автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров

На правах рукописи

Зрюмов Евгений Александрович

ОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ЦВЕТНОЙ ВИДЕОКАМЕРЫ ПРИ НОНИУСНОМ СОПРЯЖЕНИИ РАСТРОВ

Специальность: 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул, 2005

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Пронин Сергей Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Якунин Алексей Григорьевич

кандидат технических наук, профессор Шатохин Александр Семенович

Ведущая организация: Федеральный научно-производственный центр «Алтай», г. Бийск

Защита состоится 27 декабря 2005 г. в 11-30 на заседании диссертационного совета Д212.004.06 при Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова по адресу: 656038, Барнаул, пр-т Ленина, 46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова

Автореферат разослан 26 ноября 2005 г.

Ученый секретарь

Пронин С.П.

иМЗ 7?

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Современная астрономия, наука, медицина и промышленность широко используют цветные видеокамеры как информационно-измерительные системы. Такие системы способны выполнять фотометрическую и геометрическую идентификацию объекта исследования. Большую долю всех измерений составляют измерения геометрических размеров и линейных микроперемещений.

Существует ряд оптических методов, позволяющих производить контроль линейных микроперемещений. К ним относятся методы и средства теневой проекции, а также интерференционные, дифракционные и растровые методы и средства контроля линейных микроперемещений. Однако все они имеют существенный недостаток. При увеличении расстояния от первичного измерительного преобразователя до объекта исследования значительно повышается погрешность контроля. Для уменьшения погрешности усложняют алгоритмы обработки измерительного сигнала или схемотехнические решения при изготовлении оптических звеньев. В том и другом случаях существенно повышается стоимость измерительных систем, при этом точность контроля повышается незначительно.

Актуальной является проблема создания высокоточной измерительной системы, способной контролировать линейные микроперемещения объекта на удалении, в десятки раз превышающем фокусное расстояние объектива.

Перспективными высокоточными методами контроля линейных микроперемещений на больших расстояниях являются растровые методы, реализующие нониусное растровое сопряжение. В таком устройстве индикаторным растром служат цветные фото чувствительные элементы ПЗС-ф ото приемника видеокамеры, а измерительным - изображение растра, расположенного на объекте.

Для построения высокоточных растровых измерительных систем необходимо иметь информацию об апертурных и спектральных характеристиках фоточувствительных элементов. Для многоэлементных фотоприемников они известны. Однако цветные фоточувствительные элементы (ЦФЧЭ) образованы посредством объединения нескольких фоточувствительных элементов с различными светофильтрами. Апертурные и спектральные характеристики цветных фоточувствительных элементов в научно-технической литературе отсутствуют.

Целью работы является разработка оптического метода и средства контроля линейных микроперемещений объекта, расположенного на удалении в десятки раз превышающем фокусное расстояние объектива, с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров.

Задачи исследований:

1. Провести аналитический обзошэигических методов контроля линейных микроперемещений.

2. Создать экспериментальную установку для исследования апертурной и относительной спектральной характеристик цветных фоточувствительных элементов видеокамеры и измерения линейных микроперемещений на больших расстояниях.

3. Разработать математическую модель апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента видеокамеры и экспериментально исследовать ее.

4. Разработать математическую модель относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента видеокамеры и экспериментально исследовать ее.

5. Разработать оптический метод и средство контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры на больших расстояниях при нони-усном сопряжении растров.

Объектом исследования являются растровое нониусное сопряжение и зависимости изменения сигнала на выходе оптико-электронной системы при линейных микроперемещениях измерительного растра.

Методы исследования. Для решения поставленных задач при выполнении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса. Теоретические исследования проводились путем математического моделирования, применения методов решения задач геометрической и волновой оптики, численных методов решения задач с помощью компьютерной математической программы Mathcad Professional, статистических методов обработки экспериментальных данных.

Научная новизна выполненных исследований заключается в разработке и научном обосновании нового метода и средства контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры и разработке метода определения апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента, основанного на сканировании изображения растра в виде двух светлых штрихов с размером темного промежутка меньше размера фоточувствительного элемента.

На защиту выносятся:

¡.Оптический метод и средство контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры на больших расстояниях при нониусном сопряжении растров.

2. Метод определения апертурной характеристики цветных фоточувствительных элементов.

3. Математическая модель относительной спектральной и апертурной характеристик цветного фоточувствительного элемента видеокамеры.

4. Методика определения организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры.

Практическая ценность

Предложен оптический метод и средство контроля линейных микропе-ремещешй^ объекта на удалении более десяти фокусных расстояний с помо-

щыо цветной видеокамеры, обеспечивающий высокую точность контроля при низкой стоимости измерительного средства.

Реализация и внедрения

Разработанный оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры внедрен на предприятиях ЗАО «Барнаульский инструмент» и ОАО «АлтайПресс».

Публикации

По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 13 печатных работ, включая 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Апробация работы

Материалы работы обсуждались на Международных научно-технических конференциях «Измерение, контроль, информатизация», г. Барнаул, 2003, 2005 гг.; Всероссийской научно-технической конференции «Интеллектуальный потенциал ученых России», г. Барнаул, 2004 г.; IX и X Всероссийских научно-технических конференциях «Методы и средства измерений физических величин», г. Н. Новгород, 2004,2005 гг.; 62-й Всероссийской научно-технической конференций студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь», Барнаул, 2004 г.; 12-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика 2005», г. Москва, 2005 г.; LUI Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», г. Новосибирск, 2005 г.; Международной научно-технической Интернет-конференции «Информационные технологии в управлении и моделировании», г. Белгород, 2005 г.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Основной текст работы изложен на 113 страницах машинописного текста, включая рисунки на 36 страницах, одну таблицу, список литературы из 102 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность и практическая значимость проблемы, сформулированы цель, ее научная новизна, приведена краткая характеристика работы по главам.

В первой главе дан анализ существующих оптических методов контроля линейных микроперемещений. Показано несовершенство существующих на сегодняшний день методов контроля перемещений при большом удалении объекта исследования от первичного измерительного преобразователя. Выявлено, что наиболее перспективными являются растровые методы контроля при нониусном сопряжении растров. Как показали теоретические исследования известных формул JI.H. Преснухина, снять ограничение расстояния от растра до объектива видеокамеры позволяет применение физического эффекта наложения растров с близкими пространственными частотами (нониусное

сопряжение). Чувствительность нониусного растрового сопряжения определяется по формуле:

_ 2я . 2хх

5 = —= С0---вш-,

/}0го р0а>

где тя - функция пропускания растрового сопряжения; со - шаг измерительного растра в пространстве предметов; - коэффициент линейного увеличения; С0 - коэффициент, характеризующий растровое сопряжение.

Анализ формулы позволяет сделать вывод о том, что чувствительность определяется двумя множителями: монотонно убывающей гиперболой и синусоидой, не превышающей по абсолютному значению единицы и затухающей на бесконечности. Так как величины д: и Аосо одного порядка, значит, влиянием второго множителя на чувствительность можно пренебречь. Следовательно, повышения чувствительности можно добиться уменьшением коэффициента линейного увеличения /?0. При /?0 « 0,1х такие измерительные системы должны иметь высокую чувствительность.

Во второй главе теоретически исследованы относительная спектральная и апертурная характеристики цветных фоточувствительных элементов видеокамеры.

Относительная спектральная характеристика фоточувствительного элемента, на поверхности которого нанесен кодирующий светофильтр, имеет, как правило, один глобальный максимум, соответствующий длине волны пропускания этого светофильтра. Причем уровень максимального значения спектральной характеристики может быть различным н детерминирован видом применяемого кодирующего светофильтра.

Примем относительную спектральную характеристику отдельного фоточувствительного элемента, на поверхности которого нанесен кодирующий светофильтр, в виде гаувсоиды. Максимум гауссоиды приходится на длину волны пропускания этого светофильтра, уровень максимума этой спектральной характеристики определяется некоторой постоянной.

где А, - уровень максимума относительной спектральной характеристики /го фоточувствительного элемента с соответствующим светофильтром; X, -длина волны пропускания /-го светофильтра; а - размер гауссоиды по уровню 0,606.

Тогда относительная спектральная характеристика цветного фоточувствительного элемента описывается уравнением:

(1)

пмх /=1

где /шлухтепй) - функция, характеризующая источник излучения; п - количество основных цветов в используемой цветовой модели; - максимальный уровень относительной спектральной характеристики ЦФЧЭ.

Для идеального монохроматического излучателя функцию /юдуательО-) можно представить в виде ¿-функции:

¿то 1=1 247

На выходе монохроматора из-за конечных размеров алертурной диафрагмы получают квазимонохроматическую световую волну с непрерывным спектром. Представим функцию /изяучвттф в виде прямоугольника шириной ДА .Тогда формула (1) перепишется как:

V /-1 -¿I

По полученной относительной спектральной характеристике одного цветного фоточувствительного элемента можно сделать вывод о том, какая цветовая модель применена в видеокамере для построения мозаики светофильтров и какой вклад в сигнал дает фоточувствительный элемент с нанесенным на его поверхность светофильтром.

Для теоретического исследования алертурной характеристики использована модель, связывающая изображение тест-объекта в пространстве фотоприемника, функцию рассеяния линии объектива и апертурную характеристику цветного фоточувствительного элемента:

8{х) = /0(х)*АФРЛ(х)*А(х), (2)

где Б(х) - сигнал, поступающий с цветного фоточувствительного элемента; /о(х) - изображение тест-объекгга в области ПЗС-фотоприемника; АФРЛ(х) функция рассеяния линии; А(х) - апертурная характеристика цветного фоточувствительного элемента.

Объектив видеокамеры представляет собой хорошо исправленную по абберациям оптическую систему. Кружок рассеяния в этом случае определяется дифракцией на входном значке объектива. При фокусном расстоянии 40 мм, диаметре входного зрачка 20 мм и длине волны 630 нм диаметр кружка рассеяния будет составлять 3 мкм. Полученное значение представляет максимальный размер функции рассеяния линии. Размер фоточувствительного элемента видеокамеры равен 10+12 мкм. Поскольку сигнал формируется из нескольких фоточувствительных элементов, то размер алертурной характеристики составляет 30+36 мкм. Таким образом, размер функции рассеяния точки на порядок меньше размера цветного фоточувствительного элемента. Следовательно, функцию рассеяния линии можно принять в форме 5-функции:

Дкга (х) = 6(х).

Для исследования алертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента видеокамеры используется растр в виде двух узких прорезей, введенных в световой поток с заданной длиной волны. Модель изображения выбранного растра в плоскости фотоприемника видеокамеры можно записать в нормированном по амплитуде виде:

Ш^Х-Къ&г—),

где а - размер гауссовды по уровню 0,606; К - уровень яркостного провала в изображении растра.

Сигнал Б(х) на выходе цветного фоточувствительного элемента может быть представлен как свертка изображения растра с его апертурной характеристикой:

5(Х) = 0-^оф(~-))*4Х). (3)

При условии а -» 0 экспонента преобразуется в ¿-функцию. Из равенства (3) можно получить апертурную характеристику ЦФЧЭ:

8(х) = А0-КА(х), (4)

где А0 - максимальное значение сигнала с цветного фоточувствительного элемента вне теневой области изображения.

Следовательно, апертурная характеристика выражается через функцию изменения сигнала от перемещения следующей формулой:

(5)

Для определения апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента можно использовать растр в виде двух светлых штрихов вместо одного светлого штриха. При использовании растра в виде двух светлых штрихов апертурная характеристика получается путем инверсии сигнала, поступающего с цветного фоточувствительного элемента.

Для ПЗС-фотоприемников известны экспериментальные апертурные характеристики фоточувствительных элементов. Такие апертурные характеристики имеют вид гауссоды с плоской вершиной и крутыми фронтами, которые наиболее близко описываются уравнением:

4 А(х) = А-ехр(-^Х~~Х''11), (6)

Р'А

где А - максимальное значение функции; х0 - координата центра фоточувствительного элемента; р0 - размер функции по уровню 0,513.

На ПЗС-фотоприемнике видеокамеры строится изображение растра, представляющего собой два светлых штриха шириной а на темном фоне, распложенных на расстоянии А друг от друга. При сканировании данным растром фоточувствительного элемента на его выходе будет формироваться сигнал:

4 а А а А а

"V V У |(*-*о-£)3|

А а А а А а ' Ре

2 2 2 2 2 2

Н \{х-х0-4У\

+ \ А ехр(- " з Ы4 = Нх-Хо)

Л 1.5'Л

2 2

Этот интеграл берется численными методами. Изменение сигнала представляет собой инвертированную апертурную характеристику. Отличие апертурной характеристики, полученной с помощью двух светлых штрихов

при к = 0,75, А = к-а, р0 = 1,5 (А - а), от идеальной апертурной характеристики составляет менее 3%.

У цветного фоточувствительного элемента при освещении монохроматическим светом разной длиной волны апертурные характеристики будут отличаться не только максимумами, но и пространственными смещениями.

Цветной фоточувствительный элемент формируется из фоточувствительных элементов с разными светофильтрами, расположение которых друг относительно друга может быть различным. Рассмотрим наиболее распространенную пространственную организацию светофильтров, построенную с применением цветовой модели RGB. Функция изменения сигнала, поступающего с отдельного цветного фоточувствительного элемента, от координаты может быть представлена формулой:

"й 1-1 "о J*& "в М

где х„ хр хк - координата соответствующего фоточувствительного элемента; Nr. Ng> NB - количество фоточувствительных элементов, участвующих в формирование сигнала определенного цвета; R, G, В- максимальные уровни апертурных характеристик соответствующих фоточувствительных элементов.

Коэффициенты 1/Ng, 1/ Nq, 1/Nb необходимы для сохранения цветовой насыщенности изображения объекта.

Апертурная характеристика рассматриваемого цветного фоточувствительного элемента находится по формуле:

К К NR %

а в St.

"a j-i "в t-i

Из формулы (8) следует, что, зная пространственную организацию цветных фоточувствительных элементов, можно определить вид апертурной характеристики. Можно решать и обратную задачу: по экспериментальному виду относительной спектральной и апертурной характеристикам определить организацию цветных фоточувствительных элементов.

В третьей главе экспериментально исследованы относительная спектральная и апертурная характеристики цветного фоточувствительного элемента видеокамеры.

Для исследования спектральной характеристики была создана экспериментальная установка, содержащая в своем составе монохроматор КФК-3, видеокамеру Sumsung, подключаемую к персональному компьютеру через TV-тюнер Elite, сигнал с которой обрабатывается специализированным программным обеспечением (рисунок 1). Исследование относительной спектральной характеристики проводилось с учетом случайного шума и относительной неравномерности выходного сигнала по фоточувствительному полю. При экспериментальном исследовании исключался пропускающий растр.

Прюма

I ПЗС-фотццжсмяяк

Блок ТУ-понер

электроники

Вшеокамсра

»{Програшшое

обеспечеияе

I Пропускающий I раяр

Персональный компьютер

Моннтср

Рисунок 1 - Структурная схема экспериментальной установки

На рисунке 2 представлена экспериментальная относительная спектральная характеристика чувствительности цветного фоточувствительного элемента Максимальная чувствительность наблюдается при длине волны Я = 480 нм. Характерной особенностью полученной спектральной характеристики является наличие двух выраженных максимумов на длинах волн Я = 480 нм и Я = 570 нм. Также имеется участок на относительной спектральной характеристике, на котором чувствительность практически не изменяется, это диапазон длин волн Я = 630-700 нм.

Рисунок 2 - Экспериментальная и теоретическая относительные спектральные характеристики цветного фоточувствительного элемента

На основании полученных результатов построена модель относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента. Для определения реальной спектральной характеристики воспользуемся выведенной формулой (1):

S(A) = j0,65-exp(-(;l W +

_ю izW

J0 ^ 3200 * _,J0 3200

Теоретическая относительная спектральная характеристика также представлена на рисунке 2. Максимальное отличие расчетной модели от результатов эксперимента в диапазоне длин волн от 420 до 700 нм не превышает 10%. Разработанная модель удовлетворительно описывает проведенный эксперимент в диапазоне длин волн от 420 до 700 нм.

Для исследования апертурной характеристики ЦФЧЭ применялся мо-нохроматор КФК-3 с использованием пропускающего растра. В предыдущих экспериментах было выяснено, что в видеокамере используются три вида светофильтров, поэтому в эксперименте были выбраны длины волн пропускания этих светофильтров Я=480 нм, Л=570 нм, 2=670 нм. Монохроматический свет от КФК-3 проходил через пропускающий растр, который располагался на микрометрическом столике, перемещающийся с шагом 10 мкм, изображение растра проецировалось на ПЗС-фотоприемник видеокамеры Sumsung, отстоящей от преломляющей призмы на 1 м. Сигнал ПЗС-фотоприемника поступал на монитор персонального компьютера и обрабатывался программным обеспечением.

Экспериментальные и теоретические апертурные характеристики цветного фоточувствительного элемента при длинах волн Я = 480 нм, Я = 570 нм и Л = 670 нм представлены на рисунках 3, а, б, в.

б

в

Рисунок 3 - Экспериментальные и теоретические апертурные характеристики ЦФЧЭ при длинах волн Я = 480 нм, Я = 570 нм, Я = 670 нм

Максимум теоретической апертурной характеристики при Я = 480 нм приходится на х0 = 480 мкм, при Я = 570 нм приходится на х0 = 520 мкм, при Я = 670 нм приходится на х0 - 570 мкм. Взаимное смещение апертурных характеристик разных цветных фоточувствительных элементов может быть различным (рисунок 4).

а

200 300 400 500 600 700 »00 900 1000 1100 1200

б

Рисунок 4 - Взаимное смещение апертур ных характеристик разных

ЦФЧЭ

Для установления закономерности организации цветных фоточувствительных элементов были проведены следующие эксперименты.

В экспериментальной установке вместо монохроматора и пропускающего растра был установлен отражающий двухштриховой растр, освещаемый лампой накаливания. Предполагается, что свет от лампы накаливания имеет спектр видимого диапазона, а отражающий растр, выполненный из бумаги, представляет собой Ламбертов источник.

Отражающий растр устанавливался таким образом, чтобы светлые полосы были параллельны строкам фоточувствительных элементов видеокамеры. Расстояние от растра до видеокамеры составляло 1 м. Растр перемещали на микрометрическом столике с шагом 10 мкм. Увеличение видеокамеры выбиралось таким, чтобы изменение сигнала с цветного фоточувствнтельного элемента не превышало половины максимального уровня. Результаты проведенного эксперимента приведены на рисунке 5.

О 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Рисунок 5 - Изменение величины сигнала от перемещения растра для двенадцати ЦФЧЭ

Из рисунка 5 можно сделать вывод, что вид изменения сигнала от перемещения для различных фоточувствительных элементов различен, причем периодичность появления подобной структуры составляет одиннадцать элементов. Экспериментальные апертурные характеристики ЦФЧЭ в соответствии с формулой (5) представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 - Экспериментальные апертурные характеристики для двенадцати ЦФЧЭ

На основании полученных экспериментальных данных составлены модели организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры Samsung (рисунок 7).

; в с , к :

Е~~1

ЦФЧЭ№1

(НЕЕ

! . ! -V - >

В О ! Е н—|

Е

а <; |

в : с. • к г.

| с | в ! г,; к | | в I ь к иГ|

В 1С, К ! О В

К Г. ; В

ЦФЧЭ №2

! О В ! С

ЦФЧЭ№3

ЦФЧЭ №4

к 1 ь В г, ' Р

Н С В ■ в »

и . ь: в <,. к 1 (, <;, в 14» к (., в I

С. В | С, • К ; (, |

| в I о ■ к ' с | в |

ЦФЧЭ №5

ЦФЧЭ №6

Рисунок 7 - Схема организации ЦФЧЭ

В соответствие с полученными экспериментальными данными и предложенной моделью организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры составлена модель изменения сигнала от перемещения растра (рисунок 8).

ОТН-СД^ у

0,6

од

1, (тсед. < 16

Рисунок 8 - Теоретическое изменение величины сигнала от перемещения для двенадцати фоточувствительных элементов

Тогда, согласно формуле (8), теоретические апертурные характеристики цветных фоточувствительных элементов представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 - Теоретические апертурные характеристики двенадцати цветных фоточувствительных элементов

На основании проведенных экспериментальных и теоретических исследований разработана методика определения организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры, включающая в себя следующие этапы:

1) Определяется относительная спектральная характеристика цветных фоточувствительных элементов.

2) По количеству максимумов, распределенных по длинам волн относительной спектральной характеристики, цветовая модель, реализованная в видеокамере.

3) Определяются апертурные характеристики фоточувствительных элементов в количестве необходимом для выявления их периодичности.

4) По ширине апёр^урной характеристики определяется количество фоточувствительных элементов с различивши светофильтрами, распложенных вдоль оси сканирования ПЗС-фотоприемника.

5) По уровню апертурной характеристики в точках расположения фоточувствительных элементов вдоль оси сканирования определяется количество фоточувствительных элементов, расположенных поперек оси сканирования, и вид светофильтра, нанесенного на фоточувствительный элемент.

В четвертой главе рассмотрена модель измерения линейных микроперемещений с помощью апертурной характеристики. Обычно оптико-электронные измерительные системы проектируют так, чтобы выполнялось условие линейной зависимости величины сигнала, снимаемого с оптико-электронной измерительной системы, от измеряемой величины, тогда величину измеренного перемещения можно выразить как:

х0=\ц'0(х~х0)*6(х)*А(х) + 5„) = \(/0(х-х0)*А(х) + ^), к к

причем, источником случайной погрешности является аддитивный случайный шум 5„, а источником систематической погрешности является нелинейность апертурной характеристики А(х).

С целью уменьшения случайной погрешности, возникающей из-за неравномерности чувствительности ПЗС-фотоприемника цветной видеокамеры, применялась низкочастотная пространственно-временная фильтрация, позволяющая снизить уровень случайного шума в 7 раз (рисунок 10).

Рисунок 10 - График изменения сигнала без применения низкочастотной фильтрации и с применением низкочастотной пространственно-временной

' фильтрации

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования позволяют разработать новый оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры при нониусном сопряжении растров.

Суть метода контроля линейных перемещений с помощью видеокамеры на больших расстояниях состоит в следующем:

1) Устраняется случайная погрешность с помощью применения пространственно-временной низкочастотной фильтрации.

2) Определяется организация цветных фоточувствительных элементов видеокамеры.

3) Выбирается один или несколько цветных фоточувствительных элементов, апертурные характеристики которых имеют наибольшую чувствительность.

4) На выбранных цветных фоточувствительных элементах выделяются три области: центральная и две крайних. При проецировании темного пятна на крайние области чувствительность изменения сигнала от перемещения максимальна, а при проецировании на центральную область - минимальна.

5) Разрабатывается измерительный растр, отдельные элементы которого представляют собой два светлых штриха на темном фоне с коэффициентом заполнения 0,75, расположенные один под другим и сдвинутые друг относительно друга на одну шестнадцатую расстояниях между штрихами. Количество элементов измерительного растра кратно периоду появления выбранного цветного фоточувствительного элемента.

6) Производится калибровка измерительной системы: изменение сигнала с одной из крайних областей выбранного цветного фоточувствительного элемента от перемещения каждого элемента измерительного растра аппроксимируется прямой линией, которая характеризуется тангенсом угла наклона к, и изменением сигнала от , до , •

7) При проведении измерения фиксируются номера начального и конечного элементов измерительного растра п^, «„,„ и величины сигналов, снимаемых с цветного фоточувствительного элемента при проецировании начального и конечного элементов измерительного растра, 5™, S™. Номер элемента определяется по динамике изменения сигнала с выбранного цветного фоточувствительного элемента. При выполнении следующих условий номер рабочего участка равен /.

• SM

где S, - сигнал, получаемый с выбранного цветного фоточувствительного элемента, при проецировании /-го элемента измерительного растра. Направление перемещения определяется путем сравнения номеров начального и конечного элементов измерительного растра. Если п^, < пК0Н, тогда измерение производится в прямом направлении. Если пшч > пкон, тогда измерение производится в обратном направлении, при этом значение параметров п„ач и птн, S™ и меняются местами'.

8) Вычисление измеренной величины перемещения производиться по формуле:

Для обработки изображений, поступающих с цветной видеокамеры разработано программное обеспечение ИРП, которое состоит из следующих подсистем: интерфейса пользователя, захвата видеоизображений, обработки видеоизображений, визуализации результатов обработки и связи с базой данных.

Все компоненты реализованы на языке программирования Delphi.

Подсистема захвата видеоизображения предназначена для захвата отдельных кадров из выходного ввдеопотока с целью их дальнейшей обработки. Данная подсистема использует возможности API-функций ОС Windows. Подсистема осуществляет захват видеоизображения с указанного места экрана.

Подсистема обработки видеоизображения отвечает за обработку изображений в реальном масштабе времени. Захваченные видеокадры передаются на вход данной подсистемы, которая обрабатывает их в соответствии с заданными алгоритмами обработки.

Подсистема визуализации позволяет выводит, на экран результаты обработки изображений. Гибкая структура этой подсистемы позволяет контро-

лировать и выводить на экран как конечные, так и промежуточные результаты обработки.

Подсистема выгрузки данных используется для сохранения результатов обработки видеоизображений для их последующего просмотра и анализа. В данной подсистеме используется средства MS Excel.

Разработанная компьютерная система может использоваться в качестве анализатора относительной спектральной и апертурной характеристик, а также в качестве измерителя перемещений. На основании данных анализа изображения растра строилась статическая характеристика, по которой и производился контроль перемещения.

Программа использовала временную и пространственную низкочастотную фильтрацию изображения растра и последующую его обработку. Программа работает с восьмью оперативными или автономными видеопотоками, которые были зарегистрированы или регистрируются в реальном масштабе времени видеокамерой.

Интерфейс программы ИРП представлен на рисунке 11.

Рисунок 11 - Интерфейс программы ИРП

Для оценки погрешности оптического метода контроля микроперемещений с помощью видеокамеры на больших расстояниях до объектива при нониусном сопряжении растров была использована экспериментальная установка (рисунок 1), причем вместо КФК-3 и пропускающего растра использовался отражающий растр. Расстояние от растра до видеокамеры составляло 1 м. Растр перемещали на микрометрическом столике с шагом 10 мкм и показание программы ИРП, соответствующее произведенному перемещению сохраняли в базе данных.

В первом эксперименте был исследован один цветной фоточувствительный элемент видеокамеры, имеющий наиболее чувствительную апертур-ную характеристику, и один элемент растра. Статическая характеристика, полученная в результате проведенного эксперимента, представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 - Статическая характеристика при использовании одного цветного фоточувствительного элемента видеокамеры и одного элемента

измерительного растра

Анализ результатов проведенного эксперимента позволяет сделать следующие выводы. Максимальное отклонение измеренного значения перемещения от истинного составляет 3 мкм, при этом погрешность контроля перемещения на диапазоне 100 мкм не превышает 3%.

Для расширения диапазона контроля проанализированы изображения пяти элементов измерительного растра. Статическая характеристика, полученная в результате проведенного эксперимента, представлена на рисунке 13.

Рисунок 13 - Статическая характеристика при использовании одного цветного фоточувствительного элемента видеокамеры и пяти элементов

измерительного растра

Анализ результатов проведенного эксперимента позволяет сделать следующие выводы. Максимальное отклонение измеренного значения перемещения от истинного составляет 8 мкм, при этом погрешность контроля перемещения на диапазоне 500 мкм не превышает 1,5%.

Следовательно, в лабораторных исследованиях оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров на расстоянии 1 м до объектива позволяет производить контроль микроперемещений с погрешностью 10 мкм.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан метод и средство контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры на расстоянии 1 м до объектива, что в пятьдесят раз превышает фокусное расстояние, позволяющие контролировать линейные микроперемещения на диапазоне 500 мкм с погрешностью 10 мкм в лабораторных условиях.

2. Разработан измерительный растр, отдельные элементы которого представляют собой два светлых штриха на темном фоне с коэффициентом заполнения 0,75, расположенные один под другим и сдвинутые друг относительно друга на одну шестнадцатую расстояниях между штрихами, что позволяет линеаризовать статическую характеристику измерительной системы и осуществлять реверсивное измерение перемещений.

3. Разработан программно-аппаратный комплекс для автоматизации экспериментальных исследований, который позволяет для любых цветных видеокамер в сочетании с КФК-3 определять апертурную и относительную спектральную характеристики цветных фоточувствительных элементов, а также статическую характеристику информационно-измерительной оптико-электронной системы.

4. Разработана математическая формула расчета относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента на диапазоне длин волн от 420 до 700 нм, которая подтверждена экспериментально. Спектральная характеристика позволяет выявить количество фоточувствительных элементов с различными светофильтрами, совокупность которых образует один цветной фоточувствительный элемент.

5. Разработан метод определения апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента, основанный на сканировании изображения растра в виде двух светлых штрихов с шириной темного промежутка равным половине размера фоточувствительного элемента.

6. На основании теоретических исследований относительной спектральной и апертурной характеристик разработана методика определения организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры. По числу максимумов в апертурной характеристике судят о количестве столбцов цветного фоточувствительного элемента, а по отношению уровней этих максимумов о количестве фоточувствительных элементов, входящих в эти столбцы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1.3рюмов Е.А. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005611091 «Измеритель размеров и перемещений (ИРП)», дата регистрации 06.05.05;

2. Пронин С.П., Зрюмов Е.А. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2003611922, «Анализатор графического изображения (Analyse)», дата регистрации 20.08.03;

3. Пронин С.П., Зрюмов Е.А. Экспериментальные исследования выходного сигнала, снимаемого с цветного фоточувствительного элемента // Пол-зуновский альманах. - Барнаул, 2005. - №4. - С. 145-146;

4. Пронин С.П., Зрюмов Е.А. Чувствительность апертуры интегрирующего элемента фоточувствительного прибора с зарядовой связью (ФПЗС) // Материалы 62-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь». - Барнаул, 2004. - С. 5556;

5. Пронин С.П., Зрюмов Е.А. Теоретическое и экспериментальное исследования характеристик видеокамеры цветного изображения, применяемой для бесконтактных измерений геометрических размеров и перемещений // Материалы Международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация». - Барнаул, 2005. - С. 9-12;

6. Зрюмов Е.А. Автоматизация процесса обработки сигнала, поступающего с телевизионной камеры цветного изображения // Материалы LUI Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс». - Новосибирск, 2005. - С. 17;

7. Пронин СЛ., Зрюмов Е.А. Моделирование сигнала, поступающего с телевизионной камеры цветного изображения // Материалы Международной научно-технической Интернет-конференции «Информационные технологии в управлении и моделировании». - Белгород, 2005. - С. 172;

8. Зрюмов Е.А. Алгоритм уменьшения случайной погрешности ПЗС-фотоприемника // Материалы 12-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика 2005». - М: МИЭТ, 2005. - С. 207;

9. Пронин СЛ., Зрюмов Е.А. Использование видеокамеры в качестве датчика микроперемещений // Материалы IX Всероссийской научно-технической конференций «Методы и средства измерений физических величин». - Н. Новгород: МВВО АТН РФ, 2004. - С. 3;

ЮЛронин СЛ., Зрюмов Е.А. Оценка случайной и систематической погрешностей оптико-электронной измерительной системы, построенной на основе видеокамеры цветного изображения // Материалы Международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация». - Барнаул, 2005. - С. 6-8;

П.Пронин С.П., Зрюмов Е.А. Исследование синтезированной апертур-ной характеристики цветных интегрирующих элементов // Материалы X Всероссийской научно-технической конференций «Методы и средства измерений физических величин». - Н. Новгород: МВВО АТН РФ, 2005. - С. 18;

12.Пронин С.П., Зрюмов Е.А. Измерение линейных перемещений оптико-электронными системами // Материалы Международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация». - Барнаул, 2003. - С. 39-40;

13.Зрюмов Е.А. В микромир без микроскопа (новые подходы к измерению микроперемещений на больших расстояниях) // Материалы Всероссийской научно-технической конференций «Интеллектуальный потенциал ученых России». - Барнаул: Изд-во АГУ, 2004. - С. 23-26.

»24 0 65

РЫБ Русский фонд

2006-4

Зрюмов Е.А. 26182

Оптический метод контроля лии^,,.^^. — с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров

Автореферат

Подписано в печать 21.11.2005. Формат 60x84 1/16. Печать - ризография. Усл.п.л.1,39. Уч.изд л. 1,05. Тираж 100 экз Заказ 130/2005. Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова. 656038. г Барнаул, пр-т Ленина. 46. Лицензии- ЛР № 020822 от 21.09.98 года, ПЛД № 28-35 от 15.07.97 Отпечатано в ЦОП АлтГТУ 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

©

Введение.

Глава 1 - Аналитический обзор оптических методов контроля линейных микроперемещений.

1.1 Оптические методы контроля линейных микроперемещений.

1.1.1 Методы контроля линейных микроперемещений, основанные на принципах геометрической оптики.

1.1.2 Интерференционные методы контроля линейных микроперемещений

1.1.3 Растровые методы контроля линейных микроперемещений.

1.2 Принципы построения цветных видеокамер на основе ПЗС.

1.3 Апертурная характеристика фоточувствительного элемента.

Выводы.

Глава 2 - Теоретические исследования относительной спектральной и апертурной характеристик цветного фоточувствительного элемента.

2.1 Теоретическое исследование относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента.

2.2 Теоретическое исследование апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента.

2.3 Теоретическая оценка апертурных характеристик цветных фоточувствительных элементов.

Выводы.

Глава 3 - Экспериментальные исследования относительной спектральной и апертурной характеристик цветного фоточувствительного элемента.

3.1 Экспериментальные исследования относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента.

3.2 Экспериментальные исследования апертурных характеристик цветных фоточувствительных элементов.

3.3 Методика определения организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры.

Выводы.

Глава 4 - Разработка оптического метода контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров.

4.1 Применение апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента для контроля перемещений.

4.2 Методы коррекции сигнала, поступающего с цветной видеокамеры.

4.3 Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров.

4.4 Практическая реализация оптического метода контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры на больших расстояниях до объектива при нониусном сопряжении растров.

4.5 Оценка погрешности оптического метода контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров.

Выводы.

Современная астрономия, наука, медицина и промышленность широко используют цветные видеокамеры как информационно-измерительные системы. Такие системы способны выполнять фотометрическую и геометрическую идентификацию объекта исследования [15, 45]. Большую долю всех измерений составляют измерения геометрических размеров и линейных микроперемещений [62].

Существует ряд оптических методов, позволяющих производить контроль линейных микроперемещений. К ним относятся методы и средства теневой проекции, а также интерференционные, дифракционные и растровые методы и средства контроля линейных микроперемещений. Однако все они имеют существенный недостаток. При увеличении расстояния от первичного измерительного преобразователя до объекта исследования значительно повышается погрешность контроля. Для уменьшения погрешности усложняют алгоритмы обработки измерительного сигнала или схемотехнические решения при изготовлении оптических звеньев. В том и другом случаях существенно повышается стоимость измерительных систем, при этом точность контроля повышается незначительно [85].

Актуальной является проблема создания высокоточной измерительной системы, способной контролировать линейные микроперемещения объекта на удалении в десятки раз превышающем фокусное расстояние объектива.

Перспективными высокоточными методами контроля линейных микроперемещений на больших расстояниях являются растровые методы, реализующие нониусное растровое сопряжение. В таком устройстве индикаторным растром служат цветные фоточувствительные элементы ПЗС-фотоприемника видеокамеры, а измерительным - изображение растра, расположенного на объекте перемещения.

Для построения высокоточных растровых измерительных систем необходимо иметь информацию об апертурных и спектральных характеристиках фоточувствительных элементов. Для многоэлементных фотоприемников они ** известны. Однако цветные фоточувствительные элементы образованы посредством объединения нескольких фоточувствительных элементов с различными светофильтрами. Апертурные и спектральные характеристики цветных фоточувствительных элементов в научно-технической литературе отсутствуют.

Целью работы является разработка оптического метода и средства контроля линейных микроперемещений объекта, расположенного на удалении, в десятки раз превышающем фокусное расстояние объектива, с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров.

Задачи исследований:

1. Провести аналитический обзор оптических методов контроля линейных микроперемещений.

2. Создать экспериментальную установку для исследования апертурной и относительной спектральной характеристик цветных фоточувствительных элементов видеокамеры и измерения линейных микроперемещений на больших расстояниях.

3. Разработать математическую модель апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента видеокамеры и экспериментально исследовать ее.

4. Разработать математическую модель относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента видеокамеры и экспериментально исследовать ее.

5. Разработать оптический метод и средство контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры на больших расстояниях при нониусном сопряжении растров.

Объектом исследования являются растровое нониусное сопряжение и * зависимости изменения сигнала на выходе оптико-электронной системы при линейных микроперемещениях измерительного растра.

Методы исследования. Для решения поставленных задач при выпол-* нении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса. Теоретические исследования проводились путем математического моделирования, применения методов решения задач геометрической и волновой оптики, численных методов решения задач с помощью компьютерной математической программы Mathcad Professional, статистических методов обработки экспериментальных данных.

Научная новизна выполненных исследований заключается в разработке и научном обосновании нового метода и средства контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры и разработке метода определения апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента, основанного на сканировании изображения растра в виде двух светлых штрихов с размером темного промежутка меньше размера фоточувствительного элемента.

На защиту выносятся:

1. Оптический метод и средство контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры на больших расстояниях при нониусном сопряжении растров.

2. Метод определения апертурной характеристики цветных фоточувствительных элементов.

3. Математическая модель относительной спектральной и апертурной характеристик цветного фоточувствительного элемента видеокамеры.

4. Методика определения организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры.

Практическая ценность ^ Предложен оптический метод и средство контроля линейных микроперемещений объекта на удалении более десяти фокусных расстояний с помощью цветной видеокамеры, обеспечивающий высокую точность контроля при низкой стоимости измерительного средства.

Реализация и внедрения

Разработанный оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры внедрен на предприятиях ЗАО «Барнаульский инструмент» и ОАО «АлтайПресс».

Публикации

По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 13 печатных работ, включая 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Апробация работы

Материалы работы обсуждались на Международных научно-технических конференциях «Измерение, контроль, информатизация», г. Барнаул, 2003, 2005 гг.; Всероссийской научно-технической конференции «Интеллектуальный потенциал ученых России», г. Барнаул, 2004 г.; IX и X Всероссийских научно-технических конференциях «Методы и средства измерений физических величин», г. Н. Новгород, 2004, 2005 гг.; 62-й Всероссийской научно-технической конференций студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь», Барнаул, 2004 г.; 12-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика 2005», г. Москва, 2005 г.; LIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», г. Новосибирск, 2005 г.; Международной научно-технической Интернет-конференции «Информационные технологии в управлении и моделировании», г. Белгород, 2005 г.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Основной текст работы изложен на 113 страницах машинописного текста, включая рисунки на 36 страницах, одну таблицу, список литературы из 102 наименований.

Выводы

В результате проведенных экспериментальных и теоретических исследований установлено, что:

1. Разработан метод и средство контроля линейных микроперемещений j * * с помощью цветной видеокамеры на расстоянии 1 м до объектива, что в пятьдесят раз превышает фокусное расстояние, позволяющие контролировать перемещения на диапазоне 500 мкм с погрешностью 10 мкм в лабораторных условиях.

2. Разработан измерительный растр, отдельные элементы которого представляют собой два светлых штриха на темном фоне с коэффициентом заполнения 0,75, расположенные один под другим и сдвинутые друг относительно друга на одну шестнадцатую расстояниях между штрихами, что позволяет линеаризовать статическую характеристику измерительной системы и осуществлять реверсивное измерение перемещений.

3. Применение низкочастотной фильтрации в пространстве и во времени для обработки кадров с изображением растра снижает случайный шум в 7 раз.

4. Результаты, полученные в ходе работы, внедрены на предприятиях ЗАО «Барнаульский инструмент» и ОАО «АлтайПресс».

Заключение

Контроль микроперемещений имеет значительную научную и практическую ценность. Все известные оптические методы и средства контроля микроперемещений могут использоваться только при малом расстоянии до объекта исследования или очень дорогостоящи. Поэтому в данной работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработан метод и средство контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры на расстоянии 1 м до объектива, что в пятьдесят раз превышает фокусное расстояние, позволяющий контролировать перемещения на диапазоне 500 мкм с погрешностью 10 мкм в лабораторных условиях.

2. Разработан измерительный растр, отдельные элементы которого представляют собой два светлых штриха на темном фоне с коэффициентом заполнения 0,75, расположенные один под другим и сдвинутые друг относительно друга на одну шестнадцатую расстояниях между штрихами, что позволяет линеаризовать статическую характеристику измерительной системы и осуществлять реверсивное измерение перемещений.

3. Разработана математическая формула расчета относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента на диапазоне длин волн от 420 до 700 нм, которая подтверждена экспериментально. Спектральная характеристика позволяет выявить количество фоточувствительных элементов с различными светофильтрами, совокупность которых образует один цветной фоточувствительный элемент.

4. Разработан метод определения апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента, основанный на сканировании изображения растра в виде двух светлых штрихов с размером темного промежутка равным

I половине одного фоточувствительного элемента.

5. На основании теоретических исследований относительной спектральной и апертурной характеристик разработана методика определения организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры. По числу максимумов в апертурной характеристике судят о количестве столбцов цветного фоточувствительного элемента, а по отношению уровней этих максимумов о количестве фоточувствительных элементов, входящих в эти столбцы.

6. Результаты, полученные в ходе работы, внедрены на предприятиях ЗАО «Барнаульский инструмент», ОАО «АлтайПресс».

Разработанные метод и средство контроля микроперемещений с помощью видеокамеры могут успешно использоваться в различных областях науки и техники, в астрономии, медицине, станкостроении, где широко используются цветные видеокамеры, в различных научно-исследовательских работах, связанных с контролем перемещения или положения исследуемого объекта.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору Пронину С.П., который определил научное направление исследований, и оказал активную помощь в научно-исследовательской деятельности.

1. Аникин А.В., Иерусалимов И.П., Суковатин И.В. Система контроля перемещения слитка. // Современные технологии автоматизации, 2004. — № 1. с. 18-22.

2. Арсеньев А.В., Лебедев Н.В., Мартынихин А.В. Расчет частотных характеристик фотоприемника на ПЗС. // Техника средств связи. Техника телевидения, 1978. № 5. - С. 52 -58.

3. Афанасьев В.А. Оптические измерения. М: Высшая школа, 1981. — 229 с.

4. Бабенко B.C. Оптика телевизионных устройств. М.: Радио и связь, 1982. - 257 с.

5. Батраков А.С., Плисов C.JI. Формирователи видеосигнала на приборах с зарядовой связью // Зарубежная радиоэлектроника, 1986. №1. - С. 4267.

6. Бертани Д., Четика М., Чилиберто С., Франчини Ф. Определение положения светового пятна с высоким разрешением при помощи матрицы фотодиодов. // Приборы для научных исследований, 1984. № 8. — С. 8689.

7. Бесконтактный контроль размеров в станкостроении / Под ред. И.В. Ха-ризоменова. М.: Машиностроение, 1975. - 161 с.

8. Бессарабов Н.В. Измеритель размеров и перемещений на основе приборов с переносом заряда. Электронная промышленность, 1982. - №7. — С. 82-85.

9. Блинов Н.Н., Мазуров А.И. Системы прикладного телевидения: (цветное телевидение в биологии и медицине). — М.: Знание, 1987. — 62 с.

10. Богатов Т.Б. Цветное телевидение. JL: Наука. Ленингр. отделение, 1978.- 192 с.

11. Богомолов Е.Н. и др. Фотодиодный оптико-электронный измеритель размеров "Сенсор" // Автометрия, 1989. №5. - С. 83-91.

12. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. — 856 с.

13. Бурдун Г.Д., Марков Б.М. Основы метрологии. М.: Изд-во стандартов, 1985.-256 с.

14. Васильев В.Н., Гуров И.П. Компьютерная обработка сигналов в приложении к интерферометрическим системам. СПб.: БХВ — Санкт-Петербург, 1998. - 240 с.

15. Васильев И.С., Вишневский Г.И., Котов Б.А., Радченко П.И. Выбор фоточувствительных матриц приборов с переносом заряда для цветных ТВ камер. // Электронная промышленность, 1982. — №7. — С. 91-95.

16. Великотный М.А. Системы технического зрения: Состояние, проблемы, перспективы. // Изв. Вузов. Сер. Приборостроение, 1986. -№10. С. 7585.

17. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988. - 480 с.

18. Вето А.В., Костюков Е.В., Кузнецов Ю.А., Пресс Ф.П. Фоточувствительные схемы с зарядовой связью: состояние и перспективы развития. // Электронная промышленность, 1982. — №7. С. 3-6.

19. Гершезон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. Курс общей физики: оптика и атомная физика. М.: Просвещение, 1992. — 320 с.

20. Гинзбург В.М. Формирование и обработка изображений в реальном масштабе времени: методы быстрого сканирования. М.: Радио и связь, 1986.-231 с.

21. Горелик C.JL, Кац Б.М., Каврин В.И. Телевизионные измерительные системы. М.: Связь, 1980. - 169 с.

22. ГОСТ 21815.0-86 Преобразователи электронно-оптические. Методы измерения энергетических и оптических параметров.

23. ГОСТ 21815.18-90 Преобразователи электронно-оптические. Метод измерения пространственной характеристики.

24. ГОСТ 25532-89 Приборы с переносом заряда фоточувствительны. Термины и определения.

25. ГОСТ 4.177-85 Приборы неразрушающего контроля и качества материалов и изделий. Номенклатура показателей.

26. Госьков П.И., Грозов В.И., Пронин С.П., Якунин А.Г. Особенности обработки дифракционной картины ПЗС-фотоприемником. // Автометрия, 1986.-№3.-С. 114-116.

27. Госьков П.И., Пронин С.П. Влияние размера апертурной диафрагмы фотоприемника на регистрацию дифракции Фраунгофера // Автометрия, 1990.-№2.-С. 3-8.

28. Гребенщиков О.В. Основы записи и воспроизведения изображения. -М.: Искусство, 1982. 239 с.

29. Гуревич М.М. Фотометрия: Теория, методы и приборы. JL: Энергоиз-дат, 1983.-272 с.

30. Гуревич М.М. Введение в фотометрию. Л.: Энергия, 1968. - 244 с.

31. Дьяконов В.Ю., Калинчев И.А., Китов В.А. Программное обеспечение систем телеобработки данных. М.: Наука, 1992. - 160 с.

32. Загорский Я.Т., Котюк А.Ф. Основы метрологического обеспечения лазерной энергетической фотометрии. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 171 с.

33. Зубарев Ю.Б., Глориозов Г.Л. Передача изображений. М.: Радио и связь, 1989.-336 с.

34. Казанцев Г.Д., Кудрячий М.И., Пустынский И.Н. Измерительное телевидение. М.: Высшая школа, 1994. - 287 с.

35. Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе: Тез. докл. К 3 Всесоюз. совещанию, г. Барнаул., 1985 г. / НИИ автоматизации произв. процессов АПИ им. Ползуно-ва.-Барнаул, 1985.-ч.1., 144 с.

36. Краснов В.Н., Сахно С.П., Тымчик Г.С. Алгоритм поиска экстремальных значений видеосигнала ПЗС-фотоприемником // Изв. ВУЗов. Сер. Приборостроение, 1986. №4. - С. 78-81.

37. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. - 926 с.

38. Кривошеев М.И., Кустарев А.К., Цветовые измерения. М.: Энерго-атомиздат, 1990. - 239 с.

39. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. — Л.: Машиностроение, 1978. — 335 с.

40. Лабусов В.А., Плеханова И.В., Финогенов Л.В. Исследование апертурных характеристик фотодиодных линеек. // Автометрия, 1989. № 5. -С. 112-117.

41. Лукьянов А.А., Кубик Т. Контроль положения и скорости мобильных роботов с использованием видеосистем // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2005. -№ 8.-С. 5-11.

42. Марпл, Стенли Лоренс (мл.) Цифровой спектральный анализ и его приложения. / Под ред. О.И. Рыжака. М.: Мир, 1990. - 584 с.

43. Методы обработки и формирования растровых изображений / Авт. сост. О.И. Семенов и др.. Минск: ИТК, 1986. - 96 с.

44. Микроскопы / Под ред. Н.И. Поляков. Л.: Машиностроение, 1969. — 511 с.

45. Митрофанов А.С., Тарлыков В.А. Исследование дифракционного способа контроля диаметра проводов и волокон. Изв. Вузов, Приборостроение, 1976. -№1.- С. 104-108.

46. Михайлов В.А. Поперечные апертурные характеристики преобразователя изображения на ПЗС. // Техника средств связи. Техника телевидения. -1985.-№5.-С. 25-31.

47. Москалев В.А. Теоретические основы оптико-физических исследований.

48. Л.: Машиностроение, 1987. 316 с.

49. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1991. - 304 с.

50. Носов Ю.Р. Приборы с зарядовой связью. М.: Знание, 1989. - 63 с.

51. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Основы физики приборов с зарядовой связью.- М.: Наука, 1986. 320 с.

52. Оптико-когерентные информационно-измерительные системы / Под ред. Гаврилова Н.П. Харьков: ХАИ, 1977. - 162 с.

53. Оптико-электронные методы обработки изображений / Под ред. С.Б. Гу-ревича, Г.А. Гаврилова. Л.: Наука, 1982. - 208 с.

54. Оптико-электронные приборы для научных исследований / Под ред. JI.A. Новицкого. М.: Машиностроение, 1986.-431 с.

55. Оптическая цифровая обработка изображений / Отв. ред. С.Б. Гуревич, В.К. Соколов. -JL: Наука, Ленигр. отделение, 1988. 175 с.

56. Оптический производственный контроль / Под ред. Д. Малакары. М.: Машиностроение, 1985. - 400 с.

57. Плотников С.В. Сравнение методов обработки сигналов в триангуляционных измерительных системах // Автометрия, 1995. № 6. - С. 58-63.

58. Пресс Ф.П. Фоточувствительные микросхемы с зарядовой связью // Итоги науки и техники. Сер. Электроника, 1986. -Т.18., 33-88.

59. Претт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ.-М.: Мир, 1982. 4.1.-312 с.

60. Приборы с зарядовой связью / Под ред. Д.Ф. Барба М.: Мир, 1982. — 240 с.

61. Проектирование оптических систем / Под ред. Р. Шеннона, Дж. Вайнта. М.: Мир, 1983.-430 с.

62. Пронин С.П. Оценка качества информационно-измерительной оптико-электронной системы. — Барнаул: Издательство АлтГТУ, 2001. — 125 с.

63. Пронин С.П. Измерение размера малого объекта по методу теневой проекции // Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов: Доклады 4 Международ.конф. / Под ред. П.И.Госькова. Барнаул: АлтГТУ, 1997. -Т.1., с. 47-57.

64. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. — Л.: Энергия. 1978. — 262 с.

65. Распознавание объектов графических изображений: обзор методов / С.В. Абраламейко, В.И. Берейщик, В.В. Старовойтов и др. Минск, 1988. -50 с.

66. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971.- 192 с.

67. Рывкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. М.: Физматгиз, 1963.

68. Савельев И.В. Курс общей физики, т. 2. Электричество и магнетизм. Оптика: Учебное пособие. М.: Наука, 1982. - 496 с.

69. Сакаи А., Сакигуто С. Оптические системы контроля качества продукции на промышленных предприятиях. // Контрольно-измерительная техника, №43. М.: ВИНИТИ, 1987. - С. 6-9.

70. Сарвин А.А. Системы бесконтактных измерений. JL: ЛГУ, 1983.

71. Севрюгин Н.Н., Ладога А.А., Юдин В.В., Кузнецов А.В. Лазерный измеритель расстояний малой дальности // Измерительная техника, 2005. — №7.-19-21 с.

72. Сокен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда. Мир, 1978. - 327 с.

73. Соломатин В.А., Шилин В.А. Фазовые оптико-электронные преобразователи. — М.: Машиностроение, 1986. — 144 с.

74. Соломатин В.А., Якушенков Ю.Г. Сравнение некоторых способов определения координат изображений, осуществляемых с помощью многоэлементных фотоприемников излучения // Изв. ВУЗов. Сер. Приборостроение. 1986. -№9. - с. 62-69.

75. Скоков И.В. Многолучевые интерферометры в измерительной технике. М.: Машиностроение, 1989. - 256 с.

76. Тараканов Н.А. Приспособления для контроля сопловых отверстий распылителя. Труды ЦНИТА, 1967. - №35. - С. 67-69.

77. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985. - 272 с.

78. Технические измерения в машиностроении и приборостроении / Под ред. А.И. Якушев М.: Изд-во стандартов, 1970. - 128 с.

79. Федосеев В.И. Анализ оптических сигналов матричными фотоприемниками // Изв. ВУЗов. Сер. Приборостроение, 1984. №7. - С. 70-79.

80. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. A.M. Прохорова. -М.: Сов. Энциклопедия, 1983. 928 с.

81. Фотоэлектрические преобразователи информации / Под ред. JI.H. Пре-снухина. М.: Машиностроение, 1974. - 375 с.

82. Цифровая обработка изображений в информационных системах / И.С. Гузман, B.C. Киричук, В.П. Косых и др. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 352 с.

83. Цифровая оптика: обработка изображений и полей в экспериментальных исследованиях. Сб. науч. трудов. / Отв. ред. В.И. Сифоров, Л.П. Ярославский. М.: Наука, 1990. - 172 с.

84. Цифровое кодирование телевизионных изображений / Под ред. И.И. Цу-кермана. М.: Радио и связь, 1981. - 239 с.

85. Цифровое преобразование изображений / Под. ред. Р.Е. Быкова. — М.: Горячая линия Телеком, 2003. - 228 с.

86. Цифровое телевидение / Под ред. М.И. Кривошеина. М.: Связь, 1980. -263 с.

87. Шиловский А.А. Прикладная физическая оптика. М.: Физматгиз, 1961.- 822 с.

88. Юстова Е.Н., Сушин JI.M. Современное состояние цветовых измерений.- М.: ВНИИКИ, 1979. 55 с.

89. Якунин А.Г., Госьков П.И. Методы коррекции апертурных искажений ПЗС-фотоприемников. // Изв. ВУЗов. Сер. Приборостроение, 1987. -№11.-С. 54-58.

90. Якушенков Ю.Г. Оптические системы фотоэлектрических устройств. — М.: Машиностроение, 1966. 160 с.

91. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. М.: Сов. радио, 1980.-392 с.

92. Beruhrungslose optisch-elektrische priifung von lagen und dimensioned Tendenzen in entwicklung und industriellem einsatz. Feutlinske K., Gast Th. «QZ: Qual. und Zuverlassigk.», 1985, 30, №7, 204-214.

93. Harvey D.M., Hobson C.A., Labur M.J. Optical inspection of small component. Proc. Contr., Birmingham, 27-29 apr., 1982. Kempston, 1982, p. 153-160.

94. Hsu Shin-Yi, Famighetti John/ Multi-sensor fusion from a machine vision perspective extended abstract. // SPSE's 41th Annu. Conf., Arlington, Va, Amy 22-26,1988. - Springfield (va), 1988. - p. 59-62.

95. Bildverarbiltung: CCD-Kamerasysteme in der optischen Me"technik. /Wilbrenning В/ Schulze.//Electronik. 1988. - 37, №23. - c. 101-103.