автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Проектирование информационно-измерительных систем сканеров с микрофильма

На правах рукописи

ГАЙДУКОВ Борис Александрович

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ СКАНЕРОВ С МИКРОФИЛЬМА

Специальность: 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2004

Работа выполнена на кафедре "Робототехника и автоматизация производства" Тульского государственного университета.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор ЛАРКИН Евгений Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ПАНАРИН Владимир Михайлович - член совета;

Ведущее предприятие:

кандидат технических наук, доцент ПРИВАЛОВ Александр Николаевич.

ОАО "Центральное конструкторское бюро аппаратостроения", г. Тула

Защита состоится 2004 года в 1400 часов на заседании дис-

сертационного совета Д 212.271.07'при Тульском государственном университете (300600, Тула, проспект им. Ленина, 92) в аудитории 9-101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета (300600, Тула, проспект им. Ленина, 92).

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В современном мире документированная информация имеет важное значение для всех структур общества, начиная от межгосударственных организаций, и кончая мелкими коммерческими фирмами, семьями и отдельными гражданами. Сама документальная информация неотделима от ее носителя, который, являясь материальным образованием, имеет ограниченный срок службы именно как носитель информации. Указанный срок существенно сокращается при воздействии на носитель в форс-мажорных обстоятельствах: при военных конфликтах, чрезвычайных ситуациях, вызванных пожарами, техногенными авариями, природными катастрофами, террористическими актами и т.п. Частичная или полная утрата документов, их несанкционированное изменение, в свою очередь, приводит к невосполнимым потерям, как материальным, так и юридического характера.

Одним из наиболее древних способов документирования является занесение информации на бумагу. Однако, хранение значительных массивов данных на бумажных носителях нецелесообразно вследствие значительных затрат на аренду и содержание площадей а также на энергоресурсы, затрачиваемые на поддержание устойчивых климатических условий, обеспечивающих длительное хранение бумаги.

Распространенный в последнее время способ хранения информации в закодированном виде на электронных носителях также вряд ли целесообразен по следующим причинам:

низкий срок гарантированного хранения информации на большинстве типов электронных носителей (для магнитных носителей срок хранения не превышает года, для CD-ROM - нескольких лет);

необходимость поддержания жестких климатических условий в течение всего срока хранения микрофильма, а также проведения регламентных работ по поддержанию информационного массива в актуальном состоянии путем периодической перезаписи и верификации перезаписанной информации;

необходимость использования аппаратно-программных комплексов обеспечивающих управление считыванием информации и преобразование ее к виду, удобному для восприятия человеком-оператором;

необходимость расходования энергетических и/или материальных ресурсов при доступе к информации;

необходимость хранения аппаратно-программных средств, в течение всего срока хранения информации;

существование опасности несанкционированного изменения содержания документа, факт которого впоследствии невозможно обнаружить.

Промежуточное положение между бумажными и электронными носителями информации занимают микрофильмы, представляющие собой фотопленку с изображением документа. Микрофильм, как носитель информации обладает следующими достоинствами:

для хранения микрофильма не требуется таких значительных площадей, как для хранения бумажных носителей;

климатические условия при хранении микрофильмов могут быть менее

IPOC. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИМИОТСМ

• ¡rzkm

жесткими, чем при хранении бумаги и гораздо менее жесткими, чем при хранении электронных носителей;

для нанесения информации на микрофильм не требуется сложного оборудования, информация может быть нанесена как путем прямого микрофильмирования документов на бумажных носителях, так и путем генерации с помощью программных средств ЭВМ с последующий регистрацией через СОМ-системы (Computer Output Microfilm);

геометрические размеры и оптические свойства микрофильма жестко регламентированы, что делает возможным применение его в качестве носителя в автоматизированных информационно-поисковых системах и сближает с электронными носителями;

длительный гарантированный срок хранения, в течении которого микрофильм не требует перерегистрации информации, что позволяет хранить в неизмененном виде микрофильмы т.н. первого поколения (микрофильмированные копии оригиналов документов);

в процессе хранения информации в нее не могут быть внесены несанкционированные изменения, которые впоследствии невозможно обнаружить, что делает возможным юридическое закрепление за микрофильмом статуса подлинника;

при использовании микрофильма не требуется параллельного хранения специализированных технических средств доступа и соответствующего программного обеспечения, доступ к информации может быть осуществлен с помощью любого имеющегося оборудования по доступу к изображениям, в частности в форс-мажорных обстоятельствах изображение может быть просмотрено с помощью читального аппарата упрощенной конструкции.

Перечисленные достоинства микрофильма обусловили создание в соответствии с рядом постановлений Правительства Российской Федерации Страхового Фонда Документации (СФД), представляющего собой массив специально изготовленных на микрофильмах страховых копий важнейших для государственных нужд документов. Это создает необходимые условия для создания информационно-поисковых систем для широкого доступа к микрофильмированной информации, в том числе и дистанционного.

Основным элементом при аналого-цифровом микрофильмировании является CIM-система (Computer Input Microfilm), осуществляющая сканирование микрофильма, измерение его оптических параметров, перевод результатов измерения в последовательность цифровых кодов и ввод в ЭВМ. Указанный процесс называется аналого-цифровым микрофильмированием. В настоящее время существует проблема, заключающаяся в отсутствия достаточно простого и надежного технического средства доступа ЭВМ к микрофильмам. Таким образом наличие потребности в создании СФД с высокой степенью автоматизации технологических процессов и отсутствие простых и надежных сканеров CIM-систем делают задачу проведения исследований по разработке методов их проектирования весьма актуальной.

Объектом исследования диссертационной работы является сканер CIM-системы, осуществляющий измерение оптических параметров микрофильма,

перевод результатов измерения в цифровую форму и ввод данных в ЭВМ, и формирующий таким образом интерфейс между массивами микрофильмированной информации в СФД и современными программно-техническими средствами обработки изображений.

Предметом исследования диссертационной работы являются характеристики CIM-систем, как средства для измерения оптических параметров микрофильма, обеспечивающие их устойчивое функционирование в составе автоматизированных средств доступа к микрофильмированной информации.

Общими вопросами теории создания систем репрографии занимались отечественные ученые Р.Н. Иванов, А.А. Слуцкин, А.К. Талалаев. Проблемами проектирования оптоэлектронных преобразователей изображений занимались отечественные ученые Л.П. Ярославский, Г.П. Катыс, Ф.П. Пресс, и зарубежные ученые У. Прэтт, А. Папулис, Т. Джеймс. В известных работах по предмету исследования показано, что необходимым при разработке сканеров автоматизированных систем является этап расчета параметров элементов оптоэлектрон-ных преобразователей, обеспечивающих общие заданные характеристики сканера.

Ниже предлагается общий подхода к расчету который опирается на аналитические методы математического моделирования оптоэлектронных систем и процессов в них. Для этого используются теория оптических систем, теория случайных процессов, теория формирования и обработки изображений.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методов синтеза сканеров CIM-систем на основании построения их сквозных частотных характеристики.

Задачи исследований.

1. На основании исследования общего принципа формирования изображений на микрофильмах разработка математической модели формирования изображений, связывающей статистические характеристики микрокристаллов серебра с оптическими параметрами микрофильма.

2. Определение параметров шума пространственного сигнала, хранимого на микрофильме, по статистическим характеристиками информационного слоя.

3. Исследование информационных характеристик микрофильма и установление связи информационных характеристик с параметрами информационного слоя и сканера.

4. Разработка комплекса математических моделей компонентов сканера CIM-системы, производящих преобразование сигнала с микрофильма, включающего модели: пространственного модулятора оптического потока на основании микрофильма и осветителя, объектива, оптоэлектронного преобразователя, усилителя и аналого-цифрового преобразователя; определение для каждого вида преобразований сигнала характера и величины искажений, влияющих на общие характеристики сканера.

5. Разработка метода проектирования сканеров CIM-систем на основании учета и оптимизации сквозных информационных характеристик в системе.

6. Проверка методов на экспериментальном программно-аппаратном комплексе.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. Разработана математическая модель формирования изображений на микрофильме, связывающая статистические характеристики микрокристаллов серебра с оптическими параметрами микрофильма.

2. Произведена оценка параметров шума пространственного сигнала, считываемого с микрофильма, показано, что параметры шума зависят от статических характеристик информационного слоя микрофильма.

3. Определен ряд зависимостей, связывающих информационные характеристики микрофильма, в частности его информационную емкость, с параметрами информационного слоя.

4. Разработан комплекс математических моделей компонентов сканера CШ-системы, включающий модели: пространственного модулятора оптического потока на основании микрофильма и осветителя, объектива, оптоэлектрон-ного преобразователя, усилителя и аналого-цифрового преобразователя; определение для каждого вида преобразований сигнала характера и величины искажений, влияющих на общие характеристики сканера.

5. Разработан подход к проектирования сканеров CIM-систем на основании учета и оптимизации сквозных информационных характеристик в системе.

Практическая ценность работы заключается в том, что методы разработки тренажеров с высоким уровнем статического, динамического и информационного подобия ориентированы на использовании при проектировании как вновь разрабатываемых, так и модернизации существующих CIM-систем, что позволяет повысить их качество при сокращении сроков разработки.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается корректным применением аналитических моделей оптических систем и опто-электронного преобразователя, а также экспериментальными исследованиями характеристик элементов сканера на аппаратно-программном комплексе.

Положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель формирования изображений на микрофильме, связывающая статистические характеристики микрокристаллов серебра с оптическими параметрами микрофильма.

2. Модели, связывающие информационные характеристики микрофильма и параметры шума пространственного сигнала, считываемого с микрофильма, со статическими характеристиками информационного слоя микрофильма.

3. Комплекс математических моделей компонентов сканера CIM-систе-мы, описывающий искажения пространственного сигнала, влияющие на качество считывания информации.

4. Метод оптимального проектирования сканера, основанный на оценке сквозных характеристик информационных потерь при считывании информации.

Реализация и внедрение результатов. Предложенные в диссертации методы и методики реализованы автором в процессе выполнения нижеследующих НИОКР ФГУП РФ "НИИ Репрографии":

1) Договор № 711400202006 от 04.03.02. Этап 3. Создание и ввод в эксплуатацию в ФГУП "НИИ Репрографии" аналого-цифровой технологической

системы микрофильмирования и воспроизведения в СФД, документации, содержащей полноцветные изображения.

2) Договор № 711400202006 от 04.03.02. Этап 4.1. Проведение комплексных работ по оценке качества и сохранности микрофильмов СФД.

3) Договор № 711400202028 от 20.03.03. Этап 5. Проведение комплекса работ по технологической подготовке и вводу в эксплуатацию межотраслевой специализированной лаборатории микрофильмирования СФД на основе передовых гибридных микрографических и компьютерных технологий.

Результаты внедрены в учебный процесс на кафедре "Робототехника и автоматизация производства" Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" при преподавании следующих дисциплин: «Системный анализ и принятие решений», «Основы информационных устройств роботов», «Основы технического зрения и цифровой обработки изображений».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. 7-я научно-техническая конференция "Проблемы специального машиностроения". - Тула, Тульский государственный университет, 2003.

2. XXII Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский государственный университет, 2004.

3. Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2002, 2003 и 2004 гг.

По теме диссертации опубликовано 12 работ, включенных в список литературы, в том числе: 5 тезисов докладов на всероссийских конференциях, 7 статей.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 174 страницах машинописного текста и включающих 59 рисунков и 6 таблиц, двух приложений на трех страницах и списка использованной литературы из 148 наименований.

В первом разделе диссертации определена типовая структура сканера С1М-системы, и определено место С1М-систем в современных страхфондах микрофильмированной информации.

Показано, что эффективное решение проблемы быстрого восполнения необходимой для обеспечения жизни общества документации, уничтоженной, утраченной, поврежденной в форс-мажорных обстоятельствах является важнейшей государственной задачей, решаемой путем создания единого Российского СФД с возможностью оперативного доступа к микрофильмированной информации. Определены, что наиболее перспективным способом доступа является перевод изображений в электронную форму и передача данных по каналам связи. Это позволяет избежать операций многократного копирования оригинала, приводящих к износу микрофильма, достичь высоких надежности хранения и оперативности доступа к данным.

Дано определение аналого-цифрового микрофильмирования, как процесса, заключающегося в сканировании кадра микрофильма с помощью оптоэлек-тронных преобразователей, измерении оптических параметров в каждой точке

сканирования, преобразование результатов измерения в цифровой код и передаче последовательности цифровых кодов потребителю. Разработана типовая схема CIM-системы, применяемой при аналого-цифровом микрофильмировании. Основным элементом CIM-системы является сканер, в котором микрофильм освещается источником света, создающим в предметной плоскости объектива световой поток, модулированный микрокристаллами серебра, формирующими изображение. Световой поток фокусируется в плоскости изображения, в которой располагается фотоэлектронный преобразователь, преобразующий пространственный световой сигнал в электрический, изменяющийся во времени. Далее аналоговый электрический сигнал преобразуется в последовательность цифровых кодов, вводимых в ЭВМ для дальнейшей обработки.

Показано, что задача сканера CIM-системы заключается в создании факсимильной цифровой модели изображения (ФЦМИ), максимально точно представляющей исходное изображение на микрофильме. Определено, что для создания метода проектирования сканера с микрофильма необходимо решить задачу сокращения информационных потерь при считывании информации. Это приводит к необходимости оценки при проектировании сканера искажений, вносимых техническими средствами на всех этапах преобразования пространственного сигнала, включая оптическую модуляцию, дискретизацию и квантование по уровню.

Проведен анализ технических решений по реализации сканеров и показано, что перспективными для реализации преобразователей модулированного светового потока в электрический сигнал являются приборы с зарядовой связью.

Проведен анализ микрофильма, как носителя изображений. Показано, что в СФД применяются, в основном, галогенидосеребряная пленка, состоящая из основы с нанесенными светочувствительным и вспомогательными слоями, каждый из которых является потенциальным источником информационных потерь при считывании информации. Показано, что из параметров, характеризующих свойства фотографического материала, для аналого-цифрового микрофильмирования наиболее важное значение имеют оптическая плотность и разрешающая способность. Ниже, при описании сканера, используется функция поглощения к(х, у), представляющая собой отношение прошедшего потока через микрофильм к величине падающего потока в точке с пространственными координатами х, у, а также пространственные частоты получаемые с

использованием прямого преобразования Фурье от функции поглощения.

Во втором разделе разработана информационная модель формирования изображений на микрофильме.

Для этого определена частотная характеристика изображения, создаваемого единственным микрокристаллом серебра с постоянными и случайными размерами, распределенными равновероятно в заданном интервале, как центрированных, так и смещенных относительно центра системы наблюдения. Показано, что при ряде допущений (зависимость вероятности попадания микрокристаллов серебра на площадь только от ее размеров, малая вероятности попадания на элементарную площадь ,5 двух и более микрокристаллов, малые

размеры микрокристаллов по сравнению площадью можно считать, что микрокристаллы распределены по площади кадра по пуассоновскому закону.

Определено, что если на некотором участке микрофильма интенсивность расположения микрокристаллов серебра равна X ед./мм , то такой участок микрофильма обеспечивает функцию поглощения, равную

для случая, когда размеры микрокристаллов серебра постоянны, и

для случая, когда размеры микрокристаллов распределены по каждой из координат равновероятно в интервалах ах mi„ < ах< ах тах и ау т,„ < ау < а„ тах (ах, ау -размеры микрокристалла серебра).

В предположении, что для поглощения светового потока применим принцип суперпозиции, определен суммарный коэффициент поглощения:

где - коэффициент поглощения микрокристалла на нулевой пространственной частоте.

Определены характеристики шума микрофильма. Доказано, что при сканировании микрофильма с постоянной интенсивностью расположения микрокристаллов серебра, X = const, сканером с постоянной апертурой Тх = const, Ту = const, формируется стационарный случайный сигнал, для которого определена корреляционная функция, имеющая вид

|0 прит<—Тх; :

(4 Ъахау )2(ЛтТг) - (4 Ьахау)г (ЛТхТу) при — Тх<т<0; - (4Ьахау?{Щ) + (4Ъа,ау)2(ЛгТхТу) при 0<т<Тх; Оприт>Тх, :

если микрокристаллы имеют постоянные размеры и ' Оприт<-Тх;

+aKmm)(aymm + aymm)}\AfTy) +

~+ a,.min)№X)при-Тх <г<0;

Rk(?) =

~[Ь{ах

шах у так v

+ [Ь(ахшк +аутЫ)]г(ЛТхТу)приО<т<Тх;

О при т>Тх, если размеры микрокристаллов случайны.

Для найденной корреляционной функции определена спектральная плотность шума, имеющая вид для постоянных размеров микрокристаллов

\2

рк(сок) = 32АТу(ЬахауТхУ

sin с(сохТх) + -sin с( ^

бш с(а) =

зша ——. ^

а

(1)

и для случайных размеров микрокристаллов

эш Гг ) + -Цт с2

2 2

Установлено что верхний предел информационной емкости микрофильма в предположении, что добавление или исключение единственного микрокристалла из проекции апертуры сканера различается С1М-системой, определяется зависимостью

А-Г

(ЛТ,ТХехр(-ЛТ,Ту) _пА_

Ь Я

1п

(АТХГ схр(-ЛТхТ1)

_т\_

,(ЛГлГ,У схрЫГХ)

где Л/ - максимальное количество микрокристаллов, покрывающих апертуру сканера.

Показано, что в реальном случае, когда диапазон функций поглощения, разбивается на Ь интервалов, информационная емкость микрофильма определяется зависимостью

] (А,ТхТу)кыуЫ.Щ) к=-±ч,\пЯ,-±ч, ± ¡с].ттл х

& Л!

(Л,ТхТу )к ехр(-Д,ГтГ,)

х!п

Л!

м

л Л!

где д, - вероятность появления ЛК в массиве микрофильмированной информации; М(0) и Л, - реальное количество микрокристаллов серебра, и теоретическая интенсивность расположения микрокристаллов попадающих в апертуру в /-м диапазоне.

Показано, что в реальном микрофильме пиксели, формируемые сканером С1М-систем, нельзя считать статистически независимыми, поэтому информационная емкость микрофильма снижается, что позволяет водить в С1М-системы программно-аппаратные средства сокращения избыточности.

Одним из методов сокращения избыточности является кодирование каждого пикселя по принципу "штрих"/"фон" в два этапа, на первом из которых функция поглощения квантуется на Ь уровней, а собственно пороговое разделение производится на втором уровне. Показано, что энтропия пикселя, формируемого при считывании информации с микрофильмированных штриховых документов, определяется зависимостью

Нря= Нг + (1 -г)Н, + гН, -(1 -1п

где Нр,Нч - энтропии образа «фона» и «штриха», соответственно; Нг - энтропия неопределенности, возникающей вследствие вероятностного характера появления в пикселе информации о «штрихе»; р, - элементы гистограммы "штриха; q, - элементы гистограммы "фона"; г - вероятность появления штриха.

Определены следующие причины, влияющие на потери информации при пороговом разделении:

ненулевая вероятность того, что в проекцию апертуры сканера попадет количество микрокристаллов, соответствующее функции поглощения, лежащей в интервале к; | < к < кр /' Ф}, 0 < < £;

ненулевая вероятность того, что проекция апертуры сканирующего устройства попадет на границу "штриха" и "фона";

изношенность информационного слоя микрофильма.

Третий раздел посвящен математическому описанию элементов сканера и формированию комплекса математических моделей потерь информации при считывании изображений с микрофильма.

Сформированы модели потерь информации с микрофильма при модуляции светового потока осветителя, формировании изображения объективом и дискретизации сигнала. Показано, что пространственно-частотная характеристика описывается зависимостью (1), где 2а имеет физический смысл ширины зоны размытости изображения ступенчатой функции, формируемого осветителем или объективом, и шага дискретизации при переводе изображения в цифровую форму при невыполнении условия Найквиста.

Показано влияние диаграммы направленности осветителя на ширину зоны размытости, и потери информации, возникающие вследствие износа поверхности микрофильма.

Исследован процесс переноса зарядов в линейных и матричных приборах с зарядовой связью. Основными причинами потерь информации в фоточувствительных приборах с зарядовой связью являются: неуправляемое растекание зарядов в секции накопления (блуминг), возникающее при избыточном освещении, и неэффективный перенос зарядов при их транспортировке к выходному устройству. Первая из указанных причин в С1М-системах практически не встречается вследствие того, что световые потоки рассчитываются исходя из требований ГОСТ 13-й группы к микрофильмам.

Неэффективность переноса заряда может быть учтена на этапе системной проработки сканера и выбраны такие параметры управления фоточувствительным прибором с зарядовой связью, при которых влияние указанной характеристики на общий результат потерь информации либо много меньше, либо сопоставимо с влиянием других факторов.

Для оценки информационных потерь на этапе переноса заряда построена модель переноса зарядов в приборах с зарядовой связью. Процесс переноса с учетом коэффициента потерь описан рекуррентной системой уравнений: а2"" = ?,2"(1 - Л) + е,2Ч 1 <; < .V; 1 < и < Аг;

где О,}" - величины заряда в четных ячейках на /'-м этапе; д?"+<

<?,2"+1 = д,2"(1 - к), 1 < / < И- 1 < п < Ы;

дЪ»2 = ^2«+1(] . ^ + 1 <,<//; 1 <„<ДГ- 1;

а2"+2 = д,2"41л-+е,2"+|(1 - к), 1 <;<ЛГ; 1 < п< N - 1 при начальных условиях

•••> Ч» Ч\) = 9;0.....91°);

(Он,-, 0,.....й) = (0,..., о,..., О),

7п+ I

величины заряда в нечетных ячейках; к- коэффициент эффективности переноса.

Анализ характера изменения заряда показывает, что на этапе переноса в приборе с зарядовой связью зарядов в сигнал вносятся пространственные амплитудные частотные искажения, описываемые выражением:

Амплитудная частотная характеристика электронной схемы, осуществляющей усиление сигнала, пересчитывается в пространственную частотную характеристику по зависимости

и 1

|ИГ,СМ)Г=

0 + «)2+(2^г7>О2'

где ТАх - пространственная постоянная, получаемая из постоянной времени Т

усилителя г = £,л, - декремент затухания частотной характеристики

усилителя; V = — - - коэффициент пересчета; г [пикселей на миллиметр]

р \_rnmJ

- частота расположения фоточувствительных элементов; р [пикселей в секунду]

- частота опроса фоточувствительных элементов в приборе с зарядовой связью.

Отмечается, что неправильный выбор постоянной времени усилителя может привести к значительному подавлению высших пространственных частот в направлении построчной развертки в фотоэлектронном преобразователе. В направлении кадровой развертки такой проблемы не стоит, т.к. указанная развертка имеет частоту на к^Ъ N порядков меньше, чем строчная.

При квантовании сигнала по уровню в него вносятся нелинейные искажения, связанные с появлением высших пространственных частот, отсутствующих в исходном сигнале. При оптимальном квантовании, когда значения квантованного сигнала лежит в середине интервала между порогами отношение сигнал/шум определяется в виде

где Ь - число уровней квантования.

Наличие шума квантования при дальнейшем использовании ФЦМИ сказывается в появлении ложных контуров, лежащих на границе участков изображения с различным уровнем сигнала, которые оказываются весьма заметными при значительных площадях участков этих контуров.

В итоге сканер CIM-системы может быть представлен в виде функцио-

нальной схемы, приведенной на рис. 1, где <р(В) представляет собой блок, учитывающий потери информации в результате изношенности микрофильма: 1Уч(со) - суммарные частотные искажения, вносимые сканером; <р(Р') - суммарные нелинейные искажения в виде верхних пространственных гармоник.

Рис. 1. Схема формирования сигнала сканера С1М-системы

. \ж л \ = тин—,—,

и с

зт(гысг)

Частота среза ищется в интервале а)с = 0 до сос уравнения

ОП £1

Т'7

из

£2 5\г\{^сос) %т{(а>с) эт

2Юс

V £2

2Яя»2[1 + А\к,Щ(о2с}{{\ + Т1агсУ + (2£,,7>с)г]

= V,

где в левой части стоит сквозная пространственно-частотная характеристика сканера; V - коэффициент, определяющий различение двух соседних градаций яркости при восприятии изображения штрихов; О < 1)< 1.

При анализе изображений, ввиду значительной информационной избыточности сигнала, обеспечиваемой протяженностью штрихов, формирующих пространственные частоты в направлении у, ортогональном направлению х, указанный параметр может быть снижен, особенно в случае, если в конечном итоге изображение предназначено для восприятия человеком-оператором.

Частотные характеристики сканера должны быть учтены при оптимальном проектировании сканера CIM-системы. Указанная задача является классической задачей параметрической оптимизации, поскольку структура сканера однозначно определена. При этом варьируемыми параметрами являются значения ширины зоны размытости, частота дискретизации, постоянная времени и декремент затухания усилителя и коэффициент неэффективности переноса {£, £2, Т, ТЛх, ^А^К^)} .Задача параметрической оптимизации заключается в том, чтобы перераспределить указанные параметры таким образом, чтобы целевая функция достигала экстремума (в частности, стоимость - минимума).

Четвертый раздел содержит экспериментальное подтверждение теоретических положений диссертации.

Описана экспериментальная установка, на которой были исследованы элементы сканера, включающая механический и оптический узлы, а также фотоэлектронный преобразователь на линейном фоточувствительном приборе с зарядовой связью.

Механический узел служит для установки и перемещения по двум координатам х, у сканируемой микрофиши. По координате х, расположенной по короткой стороне кадра производится адресный поиск заданного кадра. По коор-

динате у производится как поиск кадра, так и сканирование. Перемещение по обеим координатам осуществляется шаговым двигателем через винтовые пары с шагом 6,0±0,3 мкм на фазу. Движение микрофиши ограничивается концевыми выключателями которые используются также для ее начальной установки относительно корпуса (поиска левого верхнего кадра с координатами 0, 0 и позиционирования проекции апертуры сканера на его начало).

В состав оптического узла входят рефлектор, выполненный в виде параболоида вращения, в фокусе которого помещается источник света, представляющий собой лампу накаливания типа КГМ-12-40. Поток от источника пропускается через светофильтр и с помощью конденсора фокусируется в плоскости диафрагмы. Осветительный объектив фокусирует изображение диафрагмы во входной зрачок проекционного объектива, что позволяет повысить частотно-контрастную характеристику пространственного модулятора светового потока.

Микрофильм помещается в предметную плоскость проекционного объектива, в качестве которого использован объектив Микротар-2. Измеренная и оцененная по методике, разработанной в разделе 2 частотно-контрастные характеристики приведены на рис. 2.

Кх, Ку

1 —=-----

0,8 0,6 0,4 0,2

0 20 40 60 80 {х,/у [лин/мм]

Рис. 2. Частотно-контрастная характеристика оптического узла сканера с микрофильма

С целью проведения экспериментальных работ в сканере допускается изменение частотно-контрастной характеристики путем смещения объектива относительно предметной плоскости. Кривые 2, 3, 4, изображенные на рис. 2, соответственно штриховой, штрих-пунктирной и двойной штрих-пунктирной линиями соответствуют частотно-контрастным характеристикам, достигаемым при значении ширины зоны размытости, равной , где ширина

зоны размытости при оптимальной юстировке объектива.

В качестве фотоэлектронного преобразователя был выбран линейный фоточувствительный прибор с зарядовой связью, обеспечивающий 2048 пикселей по короткой стороне кадра с коэффициентом неэффективности переноса 10"5.

Для исследования информационной емкости микрофильма с применением экспериментального образца сканера с микрофильма в соответствии со стандартами 13-й группы был изготовлен массив микрофильмированной информации на микрофишах МФ-А6 с построчным расположением кадров (ГОСТ 13-301-75), включающий как текстовую, так и чертежно-графическую информацию. Минимальная ширина штрихов на микрофильмируемых оригиналах была ограничена 0,5 мм, что при стандартной кратности 29,7* соответствует ширине штриха на микрофильме, равной 16 мкм. По ширине штриха в сканере укладывается от двух до трех пикселей.

Исследования проводились с целью уменьшения количества градаций при представлении пикселе факсимильной цифровой модели изображения (ФЦМИ) до двух (изображение "штриха" и "фона"). С этой целью производилось исследование массива микрофильмированной информации яркости при различных значениях частотно-контрастной характеристики сканера.

Вид гистограмм приведен на рис. 3. На всех рисунках: а) 2(° = 2 мкм; б) 2£*° = 4 мкм; в) 2£° = 6 мкм; г) = 8 мкм.

Обработка результатов экспериментальных исследований вышеописанных массивов микрофильмов дает следующие значения параметров законов распределения (см. табл. 1).

Анализ табл. 1 показывает, что при оптимальной юстировке оптической системы как ФЦМИ как чертежно-графических, так и текстовых документов могут быть представлены в виде двух градаций яркости. Далее при пороговом разделении сигнала информационные потери резко возрастают.

0,020 0,015 • 0,010 0,005

0,000

0,020 0,015 •

40 80 120 160 200 240

40 80 120 160 200 240

в) г)

Рис. 4. Гистограммы ФЦМИ машинописных текстовых документов 0,020 -

^ 0,015 '

0 40 80 120 160 200 240

а)

0 40 80 120 160 200 240 б)

0,020

0,015

0,010

0,005

0,000

0 40 80 120 160 200 240

0 40 80 120 160 200 240

В) Г)

Рис. 5. Гистограммы ФЦМИ чертежно-графических документов с высокой плотностью линий

0,07 0,06 0,05 004 0,03 0,02 0,01 0,00

0 40 80 120 160 200 240

a)

0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00

0 40

80 120 160 200 240

6)

0,07

0,06

0,05 •

0,04

0,03

0,02

0,01

0,00

„.J.I. f'l'tbktbMKjfi/j

0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00

40 80 120 160 200 240

40 80 120 160 200 240

в) r)

Рис. 6. Гистограммы ФЦМИ чертежно-графических документов с низкой плотностью линий

Параметры распределения значений пикселей

Табл. 1.

фона"

Вид изображения 2 Г тш сгш Шф Vé

Текстовый документ полиграфического исполнения 2 119,1 35,9 226,7 14,3

4 135,1 26,1 224,6 13,9

6 144,5 16,9 222,0 14,6

8 159,0 10,3 211,9 14,6

Текстовый документ машинописного исполнения 2 122,7 35,0 225,3 14,6

4 138,4 26,1 222,1 14,8

6 147,9 17,8 218,3 16,0

8 162,1 10,6 208,5 14,8

Чертеж с высокой плотностью линий 2 59,1 35,7 193,6 32,9

4 65,4 36,0 185,8 33,1

6 77,3 33,9 189,2 36,0

8 84,6 25,9 166,4 25,4

Чертеж с низкой плотностью линий 2 62,7 34,3 210,6 31,1

4 70,1 35,5 203,9 33,2

6 77,3 32,5 193,2 36,6

8 88,6 24,8 187,4 33,3

Наряду с исследованием оптической системы сканера с микрофильма был апробирован метод имитационного моделирования фотоэлектронного преобразователя. В качестве основной модели изображения, используемой при имита-

ции преобразования, используется идеальное штриховое изображение с варьируемой пространственной частотой штрихов w и углом наклона а относительно системы координат фотоэлектронного преобразователя сканера. Вид штриховой миры и результат дискретизации приведен на рис. 7.

а) б) в) г) д) е)

Рис. 7. Пример дискретизации изображения а) с разрешением фотоэлектронного преобразователя (пикселей на пару линий): б) 9, в) 6, г) 4, д) 3, е) 2,5 Из рис. 7 видно, что разрешение б), в), соответствующее оптимальной настройке экспериментального образца сканера, обеспечивает удовлетворительное качество дискретизации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные в диссертации исследования позволяют сделать следующие выводы.

1. В существующей социально-экономической обстановке целесообразно создание страховых фондов информации, которые могут быть использованы крупными, средними и мелкими предприятиями для хранения документов, с возможностью оперативного доступа к ним как путем доставки твердых копий документов, так и путем пересылки их электронных образов.

2. Математическая модель формирования изображения на микрофильме может быть построена на основании анализа функции поглощения множества микрокристаллов серебра с детерминированными и случайными геометрическими размерами и пуассоновским характером распределения по площади кадра микрофильма. Это происходит вследствие доказанного утверждения о том, что смещение микрокристалла серебра относительно геометрического центра системы наблюдения не изменяет амплитудной составляющей спектра, и как следствие этого, применимости принципа суперпозиции при исследовании информационных характеристик микрофильма.

3. Получены выражения для корреляционной функции и спектральной плотности пространственного шума, формируемого при сканировании микрофильма CIM-системой с заданными размерами проекции апертуры сканера на информационный слой микрофильма.

4. Сформулировано понятие информационной емкости микрофильма, оценено предельное верхнее значение информационной емкости для случаев постоянных и случайных размеров микрокристаллов серебра, получено выражение для реальных значений информационной емкости, определяемой разрешающей способностью по уровню реальных систем наблюдения изображений: человека-оператора и С1М-системы.

5. Исследована информационная емкость штриховых изображений, фор-

мируемых при микрофильмировании чертежно-графических и текстовых документов, показано, что она существенно ниже информационной емкости полутоновых изображений, что может быть использовано при конструировании сканеров с микрофильма; определены принципы порогового разделения, уменьшающие потери информации при считывании, показано влияние износа микрофильма на положение порога разделения "штрихов" и "фона" при сканировании.

6. Построена общая функциональная схема сканера CIM-системы, показано, что сигнал с микрофильма последовательно преобразуется рядом физических элементов (блоков), каждый из которых вносит свои искажения в информацию, хранимую на микрофильме и предназначенную для ввода в ЭВМ при аналого-цифровом микрофильмировании.

7. На основании анализа функциональной схемы сканера CIM-системы показано, что основные потери информации заключаются в пространственных частотных искажениях, вносимых оптическими (включая сам микрофильм), оп-тоэлектронными и электронными блоками, а также в амплитудных нелинейных искажениях, вносимых на этапе дискретизации сигнала.

8. Оценены информационные потери, возникающие вследствие износа поверхности микрофильма и нелинейных преобразований сигнала в аналого-цифровом преобразователе.

9. На основании физических процессов в компонентах сканера CIM-сис-темы построены математические модели осветителя, объектива, оптоэлектрон-ного преобразователя, усилителя и аналого-цифрового преобразователя; получено выражение для сквозной пространственно-частотной характеристики сканера, используемое при проектировании сканеров и достижения их оптимальных параметров за счет перераспределения информационных потерь между узлами и блоками сканера при последовательном прохождении сигнала.

10. Разработана установка для экспериментальной отработки процесса сканирования микрофильма при создании сканеров CIM-систем; исследовано экспериментально влияние частотно-контрастной характеристики на информационные свойства факсимильной цифровой модели изображения.

11. Разработано программное обеспечение для имитационного моделирования сканеров при аналого-цифровом микрофильмировании, включающее средства формирования эталонных изображений и их преобразований. Сделано заключение, что имитационное моделирование может производиться путем подбора фильтров для коррекции пространственных сигналов.

12. Результаты исследований внедрены в НИИ репрографии с техническим эффектом, заключающимся в улучшении качества и сокращении сроков разработки сканеров CIM-систем, ориентированных на использование в страхфонде документации на микрофильмах.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих источниках:

1. Модель оптико-фотографической системы для репрографической обработки изображений // Б.А. Гайдуков, Л.И. Бобылев, А.П. Гаврилин, Ф.А. Данил-

2. 12357»

кин. - Микрография. Системы, техника, технология. Вып. 1. - Тула: Репро-никсЛТД, 1999.-С. 67-81.

2. Гайдуков Б А. Квантование сигналов изображения // XXII Научная сессия, посвященная дню радио (материалы конференции). - Тула: ТулГУ, 2004. -С.70-71.

3. Гайдуков Б.А. Метод командирования как метод оптимального квантования в системах аналогово-цифрового микрофильмирования // XXII Научная сессия, посвященная Дню радио (материалы конференции). - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 84 - 86.

4. Гайдуков БА., Моторин B.C. Метод оптимального квантования пикселей при вводе-выводе изображений на микрофильм // Приборы и управление. Вып. 2. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 41 - 44.

5. Гайдуков Б.А. Область применения CIM-систем // Приборы и управление. Вып. 2. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 35 - 38.

6. Гайдуков Б.А., Жуликова Н.А. Квантование сигналов изображения по уровню // Приборы и управление. Вып. 2. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 130 -145.

7. Гайдуков Б.А., Жуликова Н.А. Кодирование сигналов в системах отображения информации // XXII Научная сессия, посвященная Дню радио (материалы конференции). - Тула: ТулГУ, 2004. -СП - 76.

8. Гайдуков Б.А., Жуликова Н.А. Принципы формирования изображений в аналого-цифровых микрофильмирующих системах // Известия ТулГУ. Сер. Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 5. Т. 1. Вычислительная техника. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 43 -49.

9. Гайдуков Б.А., Жуликова Н.А., Моторин B.C. Метод однородных координат для моделирования проекций при синтезе изображений // XXII Научная сессия, посвященная Дню радио (материалы конференции). — Тула: ТулГУ, 2004.-С. 19-21.

Ю.Гайдуков Б.А., Котов В.В. Погрешности дискретизации изображения // XXII Научная сессия, посвященная дню радио (материалы конференции). - Тула: ТулГУ,2004.-С. 81-82.

П.Гайдуков Б.А., Моторин B.C. Определение разрешающей способности сканеров при аналого-цифровом и цифро-аналоговом микрофильмировании // Проблемы специального машиностроения. Вып. 7. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 123-126.

12.Гайдуков Б.А., Жуликова Н.А., Моторин B.C. Шумы изображений на микрофильмах // Проблемы специального машиностроения. Вып. 7. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 126-130.

Подписано в печать 10.11 04 Формат бумаги 60x84 1/16 Бумага типографская №2.

Офсетная печать. Усл.печл 1,1. .Уч.-изд л. 1,0.

Тираж 100 экз. Заказ 41 Тульский государственный университет 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92.

Редакционно-издательский центр Тульского государственного университета.

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ

В ЭВМ С МИКРОФОРМ

1.0. Введение

1.1. Технологический процесс аналого-цифрового 17 микрофильмирования

1.2. Принципы анализа изображений при аналого-цифровом микро- 21 фильмировании

1.3. Кодирование сигналов в системах считывания информации

1.4. Методы и средства преобразования изображений в электрический сигнал

1.4.1. Считывание информации с помощью электронно-лучевой трубки (ЭЛТ)

1.4.2. Лазерные устройства считывания информации

1.4.3. Использование приборов с зарядовой связью для считывания информации

1.5. Микрофильм как носитель изображения документов

1.6. Постановка задачи

1.7. Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ МЕХАНИЗМА

ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА МИКРОФИЛЬМЕ

2.0. Введение

2.1. Модель функции поглощения

2.1.1. Функция поглощения единственного микрокристалла серебра (одномерный случай)

2.1.2. Функция поглощения единственного микрокристалла серебра (двумерный случай)

2.2. Модель функции поглощения множества микрокристаллов серебра

2.3. Шум изображения на микрофильме

2.4. Информационная емкость микрофильма

2.4.1. Верхний предел информационной емкости

2.4.2. Реальная информационная емкость микрофильма

2.4.3. Информационная емкость статистически связных пикселей

2.5. Информационные характеристики микрофильмированной чертежно-графической информации

2.5.1. Энтропия штриховых микрофильмированных изображений

2.5.2. Причины перекрытия гистограмм распределения уровней поглощения "штриха" и "фона"

2.6. Выводы

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО МИКРОФИЛЬМИРОВАНИЯ

3.0. Введение

3.1. Частотные искажения при создании светового потока в предметной плоскости объектива

3.2. Пространственные частотные искажения сигнала, вносимые объективом

3.3. Передаточная функция оптоэлектронного преобразователя

3.3.1. Дискретизация одномерного сигнала

3.3.2. Дискретизация сигнала в плоскости изображения

3.3.3. Потери информативности сигнала при дискретизации

3.3.4. Потери информативности сигнала при переносе зарядовых пакетов в приборах с зарядовой связью

3.4. Частотные искажения при усилении сигнала

3.5. Квантование сигналов сканера CIM-системы

3.5.1. Принцип квантования

3.5.2. Шум квантования

3.5.3. Спектральные искажения сигнала при квантовании

3.6. Сквозная пространственно-частотная характеристика сканера CIM-системы

3.7. Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКАНЕРОВ

С1М-СИСТЕМ

4.0. Введение

4.1. Экспериментальный образец сканера с микрофильма

4.1.1. Механический узел сканера

4.1.2. Оптический узел

4.1.3. Фотоэлектронный преобразователь

4.1.4. Общая схема экспериментального образца

4.2. Исследование информационной емкости микрофильма

4.3. Имитационное моделирование сканеров С1М-систем 152 4.3.1. Синтез моделей эталонных изображений 152 4.3.2 Процесс дискретизации изображения 154 4.3.3. Оценка шумов CIM-системы

4.4. Выводы

Актуальность темы. В современном мире документированная информация имеет важное значение для всех структур общества, начиная от межгосударственных организаций, и кончая мелкими коммерческими фирмами, семьями и отдельными гражданами. Сама документальная информация неотделима от ее носителя, который, являясь материальным образованием, имеет ограниченный срок службы именно как носитель информации. Указанный срок существенно сокращается при воздействии на носитель в форс-мажорных обстоятельствах: при военных конфликтах, чрезвычайных ситуациях, вызванных пожарами, техногенными авариями, природными катастрофами, террористическими актами и т.п. Частичная или полная утрата документов, их несанкционированное изменение, в свою очередь, приводит к невосполнимым потерям, как материальным, так и юридического характера.

Одним из наиболее древних способов документирования является занесение информации на бумагу. Однако, хранение значительных массивов данных на бумажных носителях нецелесообразно вследствие значительных затрат на аренду и содержание площадей а также на энергоресурсы, затрачиваемые на поддержание устойчивых климатических условий, обеспечивающих длительное хранение бумаги.

Распространенный в последнее время способ хранения информации в закодированном виде на электронных носителях также вряд ли целесообразен по следующим причинам: низкий срок гарантированного хранения информации на большинстве типов электронных носителей (для магнитных носителей срок хранения не превышает года, для CD-ROM - нескольких лет); необходимость поддержания жестких климатических условий в течение всего срока хранения микрофильма, а также проведения регламентных работ по поддержанию информационного массива в актуальном состоянии путем периодической перезаписи и верификации перезаписанной информации; необходимость использования аппаратно-программных комплексов обеспечивающих управление считыванием информации и преобразование ее к виду, удобному для восприятия человеком-оператором; необходимость расходования энергетических и/или материальных ресурсов при доступе к информации; необходимость хранения аппаратно-программных средств, в течение всего срока хранения информации; существование опасности несанкционированного изменения содержания документа, факт которого впоследствии невозможно обнаружить.

Промежуточное положение между бумажными и электронными носителями информации занимают микрофильмы, представляющие собой фотопленку с изображением документа. Микрофильм, как носитель информации обладает следующими достоинствами [53]: для хранения микрофильма не требуется таких значительных площадей, как для хранения бумажных носителей; климатические условия при хранении микрофильмов могут быть менее жесткими, чем при хранении бумаги и гораздо менее жесткими, чем при хранении электронных носителей; для нанесения информации на микрофильм не требуется сложного оборудования, информация может быть нанесена как путем прямого микрофильмирования документов на бумажных носителях, так и путем генерации с помощью программных средств ЭВМ с последующий регистрацией через СОМ-системы (Computer Output Microfilm); геометрические размеры и оптические свойства микрофильма жестко регламентированы, что делает возможным применение его в качестве носителя в автоматизированных информационно-поисковых системах и сближает с электронными носителями; длительный гарантированный срок хранения, в течении которого микрофильм не требует перерегистрации информации, что позволяет хранить в неизмененном виде микрофильмы т.н. первого поколения (микрофильмированные копии оригиналов документов); в процессе хранения информации в нее не могут быть внесены несанкционированные изменения, которые впоследствии невозможно обнаружить, что делает возможным юридическое закрепление за микрофильмом статуса подлинника; при использовании микрофильма не требуется параллельного хранения специализированных технических средств доступа и соответствующего программного обеспечения, доступ к информации может быть осуществлен с помощью любого имеющегося оборудования по доступу к изображениям, в частности в форс-мажорных обстоятельствах изображение может быть просмотрено с помощью читального аппарата упрощенной конструкции.

Перечисленные достоинства микрофильма обусловили создание в соответствии с рядом постановлений Правительства Российской Федерации Страхового Фонда Документации (СФД), представляющего собой массив специально изготовленных на микрофильмах страховых копий важнейших для государственных нужд документов. Это создает необходимые условия для создания информационно-поисковых систем для широкого доступа к микрофильмированной информации, в том числе и дистанционного.

Основным элементом при аналого-цифровом микрофильмировании является CIM-система (Computer Input Microfilm), осуществляющая сканирование микрофильма, измерение его оптических параметров, перевод результатов измерения в последовательность цифровых кодов и ввод в ЭВМ. Указанный процесс называется аналого-цифровым микрофильмированием. В настоящее время существует проблема, заключающаяся в отсутствия достаточно простого и надежного технического средства доступа ЭВМ к микрофильмам. Таким образом наличие потребности в создании СФД с высокой степенью автоматизации технологических процессов и отсутствие простых и надежных сканеров CIM-систем делают задачу проведения исследований по разработке методов их проектирования весьма актуальной.

Объектом исследования диссертационной работы является сканер CIM-системы, осуществляющий измерение оптических параметров микрофильма, перевод результатов измерения в цифровую форму и ввод данных в ЭВМ, и формирующий таким образом интерфейс между массивами микрофильмированной информации в СФД и современными программно-техническими средствами обработки изображений.

Предметом исследования диссертационной работы являются характеристики CIM-систем, как средства для измерения оптических параметров микрофильма, обеспечивающие их устойчивое функционирование в составе автоматизированных средств доступа к микрофильмированной информации.

Общими вопросами теории создания систем репрографии занимались отечественные ученые Р.Н. Иванов, А.А. Слуцкин, А.К. Талалаев. Проблемами проектирования оптоэлектронных преобразователей изображений занимались отечественные ученые Л.П. Ярославский, Г.П. Катыс, Ф.П. Пресс, и зарубежные ученые У. Прэтт, А. Папулис, Т. Джеймс. В известных работах по предмету исследования показано, что необходимым при разработке сканеров автоматизированных систем является этап расчета параметров элементов оптоэлектронных преобразователей, обеспечивающих общие заданные характеристики сканера.

Ниже предлагается общий подхода к расчету который опирается на аналитические методы математического моделирования оптоэлектронных систем и процессов в них. Для этого используются теория оптических систем, теория случайных процессов, теория формирования и обработки изображений.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методов синтеза сканеров CIM-систем на основании построения их сквозных частотных характеристики.

Задачи исследований.

1. На основании исследования общего принципа формирования изображений на микрофильмах разработка математической модели формирования изображений, связывающей статистические характеристики микрокристаллов серебра с оптическими параметрами микрофильма.

2. Определение параметров шума пространственного сигнала, хранимого на микрофильме, по статистическим характеристиками информационного слоя.

3. Исследование информационных характеристик микрофильма и установление связи информационных характеристик с параметрами информационного слоя и сканера.

4. Разработка комплекса математических моделей компонентов сканера CIM-системы, производящих преобразование сигнала с микрофильма, включающего модели: пространственного модулятора оптического потока на основании микрофильма и осветителя, объектива, оптоэлектронного преобразователя, усилителя и аналого-цифрового преобразователя; определение для каждого вида преобразований сигнала характера и величины искажений, влияющих на общие характеристики сканера.

5. Разработка метода проектирования сканеров CIM-систем на основании учета и оптимизации сквозных информационных характеристик в системе.

6. Проверка методов на экспериментальном программно-аппаратном комплексе.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. Разработана математическая модель формирования изображений на микрофильме, связывающая статистические характеристики микрокристаллов серебра с оптическими параметрами микрофильма.

2. Произведена оценка параметров шума пространственного сигнала, считываемого с микрофильма, показано, что параметры шума зависят от статических характеристик информационного слоя микрофильма.

3. Определен ряд зависимостей, связывающих информационные характеристики микрофильма, в частности его информационную емкость, с параметрами информационного слоя.

4. Разработан комплекс математических моделей компонентов сканера CIM-системы, включающий модели: пространственного модулятора оптического потока на основании микрофильма и осветителя, объектива, оптоэлектронного преобразователя, усилителя и аналого-цифрового преобразователя; определение для каждого вида преобразований сигнала характера и величины искажений, влияющих на общие характеристики сканера. жений, влияющих на общие характеристики сканера.

5. Разработан подход к проектирования сканеров CIM-систем на основании учета и оптимизации сквозных информационных характеристик в системе.

Практическая ценность работы заключается в том, что методы разработки сканеров с повышенными эксплуатационными характеристиками ориентированы на использование при проектировании как вновь разрабатываемых, так и модернизации существующих CIM-систем, что позволяет повысить их качество при сокращении сроков разработки.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается корректным применением аналитических моделей оптических систем и опто-электронного преобразователя, а также экспериментальными исследованиями характеристик элементов сканера на аппаратно-программном комплексе.

Положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель формирования изображений на микрофильме, связывающая статистические характеристики микрокристаллов серебра с оптическими параметрами микрофильма.

2. Модели, связывающие информационные характеристики микрофильма и параметры шума пространственного сигнала, считываемого с микрофильма, со статическими характеристиками информационного слоя микрофильма.

3. Комплекс математических моделей компонентов сканера CIM-системы, описывающий искажения пространственного сигнала, влияющие на качество считывания информации.

4. Метод оптимального проектирования сканера, основанный на оценке сквозных характеристик информационных потерь при считывании информации.

Реализация и внедрение результатов. Предложенные в диссертации методы и методики реализованы автором в процессе выполнения нижеследующих НИОКР ФГУП РФ "НИИ Репрографии":

1) Договор № 711400202006 от 04.03.02. Этап 3. Создание и ввод в эксплуатацию в ФГУП "НИИ Репрографии" аналого-цифровой технологической системы микрофильмирования и воспроизведения в СФД, документации, содержащей полноцветные изображения.

2) Договор № 711400202006 от 04.03.02. Этап 4.1. Проведение комплексных работ по оценке качества и сохранности микрофильмов СФД.

3) Договор № 711400202028 от 20.03.03. Этап 5. Проведение комплекса работ по технологической подготовке и вводу в эксплуатацию межотраслевой специализированной лаборатории микрофильмирования СФД на основе передовых гибридных микрографических и компьютерных технологий.

Результаты внедрены в учебный процесс на кафедре "Робототехника и автоматизация производства" Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" при преподавании следующих дисциплин: «Системный анализ и принятие решений», «Основы информационных устройств роботов», «Основы технического зрения и цифровой обработки изображений».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. 7-я научно-техническая конференция "Проблемы специального машиностроения". - Тула, Тульский государственный университет, 2003.

2. XXII Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский государственный университет, 2004.

3. Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2002, 2003 и 2004 гг.

По теме диссертации опубликовано 12 работ, включенных в список литературы, в том числе: 5 тезисов докладов на всероссийских конференциях, 7 статей.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 174 страницах машинописного текста и включающих 59 рисунков и 6 таблиц, двух приложений на трех страницах и списка использованной литературы из 148 наименований.

4.4. Выводы

1. Разработан экспериментальный образец сканера CIM-системы, ориентированный на применения в страхфонде документации в качестве средства автоматизированного доступа к микрофильмированной информации.

2. Экспериментально исследованы технические характеристики сканера, в частности, частотно-контрастная характеристика; показано совпадение теоретически рассчитанной амплитудной частотно-контрастной характеристики с аналогичными характеристиками экспериментального образца.

3. Исследованы свойства факсимильных цифровых моделей изображения, образованных путем сканирования изображений текстовых документов (полиграфических и машинописных) и чертежно-графических документов (с высокой и низкой плотностью расположения линий.

4. Показано влияние частотно-контрастной характеристики сканера на возникновение ошибок порогового разделение сигнала при двухградационном представлении ФЦМИ.

5. Разработано программное обеспечение для имитационного моделирования сканеров при аналого-цифровом микрофильмировании, включающее средства формирования эталонных изображений и их преобразований. Сделано заключение, что имитационное моделирование может производиться путем подбора фильтров для коррекции пространственных сигналов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные в диссертации исследования позволяют сделать следующие выводы.

1. В существующей социально-экономической обстановке целесообразно создание страховых фондов информации, которые могут быть использованы крупными, средними и мелкими предприятиями для хранения документов, с возможностью оперативного доступа к ним как путем доставки твердых копий документов, так и путем пересылки их электронных образов.

2. Математическая модель формирования изображения на микрофильме может быть построена на основании анализа функции поглощения множества микрокристаллов серебра с детерминированными и случайными геометрическими размерами и пуассоновским характером распределения по площади кадра микрофильма. Это происходит вследствие доказанного утверждения о том, что смещение микрокристалла серебра относительно геометрического центра системы наблюдения не изменяет амплитудной составляющей спектра, и как следствие этого, применимости принципа суперпозиции при исследовании информационных характеристик микрофильма.

3. Получены выражения для корреляционной функции и спектральной плотности пространственного шума, формируемого при сканировании микрофильма CIM-системой с заданными размерами проекции апертуры сканера на информационный слой микрофильма.

4. Сформулировано понятие информационной емкости микрофильма, оценено предельное верхнее значение информационной емкости для случаев постоянных и случайных размеров микрокристаллов серебра, получено выражение для реальных значений информационной емкости, определяемой разрешающей способностью по уровню реальных систем наблюдения изображений: человека-оператора и CIM-системы.

5. Исследована информационная емкость штриховых изображений, формируемых при микрофильмировании чертежно-графических и текстовых документов, показано, что она существенно ниже информационной емкости полутоновых изображений, что может быть использовано при конструировании сканеров с микрофильма; определены принципы порогового разделения, уменьшающие потери информации при считывании, показано влияние износа микрофильма на положение порога разделения "штрихов" и "фона" при сканировании.

6. Построена общая функциональная схема сканера CIM-системы, показано, что сигнал с микрофильма последовательно преобразуется рядом физических элементов (блоков), каждый из которых вносит свои искажения в информацию, хранимую на микрофильме и предназначенную для ввода в ЭВМ при аналого-цифровом микрофильмировании.

7. На основании анализа функциональной схемы сканера CIM-системы показано, что основные потери информации заключаются в пространственных частотных искажениях, вносимых оптическими (включая сам микрофильм), оп-тоэлектронными и электронными блоками, а также в амплитудных нелинейных искажениях, вносимых на этапе дискретизации сигнала.

8. Оценены информационные потери, возникающие вследствие износа поверхности микрофильма и нелинейных преобразований сигнала в аналого-цифровом преобразователе.

9. На основании физических процессов в компонентах сканера CIM-системы построены математические модели осветителя, объектива, оптоэлектронно-го преобразователя, усилителя и аналого-цифрового преобразователя; получено выражение для сквозной пространственно-частотной характеристики сканера, используемое при проектировании сканеров и достижения их оптимальных параметров за счет перераспределения информационных потерь между узлами и блоками сканера при последовательном прохождении сигнала.

10. Разработана установка для экспериментальной отработки процесса сканирования микрофильма при создании сканеров CIM-систем; исследовано экспериментально влияние частотно-контрастной характеристики на информационные свойства факсимильной цифровой модели изображения.

11. Разработано программное обеспечение для имитационного моделирования сканеров при аналого-цифровом микрофильмировании, включающее средства формирования эталонных изображений и их преобразований. Сделано заключение, что имитационное моделирование может производиться путем подбора фильтров для коррекции пространственных сигналов.

12. Результаты исследований внедрены в НИИ репрографии с техническим эффектом, заключающимся в улучшении качества и сокращении сроков разработки сканеров CIM-систем, ориентированных на использование в страхфонде документации на микрофильмах.

1. Александров В.В., Горский Н.Д. Представление и обработка изображений: Рекурсивный подход. - Л.: Наука, 1985. - 190 с.

2. Аммерал Л. Машинная графика на персональном компьютере. М.: Сол Систем, 1992. - 230 с.

3. Андриянов А.В., Шпак И.И. Цифровая обработка информации в измерительных приборах и системах. Минск: Вышэйшая школа, 1987. — 176 с.

4. А.С. №627461 (СССР) G 06 К7/14, G 06 К/17/00. Устройство для ^ считывания микрофильмов.

5. А.С. №650088 (СССР) G 06 К 9/16. Оптическое устройство для выделения контуров бинарных изображений.

6. А.С. №858027 (СССР) G 06 К 9/00. Устройство для сканирования фотоносителя информации.

7. Астапов Ю.М. и др. Теория оптико- электронных следящих систем. Ю.М. Остапов, Д.В. Васильев, Ю.И. Золожнев. М.: Наука, 1988. - 324 с.

8. Баранов Л.А. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 304 с.

9. Барсуков А.С., Летуновский А.В. Телевизионные системы. М.: Изд- во МО СССР, 1986. - 376 с.

10. Бегунов Б.Н. Заказнов Н.П. Теория оптических систем. — М.: «Машиностроение», 1973. 488 с.

11. Бендат Д.С.Д., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. — М.: Мир, 1989.-540 с.

12. Блейхут Р. Бытрые алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. И.И. Грушко. -М.: Мир, 1989. 448 с.

13. Боккер П. Передача данных: Техника связи в системах телеобработки данных. Том 2. Устройства и системы / Под ред. Д.Д. Кловского. -М.: Радио и связь, 1981 -256 с.

14. Брайс Р. Руководство по цифровому телевидению. М.: ДМК Пресс, 2002. - 288 с.

15. Бутаков Е.А., Островский В.И., Фадеев Л.И. Обработка изображений на ЭВМ. М.: Радио и связь, 1987. - 236 с.

16. Бутиков Е.И. Оптика. Под ред. Н.И. Калитеевского. М.: Высшая школа, 1986. - 511 с.

17. Вебер X. Оцифровка как метод обеспечения сохранности. — М.: ГПНТБ, 1999.-48 с.

18. Величкин А.И. Передача аналоговых сообщений по цифровым каналам связи. -М.: Радио и связь, 1983. 240 с.

19. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1991.-383 с.

20. Воронцов М.А. Управляемые оптические системы. М.: Наука, 1988.-268 с.

21. Гаврилин А.П. Концепция организации государственных страховых информационных ресурсов // Приборы и управление. Вып. 2. Тула: ТулГУ, 2004.-С. 31-37.

22. Гайдуков Б.А. Квантование сигналов изображения // XXII Научная сессия, посвященная дню радио (материалы конференции). Тула: ТулГУ, 2004. -С. 70-71.

23. Гайдуков Б.А. Метод компандирования как метод оптимального квантования в системах аналогово-цифрового микрофильмирования // XXII Научная сессия, посвященная Дню радио (материалы конференции). Тула: ТулГУ, 2004. - С. 84 - 86.

24. Гайдуков Б.А., Моторин B.C. Метод оптимального квантования пикселей при вводе-выводе изображений на микрофильм // Приборы и управление. Вып. 2. Тула: ТулГУ, 2004. - С. 41 - 44.

25. Гайдуков Б.А. Область применения CIM-систем // Приборы и управление. Вып. 2. Тула: ТулГУ, 2004. - С. 35 - 38.

26. Гайдуков Б.А., Жуликова Н.А. Квантование сигналов изображения по уровню // Приборы и управление. Вып. 2. Тула: ТулГУ, 2004. — С. 130 — 145.

27. Гайдуков Б.А., Жуликова Н.А. Кодирование сигналов в системах отображения информации // XXII Научная сессия, посвященная Дню радио (материалы конференции). Тула: ТулГУ, 2004. - С. 77 - 76.

28. Гайдуков Б.А., Жуликова Н.А., Моторин B.C. Метод однородных координат для моделирования проекций при синтезе изображений // XXII Научная сессия, посвященная Дню радио (материалы конференции). Тула: ТулГУ, 2004.-С. 19-21.

29. Гайдуков Б.А., Котов В.В. Погрешности дискретизации изображения // XXII Научная сессия, посвященная дню радио (материалы конференции). Тула: ТулГУ, 2004. - С. 81 - 82.

30. Гайдуков Б.А., Моторин B.C. Определение разрешающей способности сканеров при аналого-цифровом и цифро-аналоговом микрофильмировании // Проблемы специального машиностроения. Вып. 7. Тула: ТулГУ, 2004.-С. 123-126.

31. Гайдуков Б.А., Жуликова Н.А., Моторин B.C. Шумы изображений на микрофильмах // Проблемы специального машиностроения. Вып. 7. Тула: ТулГУ, 2004. - С. 126 - 130.

32. Гвоздева Н.П., Коркина К.И. Теория оптических систем и оптические измерения. -М.: Машиностроение, 1981. 384 с.

33. Гельман М.М. Аналого- цифровые преобразователи для информационно— измерительных систем. М.: Изд- во стандартов, 1989. - 317 с.

34. Гитис Э.И., Пискулов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. -М.: Энергоиздат, 1981. 360 с.

35. Глинченко А.С. Цифровая обработка сигналов. Красноярск: КрасГТУ, 2001.- 199 с.

36. Голд Б., Рейден И. Цифровая обработка сигналов. М.: Мир, 1973. -367 с.

37. Гольберг Л.М. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1990.-325 с.

38. Горлач А.А. Цифровая обработка сигналов в измерительной технике. Киев: Техника, 1985. - 151 с.

39. ГОСТ 13.1.002-80. «Репрография. Микрография. Документы для съемки. Общие требования и нормы». М.: Изд- во стандартов, 1982.

40. ГОСТ 13.1.003-83 «Репрография. Микрография. Копии, полученные при увеличении с микроформ. Технические требования и методы контроля» . М.: Изд- во стандартов, 1983.

41. ГОСТ 13.1.004-83 «Репрография. Микрография. Аппараты. Условные обозначения» . М.: Изд- во стандартов, 1983.

42. ГОСТ 13.1.004-85 «Репрография. Микрография. Основные положения». М.: Изд- во стандартов, 1985.

43. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

44. Грязин Г.Н. Оптико-электронные системы для обзора пространства. Л.: Машиностроение, ЛО, 1988. - 224 с.

45. Грязин Г.П. Системы прикладного телевидения. СПб.: Политехника, 2000.-277 с.

46. Гуревич М.М. Фотометрия: Теория, методы и приборы. Л.: Энер-гоиздат, 1983. - 272 с.

47. Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов. М.: Мир, 1988. - 488 с.

48. Джеймс Т. Теория фотографического процесса. Л.: «Химия», 1980. - 672 с.

49. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации. М.: Высшая школа, 1989.-320 с.

50. Загляднов И.Ю., Касаткин В.Н. Построение изображений на экране персональной ЭВМ. Киев: Тэхника, 1990. - 116 с.

51. Зубарев Ю.Б., Глориозов Г.Л. Передача изображений. М.: Радио и связь, 1989.-608 с.

52. Иванов Р.Н. Репрография. М.: Экономика, 1986. - 335 с.

53. Игнатов В.А. Теория информации и передачи сигналов. М.: Советское радио, 1979. - 280 с.

54. Игнатьев В.М. Системы отображения, записи и ввода видеоинформации повышенных объемов и плотности. Саратов: СГУ, 1990. - 160 с.

55. Игнатьев В.М., Ларкин Е.В. Восприятие информации в системах искусственного интеллекта. Тула: ТулГУ, 1993. - 88с.

56. Игнатьев Н.К. Дискретизация и ее приложения. М.: Связь, 1980.264 с.

57. Каппелини В, Константинидис А. Дж., Эмилиани П. Цифровые фильтры и их применение.- М.: Энергоатомиздат, 1983 360 с.

58. Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.- 352 с.

59. Карташев В.Г. Основы теории дискретных сигналов и цифровых фильтров. М.: Высшая школа, 1982. - 109 с.

60. Катыс Г.П. Обработка визуальной информации М.: Машиностроение, 1990.-320 с.

61. Коваленко И.Н., Кузнецов А.Ю., Шуренков В.М. Случайные процессы: Справочник. Киев: Наукова думка, 1983. - 388 с.

62. Колесник В.Д., Полтырев Г.Ш. Введение в теорию информации (кодирование источников). Л.: ЛГУ, 1980. - 164 с.

63. Колесник В.Д., Полтырев Г.Ш. Курс теории информации. — М.: Наука, 1982.-416 с.

64. Кононов В.И. и др. Оптические системы построения изображений-Киев: Техника, 1981. 134 с.

65. Коутс Д., Влейминк И. Интерфейс «Человек- компьютер». М.: Мир, 1990.-501 с.

66. Кошлаков И.Д., Кленов В.Г., Костюков Е.В. Линейная фоточувствительная схема с зарядовой связью К1200ЦЛ1. Электронная промышленность. - 1982. - №7. - С. 7 - 9.

67. Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. Теория передачи изображений и ее приложения. М.: Радио и связь, 1986. -248 с.

68. Краус М., Вошни Э. Измерительные информационные системы. -М.: Мир, 1975.-312 с.

69. Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений. М.: Радио и связь, 1989.-381 с.

70. Кузьмин И.В., Кедру с В. А. Основы теории информации и кодирования. Киев: Вища школа, 1986. - 360 с.

71. Куликовский Л.Ф., Мотов В.В. Теоретические основы информационных процессов. М.: Высшая школа, 1987. - 248 с.

72. Лазарев И.А. Композиционное проектирование сложных агрегатив-ных систем. ~ М.: Радио и связь, 1986. 312 с.

73. Лапшин Е. Графика для IBM PC. М.: Солон, 1995. - 228 с.

74. Ларкин Е.В., Первак И.Е. Отображение графической информации. -Тула: ТулГУ, 2000. 109 с.

75. Лебедева В.В. Экспериментальная оптика. Оптические материалы. Источники, приемники, фильтрация оптического излучения. Спектральные приборы. Лазеры, лазерная спектрография. -М.: Изд-во МГУ, 1994. 352 с.

76. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. М.: Радио и связь, 1982. - 216 с.

77. Лонгботтом Р. Надежность вычислительных систем. М.: Энерго-атомиздат, 1985. - 288 с.

78. Мамедов И.Р. Передача неподвижных и графических телевизионных изображений. М.: Радио и связь, 1999. - 128 с.

79. Мамиконов А.Г., Кульба В.В. Синтез оптимальных систем обработки данных. М.: Наука, 1986. - 280 с.

80. Матвеев А.Н. Оптика. М.: Высшая школа, 1985.-351 с.

81. Методы компьютерной обработки изображений / Под ред. В.А. Сойфера. М.: Физматлит, 2003. - 784 с.

82. Милюкова О.П. Дискретизация изображения в задаче восстановления искаженного видеосигнала // Кодирование и обработка изображений. — М.: Наука, 1988. С. 117 - 128.

83. Моисеева Н.К. Выбор технических решений при создании новых изделий. -М.: Машиностроение, 1980. 181 с.

84. Молчанов А.А., Шарадкин A.M. Дискретизация информационных сигналов. Киев: Вища школа., 1991. - 158 с.

85. Норенков И.П., Маничев В.Б. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры. М.: Высшая школа, 1983.-272 с.

86. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью. М.: Сов. радио, 1986. - 254 с.

87. Оппенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов. М.: Связь, 1979.-416 с.

88. Оптико—электронные системы экологического мониторинга природной среды / Под ред. В.Н. Рождествина. М.: Изд- во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2002. - 528 с.

89. Оптические системы передачи / Под ред. В.И. Иванова. М.: Радио и связь, 1994.-224 с.

90. Очин Е.Ф. Вычислительные системы обработки изображений. Д.: Энергоатомиздат, 1989. - 132 с.

91. Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений. М.: Радио и связь, 1986. - 400 с.

92. Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике / Под ред. Алексеева В.И. М.: «Мир», 1971. - 496 с.

93. Патент №4588882. (США) С 06 К 19/00. Система обнаружения читаемых данных.

94. Полупроводниковые формирователи изображений / Под. ред. И. Есперса, Ф. Ван де Виле, М. Уатта М.: Мир, 1988. - 432 с.

95. Постановление Правительства РФ от 18.01.95 № 65 «О создании единого российского страхового фонда документации».

96. Постановление Правительства РФ от 23.03.01 № 223— 15 «Об утверждении Положения об использовании единого российского страхового фонда документации в военное время».

97. Постановление Правительства РФ от 28.12.95 № 1253- 68 «Об обеспечении создания единого российского страхового фонда документации».

98. Постановление Правительства РФ от 8.05.96 № 558 «Об утверждении Положения о Межведомственном координационном совете по единому российскому страховому фонду документации».

99. Пресс Ф.П. Формирователи видеосигналов на приборах с зарядовой связью. М.: Радио и связь, 1986. - 136 с.

100. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. -М.: Радио и связь, 1991. 264 с.

101. Прикладная оптика / Под ред. Н.П. Заказнова. М.: Машиностроение, 1988.-311 с.

102. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: В 2- х т. — М.: Мир, 1982.-Т. 1.-312 с, т. 2-480 с.

103. Птачек М. Цифровое телевидение. Теория и техника. М.: Радио и связь, 1990.-528 с.

104. Рабинер Л. Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978. - 841 с.

105. Рапорт Б.И. Применение полупроводникового лазера в телевизионной системе с пространственной обработкой информацию Техника средств связи. Серия ТТ, Вып. 1. - 1988. - С. 43 - 51.

106. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики. М.: Мир, 1989.-504 с.

107. Розанов Ю.А. Стационарные случайные процессы. М.: Наука, 1990.-271 с.

108. Савиных В.П., Соломатин В.А. Оптико-электронные системы дистанционного зондирования. М.: Недра, 1995. - 315 с.

109. Слуцкин А.А. Микрофильмирование. М.: Наука, 1990. - 176 с.

110. Слуцкин А.А., Шеберстов В.И. Репрография: Процессы и материалы. М.: Книга, 1979. - 256 с.

111. Справочник по устройствам цифровой обработки информации // Н.А. Виноградов, В.Н. Яковлев, В.В. Воскресенский и др. К.: Техшка, 1988. -415 с.

112. Степанек М. Из цифр в пыль // Business Week. April, 20 - 1998. С.3.

113. Талалаев А.К. Создание страхового информационного фонда на микрофильмах // Проблемы специального машиностроения. Вып. 7. Тула: ТулГУ, 2004. - С. 143 - 148.

114. Тин Д., Прасада Б. Методы цифровой обработки для кодирования графической информации // ТИИЭР 1980. - Т. 68. - № 7. - С. 5- 21.

115. Томпсон А.Р. Интерферометрия и синтез в радиоастрономии. М.: Физматлит, 2003. - 624 с.

116. Трофимов Б.Е., Куликовский О.В. Передача изображений в цифровой форме. М.: Связь, 1980. - 120 с.

117. Узилевский В.А. Передача, обработка и воспроизведение цветных изображений. -М.: Радио и связь, 1981. -214 с.

118. Федеральный закон от 26.02.97 № 31- ФЗ «О мобилизационной подготовке и мобилизации в Российской Федерации».

119. Хромов Л.И., Цыцулин А.К., Куликов А.Н. Видеоинформатика. Передача и компьютерная обработка видеоинформации. М.: Машиностроение, 1990.-320 с.

120. Цвиркун А.Д. Основы синтеза структуры сложных систем. М.: Наука, 1982.-200 с.

121. Цифровое кодирование телевизионных изображений / Под ред. И.И.Цуккермана. М.: Радио и связь, 1981. - 240 с.

122. Цифровое телевидение / Под ред. М.И.Кривошеева. М.: Связь, 1980.-264 с.

123. Цифровые системы передачи / Под ред. В. Маевского и Е. Милка -М.: Связь, 1979.-264 с.

124. Шварцман В.О., Емельянов Г.А. Теория передачи дискретной информации. М.: Связь, 1979. ~ 424 с.

125. Ширайзен С.М. Адаптивная коррекция и фильтрация телевизионного сигнала. М.: Радио и связь, 1987. - 89 с.

126. Ширяев А.Н. Вероятность. М.: Наука, 1989. - 576 с.

127. Яншин В.В. Анализ и обработка изображений: Принципы и алгоритмы. М.: Машиностроение, 1995. - 112 с.

128. Ярославский Л.П. Введение в цифровую обработку изображений. -М.: Сов. Радио, 1979. 312 с.

129. Ярославский Л.П. Цифровая обработка сигналов в оптике и голографии: Введение в цифровую оптику. М.: Радио и связь, 1987. — 296 с.

130. Ярош К.С. Тенденции развития растровой машинной графики -УСИМ, 1985, №1, с. 8-10.

131. Boisvert D., Mgnehat- Thalmann S., Thalmann D. An integrated control view of synthetic actors // Theoretical foundation of computer graphics and CAD. -Berlin: Springer-Verlag, 1988. Pp. 277- 283.

132. Bowers F.K., Klingler R.J. Quantization Noise of Correlation Spectrometers. Astron. // Astrophys. Suppl. 1974. Pp. 373- 380.

133. Bracewell R.N. The Fourier Tramsform and Its Applicatiohs. N.Y. -McGraw-Hill, 2000. - 604 p.

134. Carlson B.R., Dewdney P.E. Efficient Wideband Digital Correlation // Electronic Letters. 2000. - Pp. 987- 988,

135. D'Addario L.R., A.R. Thompson, F.R. Schwab and J. Granlund. Complex Cross Correlators with Three-Level Quantization: Design Tolerances // Radio Sci. -N 8. 1984. - Pp. 931-945.

136. Harris F.J. The Use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform // Proc. IEEE. N 6 - 1978. Pp. 51-83.

137. Jenet F.A., Anderson S.B. The Effects of Digitizatuon on Nonstationary Stochastic Signals with Applications to Pulsar Signal Baseband Recording // Astron. Soc. Pasific, 1998. Pp. 1467- 1478.

138. Loni A. C. P., Lion M. L. High resolution still - image on transmission based on CCITT H. 261. codec // IEEE Trans. Circuits and Syst. Video Tedenol. -1993. - V 3. - № 2. - Pp. 164 - 169.

139. Patrick T.A novel TV add-on data communication system // IEEE Trans. BTR. 1973. - N 11. - Pp. 225- 227.

140. Pingnan S., Rabab K. Automatic recognition of intermodulation beat products in cable television pictures. IEEE Trans on Broadcasting. - 1993. - V. 39. -№3.-Pp. 318-326.

141. Rogers G.F., Earnshaw R.A. Techniques for computer graphics. -Berlin: Springer- Verlag, 1987. 512 P.

142. Silveron S. Image processing // Comput. Des. 1995. - № 10. - Pp. 137- 139.

143. Singh D.B. Faster implementation of window based filters for machine vision // Proc. Conf. Appl. Phis. Sci. № 7. - Bombay, 1992. - Pp. 1 - 7.

144. Theoretical foundations of computer graphics and CAD / Ed. by R.A. Earnshaw/ N.Y.: Springer- Verlag, 1988. - 1242 p.

145. Tsas. M, Kuo С., Lu С., Chin M. Compression of gray scale images using alphabet reduction models // Int. J. Modell and Simul. 1995. - V. 15. - N 3. Pp. 107-112.

146. Wise A. Decision theory and design methodology // Design methods and theories. 1981.-Vol. 15. - № 3.-Pp. 91 - 104.1. АКТо внедрении в производство результатов НИР

147. Метод был разработан и апробирован в процессе выполнения следующих

148. Договор № 711400202006 от 04.03.02. Этап 3. Создание и ввод в эксплуатацию в ФГУП "НИИ Репрографии" аналого-цифровой технологической системы микрофильмирования и воспроизведения в СФД, документации, содержащей полноцветные изображения.

149. Договор № 711400202006 от 04.03.02. Этап 4.1. Проведение комплексных работ по оценке качества и сохранности микрофильмов СФД.

150. Члены комиссии: начальник СКВ РТ начальник ТО1. Бологов К.В. Сидякин В.И.1. АКТвнедрения в учебный процесс результатов диссертационной работы Гайдукова Б. А.

151. Эффективность внедрения заключается в повышении качества усвоения материала и приобретении студентами знаний по перспективным направлениям развития науки и техники в области исследования вычислительных систем и систем обработки изображений на их основе.

152. Внедрение осуществлено на основании учебно-методического плана кафедры «Робототехника и автоматизация производства» Тульского государственного университета.

153. Зав. кафедрой РТиАП ТулГУ,доктор технических наук, профессор кандидат технических наук, доцент кандидат технических наук, доцент

154. Е.В. Ларкин В.В. Котов Н.А. Жуликова