0757-1-opreview (Измерение границ объектов по оптическим изображениям в условиях дифракционного размытия)

ОТЗЫВ официального оппонента Гуревича Бориса Симховича на диссертационную работу Иночкина Федора Михайловича «ИЗМЕРЕНИЕ ГРАНИЦ ОБЪЕКТОВ ПО ОПТИЧЕСКИМ ИЗОБРАЖЕНИЯМ В УСЛОВИЯХ ДИФРАКЦИОННОГО РАЗМЫТИЯ», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности О5,11.16 — Информационно-измерительные и управляющие системы (ма1циностроение) Актуальность темы исследовании. Оптические методы измерения геометрических параметров объектов нашли применение во множестве прикладных и исследовательских задач.

Востреоованность данных методов определяется пх высокой точностью„отсутствием контакта с объектом измерения, относительно простой конструкцией измерительной системы. Тем не менее, несмотря на перечисленные преимушества. применение данных методов в ряде случаев затруднено в связи с различными факторами, искажающими изображения в реальных системах.

Среди этих факторов не последнее место занимает ограниченная разрешающая способность оптических систем, обуславливающая дифракционное размытие изооражений. Опрело~и~~ границ ооъектов в ~яких условиях является нетривиальной задачей. прн этом известные методы определения границ в связи данной проблемой проработаны в недостаточной степени. Несомненно, проблема ограниченной разрешающей способности может быть решена с помощью специализированных аппаратных средств, однако их реализация зачастую существенно усложняет конструкцию системы и нередко представляется нецелесообразной.

В то же время, размытие изображений моэкет быть скомпенсировано путем программной коррекции, однако существующие методы коррекции не ориентированы на измерительные задачи н не учитывают априорную информацию об объекте измерения. Таким образом, выбранная тема диссертации — измерение границ объектов по оптическим изображениям в условиях дифракционного размытия — безусловно„является актуальной. Общая характеристика и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения. четырех глав„заключения и списка литературы. Диссертация содержит '05 страниц печатного текста, 58 рисунков, 5 таблиц, список используемой литературы из 125 источников. Целью работы является повышение точности оценивания границ объектов по оптическим изображениям в условиях дифракционного размытия путем аппроксимации регистрируемого камерой изображения изображением, моделируемым численно.

Для достижения поставленной цели автором решены следующие задачи: е определены факторы снижения точности оценивания границ объектов; ° разработана математическая модель непрерывного изображения объекта с четкой грапипей; е разработан алгоритм моделирования дискретного изображения объекта с четкой границей прн заданных параметрах границы объекта; разработан алгоритм оценивания параметров границы ооъекта по заданному дискретному си пилу изооражения; ° осуществлена программная реализация разработанных алгоритмов; ° проведено исследование точностных характеристик разработанного метода, а также выполнено сравнение с известными методами.

Кроме того, разработанный метод оценки границ был применен для повышения точности измерений геометрических параметров температурно- деформируемых образцов твердых материалов в реальной измерительной системе оптического дилатометра. Во введении обоснована актуальность темы„определен объект исследования, сформулированы цель и задачи, положения и результаты, выдвигаемые для защиты. п~ка~аны пр~~~ическ~я ~~~~и~о~~~, апробация и результаты внедрения диссертации.

Перва~ глава посвящ~~~ аналитическому оозору литературы по современному состоянию проблемы измерения границ объектов по оптическим изображениям. Глава содержит три основных раздела: аппаратные средства систем формирования изображений, методы и алгоритмы оценки границ объектов по оптическим изображениям. факторы ограничения точности измерений известными методами и алгоритмами. Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию метода оценивания границ„предложенного и разработанного автором. В отличие от ранее известных решений„основанных на одномерных моделях срезов размытых изображений, как правило, в виде гладких функций, разработанный метод основан на идее моделирования двумерного сигнала изображения.

Рассматриваются предложенные автором алгоритмы моделирования изображения, в том числе эффективный алгоритм на основе численно-аналитического вычисления фурье-образа о~р~~~~~вающего объект многоугольника, а также алгоритм оценки координат граничных точек на основе решения оптимизационной задачи, Третья глава посвящена исследованию точностных характеристик различных методов оценки границ объектов в условиях дифракционного размытия. Проведен анализ работы методов на численно смоделированных и натурных изображениях.

Четвертая глава посвящена применению разработанного метода оценки границ объектов в реальной задаче измерения геометрических параметров температурно-деформируемых образцов твердых материалов на высокотемпературной оптическом дилатометре ДОВ-1. Рассмотрены 3 особенности практической реализации разработанного метода в измерительной системе дилатометра ДОВ-1. В заключении сформулированы основные результаты, полученные автором в ходе работы над диссертацией. Новизна полученных результатов определяется тем, что в ходе работы над диссертацией автором был предложен и разработан новый метод измерения границ объектов для размытых изображений на основе аппроксимации регистрируемого датчиком изображения математической моделью.

При Этом: 1. Разработан алгоритм вычисления изображения с финитпым спектром для объек1ов с ~сткой границей, о~и~ванный на аналитическом расчете фурье-оораза ограничивагошего объект многоугольника. Разработан алгоритм решения обратной задачи оценки координат граничных точек на основе минимизации отклонения модели изображения от формируемого датчиком изображения и обоснована эффективность предложенного алгоритма. 3, Получены оценки величины эквивалентного повышения разрешающей способности оптической системы при измерении границ объектов разработанным методом. 4. Разработана методика измерения геометрических параметров температурно-деформируемых обьектов на основе предложенного метода измерения границ объектов.

Степень обоснованности и достоверности научных положений, выводов и рекомендаций„сформулированных в диссертации, Обоснованность и достоверность научных результатов, сформулированных в диссертации определяется полнотой проведенного обзора работ отечественных и зарубежных специалистов, корректным применением Математических методов„результагами вычислительных экспериментов над Ц натурными и численно смоделированными данными, в том числе высокой степенью соответствия реальных данных и результатов моделирования: экспериментальной проверкой программной реализации разработанных алгоритмов и моделей в прикладной задаче измерения параметров температурного расширения объектов, Практическая значимость результатов диссертационной работы.

Практически значимыми результатами работы являются программные реализации разработанных алгоритм<э в, составляющих основу предложенного метода измерения границ объектов по оптическим изображениям. 'Гакже практически значимым результатом работы является прикладное программное обеспечение измерительной системы высокотемпературного оптического дилатометра ДОВ-1, внедренное и практику измерений величипы температурного коэффициента линейного расширения образцов твердых материалов в температурном диапазоне 1ООО...ЗОООК во ВНИИМ им.

Л. И. Менделеева. Замечании по диссертационной работе На странице лиссертации сказано «Для лучших приООров с применением технологии электронного умножения 1ЕМССВ), величина собственного шума может составлять менее 1 электрона...». С такими заявлениями следует бы гь поосторожнее, Электроны подчиняются квантовой статистике Ферми-Дирака, и даже если уровень сигнала равен одному электрону. то уровень шума не может быть меньше квадратного корня из уровня сигнала, исчисляемого в квантах. то есть, не может быть меньше ОднОГО элект11она.

Параметры эксперимента в таблице 3,1 на стр. 140 следовало бы дОпОлнить спектральным диапазоном источпика Освешения — На стр. 170 автор отмечает, гго задача оценки темпового сигнала фотоприемника, являющаяся частью процедуры предварительной обработки изображений„ имеет простое аналитическое решение, однако само это решение в тексте диссертации не приведено. — К сожалению, крайне незначительное внимание уделено автором влиянию некоррелированных шумов.

возникающих при формировании изображения. на точность измерения границ объектов. Между тем шумы„ связанные с флуктуация ми постоянной составляющей интенсивности света в изображении, могут оказать решающее влияние на определение координат границ изображения и условиях дифракционного размытия. В тексте работы допущены опечатки.