Теоретические и визуальные экспериментальные исследования изменения контраста в изображении колеблющихся парных штрихов

   . Размеры штрихов от первой пары до седьмой пары приведены в таблице. Как видно из рис.3, штрихи экспериментальной миры имеют инверсный вид по сравнению с теоретической. То есть вместо светлых штрихов и темного промежутка мира имеет темные штрихи и светлый промежуток. Как показывают несложные математические доказательства, этот факт не имеет принципиального значения. С точки зрения теории отпадает необходимость все время записывать несущественные постоянные слагаемые. А с точки зрения эксперимента появляется более наглядная интерпретация. Светлый промежуток характеризует положительный контраст, а переход светлого промежутка в состояние темного характеризует отрицательный контраст.

   Перед экспериментами выполняли калибровку системы. Увеличивая напряжение, подаваемое на клеммы динамика, измеряли размах колебаний. Для этого на диффузор крепили небольшой белый экран с черной тонкой линией, с помощью микроскопа «Мир-2» фиксировали верхнюю и нижнюю границы колеблющегося размытого изображения и измеряли его размер. Разность между размытым изображением и статическим изображением линии дает размах колебаний.

   Эксперимент был выполнен с привлечением 6 экспертов. Увеличивая размах колебаний, эксперты заносили в свои таблицы наблюдаемый контраст в штрихах пирамидальной миры. Возможные изменения и обозначения контраста в штрихах представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Визуальное наблюдение изменений и обозначения контраста в штрихах: K > 0 – положительный контраст; K = 0 – нулевой контраст; K < 0 – отрицательный контраст 

   Результаты  эксперимента сведены в таблицу. В первой колонке обозначен номер пары штрихов, указанных на рисунке 3. Во второй колонке ширина штриха в данной паре. В ячейках следующих колонок представлен контраст в штрихах при соответствующем размахе колебаний.

   Из  таблицы видно, что теоретическая формула (5) находится в достаточно хорошем согласии с экспериментальными данными. С увеличением размаха гармонических колебаний от 0,1 мм до 1,2 мм нулевой контраст последовательно возникает в штрихах с близкими размерами. Однако полного совпадения теории и визуальной оценки контраста не наблюдается. В эксперименте явно присутствует систематическая положительная составляющая, которая с размахом колебаний увеличивается от +0,1 мм (для ширины штриха 0,2 мм и размаха 0,3 мм) до +0,4 мм (для ширины штриха 0,8 мм и размаха 1,2 мм). В паре штрихов под номером 4 совсем не наблюдается нулевого контраста, а в последующих штрихах под номерами 5-7 произошло линейное «смещение» систематической погрешности относительно диапазона штрихов под номерами 1-3. Этот результат хорошо проявляется на графике зависимости приращения погрешности от размера ширины штриха. Тем не менее, при исключенной систематической погрешности визуальный метод контроля размаха гармонических колебаний по контрасту в штрихах пирамидальной миры является надежным методом контроля.

   В частотной области возникновение  нулевого контраста объясняется переходом ЧКХ (5) через нулевое значение. В пространственной области результат экспериментов интерпретируется гораздо проще. При размахе колебаний, равном ширине штриха внутренние границы штрихов начинают соприкасаться. Поэтому, из-за инертности зрения [13], мы наблюдаем один единый серый прямоугольник. 
 
 
 
 

Таблица 1.

Список литературы 

1. E. Rule, F. J. Suellentrop, T. A. Perls  Optical Method for Measurement of Vibration, «Rev. Scientif. Instrum.» 1959. № 1. Р. 40-41.
2. Иориш Ю.И. Виброметрия. Измерение вибрации и ударов. Общая теория, методы и приборы. М.: Машгиз, 1963. 468 с.
3. Пронин С.П. Оценка качества информационно – измерительной оптико-электронной системы: Монография /Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2001. 125 с.
4. Василенко Г.И., Тараторин А.М. Восстановление изображений. – М.: Мир, 1979. – 432 с.
5. Гребенников О.Ф. Основы записи и воспроизведения изображиния. – М.: Искусство, 1982. – 239 с.
6. Обработка изображений и цифровая фильтрация / Под ред. Т.Хуанга.  М.: Изд-во «Мир», 1979. 320 с. 
7. ГОСТ 15114-78 Системы телескопические для оптических приборов. Визуальный метод определения предела разрешения.
8. Каули Дж. Физика дифракции. – М.:Мир,1979. - 432 с.
9. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов: Учеб. пособие для приборостроительных вузов. – 2-е изд. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1983. 696 с.
10. Системы технического зрения / А.Н. Писаревский, А.Ф. Чернявский, Г.К. Афанасьев, и др. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. – 424 с.
11. Бейтмен Г., Эрдейи А. Таблицы интегральных преобразований. – М.: Наука, 1969. – 344 с.
12. Пронин С.П. Мира // Патент России № 2232374 2004.
13. Эргономика зрительной деятельности человека/ В.В. Волков, А.В. Луизов, Б.В. Овчинников и др. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. – 112 с.