Предложена методика оптимизации цифрового фильтра высоких пространственных частот, который используется для оценивания фокусировки изображений в цифровой оптической микроскопии. Эта методика учитывает размерные характеристики наблюдаемого объекта, параметры и характеристики оптической системы, цифровой камеры и цифрового фильтра. Методика позволяет вычислить оптимальный размер окна цифрового фильтра, при котором обеспечивается максимальное отношение сигнал/шум для показателя фокусировки.

The paper presents the technique for optimization of a digital filter of high spatial harmonics that is applied for focus evaluation in digital light microscopy. This technique takes into account spatial characteristics of an observed object, parameters and characteristics of optics, a digital camera and a digital filter. The technique makes possible calculation of optimal size of the digital filter mask that maximizes signal-to-noise ratio for focusing characterization.

Предложен математический аппарат для вычисления дифракционной составляющей глубины резко изображаемого пространства в оптическом микроскопе по критериям Рэлея и Марешаля. Проведен сравнительный анализ результатов расчета по известным и предложенным формулам.

There are proposed the mathematical apparatus for calculation of diffraction part of a focus depth in a light microscope based on Raylegh and Mareshal criterias. There is made a comparison analysis of the results obtained using known and proposed formulas.

Ключ. слова: энергетическая характеристика, измерение, интегрирующая сфера, матричный приемник изображения, яркость
Індекс рубрикатора НБУВ: З973-044.2

Рубрики:

Комп'ютери та програмування

Шифр НБУВ: Ж14479 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Для калибровки по яркости прецизионных фотометрических приборов с многоэлементными приемниками излучения предложено использовать излучатели на базе широко распространенных в Украине галогенных ламп и молочных рассеивателей. Показано, что параметры яркостного поля, формируемого таким излучателем, намного превосходят параметры ленточных ламп и аналогичных источников излучения. Предложен математический аппарат и инженерная методика расчета разработанного излучателя по заданным параметрам и приведены рекомендации по выбору его основных элементов для конкретных измерительных задач. Экспериментально показана высокая стабильность излучателя и высокая точность его аттестации при использовании отечественного яркометра ТЕС 0693.

The paper represents the results of analytical and experimental research of spatial radiance distribution made by the system лfilament of halogen lamp Ц diffusive element».

Запропоновано формули розрахунку геометричної та дифракційної складових глибини різко зображувального простору для цифрового мікроскопа. Проведено порівняльний аналіз результатів розрахунку за відомими й запропонованими формулами. Показано розбіжності в розрахунку складових глибини різко зображувального простору для цифрової та візуальної мікроскопії.

Представлено математичний апарат для розрахунку неоднорідності освітленості у площині зображення цифрового мікроскопа. Цей апарат враховує вплив цифрової апертури, лінійного збільшення освітлювального та зображувального каналів цифрового мікроскопа, форми, розмірів та оптичних властивостей джерела випромінювання. Розрахунки освітленості підтвердили, що освітлення за Келером не забезпечує достатньої однорідності, яка необхідна для роботи сучасних цифрових камер.

Запропоновано методику енергетичного розрахунку цифрового мікроскопа, яка дозволяє розрахувати співвідношення сигнал/шум у вихідному сигналі з урахуванням характеристик джерела випромінювання, втрат випромінювання в колективі, конденсорі та мікрооб'єктиві з тубусною лінзою, а також з урахуванням накопичення носіїв заряду у фоточутливих елементах цифрової камери та цифрової фільтрації зображень.

Предложена методика экспериментального измерения функции рассеяния линии (ФРЛ) оптической системы микроскопа (ОСМ), которая основывается на использовании оптимальной линейной пространственной фильтрации цифрового изображения полуплоскости. Представлены ФРЛ типовых ОСМ, измеренные экспериментально по предложенной методике. Выполнен сравнительный анализ экспериментальных и теоретически рассчитанных ФРЛ.

Выполнен сравнительный анализ оптических схем осветительного канала оптического микроскопа - освещение по Келеру (ОК), проекционное и критическое освещение (КО). Доказано, что эти оптические схемы являются частными случаями предложенной обобщенной схемы осветительного канала. Рассчитан показатель однородности освещенности для всех основных вариантов схем осветительного канала. Доказано, что наибольшую однородность можно достичь не только при ОК, но и во всех оптических схемах, которые занимают промежуточное положение между схемой ОК и проекционным освещением, а также при использовании протяженного равнояркого излучателя в оптической схеме КО.

Предложен математический аппарат для вычисления трехмерного распределения интенсивности, создаваемой высокоапертурной оптической системой (ОС). Влияние частичной временной и пространственной когерентности, наклона пучков лучей учитывается при анализе дифракционных явлений путем ввода соответствующих трехмерных весовых функций в выражение для расчета распределения интенсивности. Представлены результаты вычислений распределения интенсивности в изображениях двух точечных источников излучения, которые формируются типовыми микрообъективами оптических микроскопов. Доказано, что известные формулы для расчета когерентных и некогерентных ОС являются частными случаями предложенной математической модели высокоапертурной частично-когерентной ОС.

Проаналізовано методи, схеми та засоби абсолютизації вимірювань енергетичних характеристик і калібрування оптико-електронних приладів дистанційного зондування Землі. Запропоновано нові схеми та методи калібрування вітчизняних космічних систем високого амплітудного і просторового розділення, які гарантують високий метрологічний рівень вимірювань під час використання доступної в Україні еталонної, елементної та приладової бази.

Приведен сравнительный анализ оптических микроскопов с пространственной модуляцией освещения, включая классификацию таких микроскопов и описание основных типов микроскопов с интерференционной и проекционной модуляцией. Особое внимание уделено изучению преимуществ, недостатков, ограничений и перспектив развития микроскопов с пространственной модуляцией освещения.

Предложен математический аппарат для вычисления трехмерного распределения интенсивности возле точки фокуса выеокоапертурной оптической системы в случае квазимонохроматического частично поляризованного света. Предложенный математический аппарат основан на принципе Гюйгенса-Френеля: поверхность выходного зрачка рассматривается как множество элементарных вторичных частично поляризованных и частично когерентных источников излучения. Интенсивность в каждой точке в окрестности точки фокуса может быть вычислена как суперпозиция комплексных амплитуд волн вторичных источников излучения, которая рассчитана с учетом типа их поляризации, комплексной степени поляризации, ориентации апертуры фотоприемника и длины когерентности излучения.

Предложен математический аппарат для вычисления трехмерного распределения интенсивности возле точки фокуса высокоапертурной оптической системы в случае квазимонохроматического частично поляризованного света. Предложенный математический аппарат основан на принципе Гюйгенса - Френеля: поверхность выходного зрачка рассматривается как множество элементарных вторичных частично поляризованных и частично когерентных источников излучения. Интенсивность в каждой точке в окрестности точки фокуса может быть вычислена как суперпозиция комплексных амплитуд волн вторичных источников излучения, которая рассчитана с учетом типа их поляризации, комплексной степени поляризации, ориентации апертуры фотоприемника и длины когерентности излучения.

Показаны преимущества оптико-электронных автоколлиматоров перед визуальными. Рассмотрена возможность модернизации существующих визуальных систем путем замены автоколлимационных окуляров на блоки с многоэлементными приемниками и подключения их к компьютеру. Приведены краткие характеристики автоколлимационных окуляров и современных оптико-электронных автоколлиматоров.

Показано переваги оптико-електронних автоколіматорів перед візуальними. Розглянуто можливість модернізації існуючих візуальних систем шляхом заміни автоколімаційних окулярів на блоки з багатоелементними приймачами та підключення їх до коп'ютера. Наведено стислі характеристики автоколімаційних окулярів та сучасних оптико-електронних автоколіматорів.

The article presents advantages of optical-electronic autocollimator to the visual ones. The possibility is shown to upgrade existing visual systems by replacing the autocollimating eyepieces by the units containing multielement detectors and connecting them to the computer. The brief characteristics of autocollimating eyepieces and modern optoelectronic autocollimators are given.