Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения (1998) (1142168), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Разработаны типовые структуры учебных замкнутых ТВС, включающие сисгаму централизованного управления всемв источниками видеоинформации н звукового сопровождения учебных программ, сеть источников дополпвтельной учебной информлцви, а также учебные аудвтории и лабораторви с устройствами воспроизведения изобрпппвий. В учебных аудиториях, лабораториях или других местах занятий располагают местные жточпвкн аператвввой информации — аудиторные телевюиоппые комплекты, включающие телевизионные зпвпроехторы, дпапроекторы и видеомагнитофоны. Системы наблюдения и контроля широко используются в медицинской практике лри осмотре внутренних палых органов (эидаскоппя), глюпога дпа (офтальмоскопия) и др.
По техническим характериспиам такие системы, как правило, соответствуют системам вещательного телевиденпк 1 а к аистины внзтализации Во ьпюгвх областях науки в техники используют методы формирования изображений и различных участках спектра электромапштвьтх, ультразвуковых и корпржулярньп полей. Формвровавие таких иэображений требует последукицей вх визуаштзацвп, т. е. преобразования в видимые юображенвя. Навболъшее развитие системы вюуалвзацви получнлн в инфракрасной технике, рентгенотехнике, СВЧ-ввтроскопии, растровой эжхтроппой микроскопвв. Телевювопный способ вюуализацвн имеет ряд преимуществ перед фотографическим, элехтроннонтптвчетким н друппви (воэможность оптимизации путем согласовании со свойствами эренвя, оперативная видеозапись, цифровая обработка сигналов юображеппя с целью улучшения качества юображевня, количественный анелю и юмеревне характеристик юучаемого жюбражепня н др.).
В процессе проектирования свстем ввзуалюацвн невидвмых юобрыкений воэпикаег проблема оптимюацни нх характеристик. Рассмотрвм одвн вэ подходов на првмере визуализации раптепопспвх юображенпй. Прв исследовании объектов, для которых вероятности распределения информации па градациям яркоств (плотности) и элементам пространства (пространстпатвая джкретность) одинаковы и ценность градационной и пространственно-частотной информации также примерно одвнпхова, критерием для оптвмвзацви ппп выбора системы может спузппь условж обеспечения регистрации максимального количества информвцвн [4) Е=Я о) 1ойт(ти(0+1)дЩ, (9 1) о где 1) — число элементов разложения, првходпщихся ва едипнпу ппощадв дптептора нзлучеши, прн хотором обеспечиваеттж передача максимального количества информации; ле(й) — звввезмосгь количества передаваемых градаций от числа элементов ва едвнвцу площади детектора; а„— площадь акпвпой части детектора.
В качестве примера, иллюстрирующего метод апплитп, сравним системы ввзуалвюкмт реяамвовслпх изобраяеемвй: флуоресцвруинций мран, электронно-оптический преобразователь, рептгепотелеввзнопную систему с электронно оптическим преобразователем (б). Преобразования изображений, происходящие в сравниваемых свстемах ввзуалюацвн (флуоресцнрующий экран, ЭОП, ЭОП и ТВС), нлпюстрируютск на рпс, 9.1, а. Источнвк реппенопского алутриллрулнллб Рлнгнжлрул- Рллинклллулл9вн телу туран лул" лллл бтл лк 1 б 1 1 ! I I гхтх б 7 у у Ф б) Рле. 9.1.
Ртвтгвввезееювоввел евотетв (о), вреоб. Ретотевве оввеле юобрвевеве Щ в отвоввввв ак. вел/атум (е) юлучевия создает поток проввкающего излучения, который после поглощевия (модуляции) в исследуемом обьекте формирует теневую карпшу иа входе флуоресцирующего экрана, образоваввое световое изобрэжевие преобразуется в электроввое с помощью фотокатода, которое люмииесцирующвм экраном преобразуется в световое.
С помощью объегтива формируется оптическое взображевие иа входе преобразователя изображения ТВС. Сформироваввый сигнал усилввается и с помощью кинескопа преобразуется в изобрюкввие, регистрируемое глазом наблюдателя. Приведенная схема ваглядво иллюстрирует мвогоступевчатосп, преобразовавий носителя информации в подобных системах.
Для таких сложных систем могут быть построены диараммы юмевеиия сигналов и шумов в процессе вх преобразовавия. Величина сигнала ц ва выходе Ого каскада преобразовавия системы я=а, азиз...аиг где а;=д/ц 1 — коэффициент передачи Ого каскада, определяемый как отвошевие величины сигвала ва выходе каскада ц х велвчиве сигнала ва входе в~ ь Величину сигнала в рассматриваемом случае удобво определять числом квавтов (электронов), приходящая ва едввицу площади преобразователя за время ввтегрировавия.
В ревттеиотелевизиоивых системах, использующих передающие трубки с иакоплевием, а также при визуальной регистрацви за это время в первом приближевии можно взать время иакоплешш (кадра). Методику поясним примером ва первом звена преобразоваюы, При использовавии рентгеновской трубки с миллвметровым алюминиевым фильтром, аботающей при токе 5 мА, и ускоряющем вапряжевви 80 кВ , часто применяемый при ревттевосюпив) иа площадку размером 1 ммт, уставовлеввую ва расстоянии 70 см от источвика, попадает в,=8 1О' ревтгевовсках квавтов за период вакоплевия (рис.
9Л, 6). При ревтгевоскопии грудной клепи около 90% юлучевия поглощается исследуемым объектом (аз=0,1) и поверхности флуоресцирующего экрана достигает з = 8 10' кв/мм' кадр. Аиалогичио может быль рассчитана вся диаграмма юмевевия сигналов ло Звачевия соответствующих коэффициентов передачи а, прюедевы ва рис. 9Л, 6. Здесь учтено, что коэффициевт усилевия флуоресцирующего зкрава ас— - 5 10', а эффективность поглощешш рентгеновских квавтов а,=0,65.
Условия наблюдения юображевия (яркость флуоресцирующего экрана около 3 кд/мз, расстояние рассматрвваиия 25 см) обеспечивают эффективвость преобразовавия в зрительной системе аге47.!О о. Преобрюовавия сигнала в ТВС после ФЭП (усилевие, преобразование люминофором кинескопа в др.) не учитывэютот, так как оии ие вносят заметных помех в рассматрвваемую систему. Зиачевия й„, можно определить для каждой ю рассматриваемых систем визуализации.
Ограиичевия разрешающей способности преобразователей юображеиия при увеличеиви числа злемевтов в ду 4в яв вв В ОВ 4«яг 484иин/мм р I В В дт/мои а) й) рос. 9Л. АЧХ (о) п оростраястосояо-чтстотооя (6) харис««ря- с«о«я ТВС с ЭОП разложения приводят ие только к умевыпевию глуб|шы модуляции сигвала юображеввя (это видно, например, ю апертурво-частотных характеристик рис.
3.10, ЗЛ2 и др.), во и к умельшешпо числа различимых градаций ярксств„соответствующих мелким деталям юображевия. Это связало с тем, что при умевыпеияи размера элемента разложеввя умевьшается звертив полезного сигнала, приходящаяся иа этот злемевт, что првводит к уменьшению отвошевия сигнал/шум Ч', а следовательно к умевьшевию числа регистрируемьп градаций сигнала ив = Ч'ч/2и/й, где х — коэффициент, учитывающвй харэхгеристики источи~лов флухтуациоввых помех (4).
Значения 1), находам из условия )«(П) =ъ/(Щ/в(()), (9.2) где У(О) — простравствевиая апертурио-частотвая характеристика, Й=Е,Е„; Е„Р'„— простравствеивые частоты по осям х и у соответствевио. Эта зависимость может быть получена ва основе юмереивй или расчетов апертурво-частотвых характеристик устройств.
Для рассматриваемых систем вюуализацви ва рис. 92, а приведена апертурио-частотная характеристика системы ЭОП и ТВС «(Е), а ва рис. 9.2, 6 — соответствующая простравствевво-частотвая характериствка )«'(Й), отиесеввые к площади преобразователя рентгевовского взлучеввя (участок У ва рис. 9.1, а). С учетом характера флуктувциоввых помех правая часть ураввевия в рассматриваемом примере аппроксимяровалась зависимостью у=2,83 ч/й (рис. 9.2, 6).
Равевство 1«'(П)=у(()) принималось в качестве критерия для выбора й,«,. Яркость люмивесцврующего экрава ЭОП составляет охоло 30 кд/м, а яркость экрана кинескопа 100 кл/мз и более, что позволяет в расчетах ие учитывать дополнительные потери информации при иаблюдении изображевия.
Расчет ао =Е /Ем (объектив) произведен в соответствии с (1.П) для д=1:15, а=0,8, р 1, /)=1. 3(арактерисгихв ТВС, а такие диаграмма нзменеввя отвошеюш свгвал[пгум (см. Рис. 9Л, в) охйгеделевы а соответсгвни с методикой, юложенвой в [4, 6]. С учетом соотношения (9.1) рассчатана информациолнаа еъгкосгь 1 каждой из систем визуализации. Результаты расчетов сведены в табл, 9.1. Т а б и и и а 9.1. Иайсзссивссииис хсаекнвистеи систсм сиспиюсиа Приведенные результаты расчетов показывают, что в рассматриааеьпгх услошшх наиболыпей внформациовной емкоспю обладает система рентгеноскопии с флуоресцирующвм экраном, что связало с большой его площадью.
Информационная емкость, отнесенная к единице площадв детектора, н квантовая эффективность (г/в — количество внформации на каждый квант проникающего юлучения) нанболыппе у ЭОП. Потери информацви, которые вносит ТВС, могут быль существенно уменьшены за счет использования систем ТВЧ и более эффективных ПЗС-преобразователей юображевия Кеобходимо отмеппь, что првведевные данные иллюстРиРуют методвху ресчета информационных характеристик систем визуализации н нухщаются в уточненвп характерпствк отдельных элементов систем (времени интегрирования, характериспш зрения в др.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
