PL160506B2 - Układ do pomiaru charakterystyk widmowych powierzchni - Google Patents

Abstract

Układ do pomiaru charakterystyk widmowych powierzchni, zawierający filtry optyczne, znamienny tym, że ma kam erę telewizyjną (1) z obiektywem (2) przesłanianym filtrami optycznymi (3), połączoną z rejestratorem obrazów (4) i układem korekcji poziomu czerni i bieli (5), a także programowalny układ sterowania i obróbki danych (6), oraz układy zobrazowania (7), przy czym układ (6) steruje, według zadanego programu, zmianą filtrów (3) w kamerze (1), rejestracją obrazów w rejestratorze (4), poprzez układ korekcji (5), oraz układami zobrazowania (7).

Description

Przedmiotem zgłoszenia jest układ do pomiaru charakterystyk widmowych (współczynników odbicia, luminancji, oraz przepuszczania), zwłaszcza w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni.

W optyce, foto- i spektrometrii, pomiar niektórych wielkości polega na porównaniu dwóch strumieni świetlnych, padającego i odbitego od badanej powierzchni. Wartości pomierzone dla promieniowania odpowiadającego różnym długościom fal, tworzą widmową charakterystykę odbicia (przepuszczania) powierzchni i są wykorzystywane między innymi w wielospektralnych analizach scen i obrazów w wielu dziedzinach nauki i techniki (teledetekcja, medycyna, ochrona środowiska i in.).

Znane są urządzenia do pomiaru charakterystyk widmowych (spektrometry) w różnych zakresach widmowych, laboratoryjne i połowę. Głównymi elementami takich urządzeń są: detektor (zespół detektorów), do zamiany strumienia świetlnego na sygnały elektryczne, oraz układ optyczny do ogniskowania światła na detektorze. Do wydzielania z analizowanego strumienia promieniowania o określonej długości fali, stosuje się pryzmaty, siatki dyfrakcyjne, oraz filtry optyczne lub też odpowiednie kombinacje tych elementów. Do.zbierania strumienia padającego wykorzystuje się zwierciadła lub półsferyczne dyfuzory.

W zgłaszanym układzie, ogólna zasada pomiaru charakterystyk została zachowana; zastosowano jednakże inne środki do realizacji samych pomiarów.

Istotą rozwiązania jest zastosowanie kamery telewizyjnej, oraz powierzchni wzorcowej (tekstu), a także rejestracja obrazów powierzchni wzorcowej i badanej.

Układ według wynalazku ma kamerę telewizyjną z obiektywem przesłanianym filtrami optycznymi (np. zestaw filtrów, lub przestrajany filtr akustooptyczny), połączoną z rejestratorem obrazów (np. magnetowid) i układem korekcji poziomu czerni i bieli, oraz układy zobrazowania wyników (monitor TV, drukarka, ploter). Programowalny układ sterowania i obróbki danych (będący w zasadzie rodzajem mikrokomputera) steruje zmianą filtrów w kamerze i, poprzez układ korekcji poziomu czerni i bieli, rejestracją obrazów z kamery w rejestratorze, oraz układami zobrazowania wyników według zadanego programu.

Powierzchnia wzorcowa utworzona jest z wzorca bieli i wzorca czerni, o znanych charakterystykach odbiciowych. W czasie pomiaru, w polu widzenia kamery telewizyjnej znajduje się jednocześnie powierzchnia badana i powierzchnia wzorcowa. Takie sprzężenie powierzchni wzorcowej z kamerą, pozwala na usytuowanie obrazu tekstu na początku każdej analizowanej linii obrazu utworzonego na elemencie analizującym kamery. Znajomość charakterystyk wid160 506 mowych powierzchni wzorcowej, pozwala na odtworzenie strumienia padającego i określenie współczynnika odbicia (Iuminancji).

Kamera przetwarza obraz na sygnały elektryczne (wizyjne). Układ korekcji poziomu czerni i bieli ustala poziom sygnału odpowiadającego wzorcowi czerni na 0 V napięcia, a wzorcowi bieli - na 1 V. W ten sposób, wszystkie pośrednie wartości sygnału wizyjnego będą odwzorowywać współczynniki odbicia powierzchni.

Przesłaniając obiektyw kamery kolejno filtrami optycznymi o różnych widmowych zakresach przepuszczania i wpisując przyporządkowany danemu filtrowi kod w treść obrazu, uzyskuje się i rejestruje zestaw oznakowanych obrazów monochromatycznych (wyciągów widmowych) tworzących widmową charakterystykę odbiciową badanej powierzchni.

Zapamiętany zestaw wyciągów spektralnych może być następnie (w warunkach kameralnych) analizowany powierzchniowo i widmowo, przez układ sterowania i obróbki danych, według zadanego programu. Układ ten może obliczać m.in. współczynniki odbicia (Iuminancji) wykorzystując znane charakterystyki powierzchni wzorcowej i zobrazowuje wyniki na monitorze TV (drukarce, ploterze) w formie wykresu lub danych liczbowych.

Przy zastosowaniu jako powierzchni wzorcowej wzorców przepuszczania, oraz pomiarze strumienia przechodzącego, zgłaszany układ może służyć do wyznaczania współczynnika przepuszczania (transmisji) materiałów przepuszczających światło.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono schemat blokowy układu. Układ do pomiaru charakterystyk widmowych powierzchni składa się z kamery telewizyjnej 1, rejestratora obrazów 4, układu korekcji poziomu czerni i bieli 5, układu sterowania i obróbki danych 6, oraz układów zobrazowania wyników pomiarów

7. Obiektyw 2 kamery przesłaniany jest filtrami optycznymi 3. W czasie pomiaru, w polu widzenia obiektywu 2 kamery 1 znajduje się jednocześnie powierzchnia wzorcowa 8 (utworzona z wzorca bieli i wzorca czerni), oraz powierzchnia badana 9.

Układ sterowania i obróbki danych 6 jest układem mikroprocesorowym i według zadanego programu steruje zmianą filtrów optycznych 3, układem korekcji poziomu czerni i bieli 5, rejestracją obrazów (wyciągów spektralnych), a także końcową obróbką .wyników pomiarów i ich zobrazowaniem w odpowiedniej postaci.

Claims (3)

1. Układ do pomiaru charakterystyk widmowych powierzchni, zawierający filtry optyczne, znamienny tym, że ma kamerę telewizyjną (1) z obiektywem (2) przesłanianym filtrami optycznymi (3), połączoną z rejestratorem obrazów (4) i układem korekcji poziomu czerni i bieli (5), a także programowalny układ sterowania i obróbki danych (6), oraz układy zobrazowania (7), przy czym układ (6) steruje, według zadanego programu, zmianą filtrów (3) w kamerze (1), rejestracją obrazów w rejestratorze (4), poprzez układ korekcji (5), oraz układami zobrazowania (7).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w czasie pomiaru, w polu widzenia obiektywu (2) kamery (1) znajduje się jednocześnie powierzchnia badana (9) i powierzchnia wzorcowa (8).

3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że powierzchnia wzorcowa (8) złożona jest z wzorca bieli i wzorca czerni, o znanych charakterystykach widmowych.