусочно-параболической аппроксимации функции смещения интерференционных полос и аналитическом вычислении соответствующего интеграла для каждой области. Вывод таблицы смещений интерференционных линий и оптической плотности осуществляется в файл на жестком диске. Одновременно на экран выводится график радиального распределения оптической плотности среды.

Программа выполнена на языке программирования C в среде Microsoft Visual C++ 6.0, снабжена графическим интерфейсом в стиле Windows и файлами помощи.

Генератор интерферограмм. Дополнительно к основной программе для тестирования всех ее блоков был создан генератор идеальных интерферограмм.

Генератор – скрипт системы Mathematica 3.0, который по введенной аналитически функции оптической плотности строит интерференционную картину, используя уравнение Абеля. Картина выводится на экран и может быть сохранена в графический файл формата BMP. В ближайшее время планируется создание такого же генератора для численно заданных зависимостей оптической плотности на языке C.

1. В.А.Грибков, В.Я.Никулин, Г.В.Склизков. Методика двухлучевого интерферометрического исследования осесимметричных конфигураций плотной плазмы. "Квантовая электроника", №6, 1971 г.

2. А.Н.Тихонов, В.Я.Арсенин. Методы решения некорректных задач. Наука, 1979 г.

Дополнительные материалы:

HTML

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
    Дата последней модификации: 06-Jul-2012 (11:47:01)