Введение к работе
Актуалытость темы
Одной из немногих областей в фотографической фотометрии, где, несмотря на многочисленные инструкции, методики и рекомендации, основная доля успеха обеспечивается искусством и опытом исследователя, является задача построения калибровочной зависимости между величиной экспозиции и мерой фотографического отклика, так называемой "характеристической кривой" (ХК) проявленной фотографической эмульсии (ФЭ). Сложность построения ХК обусловлена многими факторами.
До настоящего времени нет достаточно полной теории формирования ХК для конкретного фотографического материала при конкретных способах его экспонирования и последующей химической обработки. Многофакторность ХК не позволяет учесть все причины, оказывающие влияние на ее форму, не говоря уже об их контроле. В связи с этим приходится строить ХК практически для каждого изображения, впечатывая изображения калибровочных средств (как правило, это ступенчатые ослабители) в каждую фотопластинку и даже в каждый кадр на пленке, если высоки требования к точности фотометрии.
Другой важной проблемой является определение уровня фотографической вуали. На практике весьма трудно отличить сильную вуаль от равномерного фона объекта фотографирования. Этот вопрос до сих пор не имеет формальных критериев Как показано ниже, ошибки определения уровня вуали существенно влияют на точность фотометрии. В ряде случаев неточно определенный уровень вуали делает фотометрию вообще невозможной.
Процедура построения ХК предусматривает большой объем работ, который приходится делать вручную. До настоящего времени эту процедуру не удается автоматизировать, ибо для нее нет подходящих методик и алгоритмов.
В силу того, что в научной фотографии больший интерес представляют относительно "слабые" объекты, изображения которых на начальном участке и частично в области линейности ХК, рассмотрение именно этих областей представляется наиболее актуальным. Начальный участок ХК, по сравнению с другими, имеет дополнительные характерные особенности. К ним относятся как большие ошибки при построении ХК, так и низкие значения отношения сигнал/шум.
Цель работы
Создание алгоритмов построения ХК ФЭ на начальном и линейном ее участках по минимуму априорной информации, с целью упрощения процедур калибровки ФЭ и регистрации относительных интенсивностей, а также и обеспечения условий повышения уровня их автоматизации.
Указанная цель достигается решением следующих задач:
-
Разработка алгоритмов аналитической аппроксимации начального и линейного участков ХК.
-
Исследование свойств разработанных алгоритмов.
-
Экспериментальное подтверждение адекватности разработанных алгоритмов построения ХК.
Научная новизна работы
-
Предложен новый метод аналитической аппроксимации ХК ФЭ, который позволяет более корректно проводить ХК в области недодержек, упростить и автоматизировать процесс обработки фотометрической информации.
-
Впервые сформулирован и обоснован новый критерий оценки уровня фотографической вуали и ее отличия от равномерного фона при экспозиции.
-
Предложен новый метод оценки основных параметров ХК: контраста и экспозиции в точке инерции. Определенный интерес представляет установленная возможность оценки контраста и экспозиции в точке инерции по начальному участку ХК.
-
Разработаны, обоснованы и экспериментально подтверждены новые алгоритмы калибровки негатива, в том числе по априорной информации об объекте.
Научно-практическая значимость работы
-
Разработанные алгоритмы позволяют восстанавливать ХК ФЭ по минимуму априорной информации, т.е. по отношению экспозиций на трех полях изображения. Этими изображениями могут быть поля ступенчатого ослабителя или детали самого изображения. Тем самым расширены практические возможности фотографической фотометрии.
-
Разработанные алгоритмы аппроксимации ХК и регистрации относительных интенсивностей просты и могут быть использованы в полуавтоматическом режиме с применением компьютера. Созданы условия для разработки микрофотометров и микроденситометров нового поколения с встроенными программами аппроксимации ХК и регистрации фотографической информации в относительных прямых интенсивностях.
-
Константы аппроксимации ХК могут использоваться в практической сенситометрии, поскольку они позволяют оценивать уровень фотографи-
ческой вуали, контраст и экспозицию в точке инерции фотоматериала. Эти оценки возможны даже при наличии информации только на начальном участке ХК.
Положения, выносимые на защиту.
-
Новый алгоритм аппроксимации ХК обеспечивает возможность линеаризации ХК на ее начальном и линейном участках на основании априорной информации об относительной экспозиции на трех полях изображения.
-
Константы нового алгоритма имеют физический смысл оценок характеристик проявленной ФЭ, а именно: уровня вуали, контраста и экспозиции в точке инерции.
-
Разработанный алгоритм аппроксимации ХК позволяет приступить к разработке нового поколения автоматизированных приборов для обработки фотографической информации
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:
4-й Всесоюзной научно-технической конференции "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение" (Москва, 1982);
International Symposium of the SPIE "Optical Science, Engineering, and Instrumentation" (San Diego, California, USA, 1997);
научных семинарах астрофизических отделов Главной астрономической обсерватории РАН;
научных семинарах Института аналитического приборостроения РАН.
Публикации.
Основное содержание диссертации опубликовано в 6 работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и списка обозначений и аббревиатур. Она изложена на 102 страницах машинописного текста и включает 19 рисунков и 73 наименований списка литературы.
