Оценка качества функционирования микрографических информационно - измерительных систем

4. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.: Мир, 1984.

360с.

V.V. Kuleshov

ALGORITHM OF TRANSFORMATION OF THE ANALOGUE INFORMATION IN A DIGITAL CODE IN MEASURING SYSTEM

Questions of working out of algorithm of transformation of the analogue information in a digital code are considered. Dependences allowing are received to reduce size of an aperture error.

Key words: an aperture error, the comparator, the actuation device, a digital code, category level, micm and macrolevels.

Получено 07.03.12

УДК 004.915

С.Н. Клещарь, (4872) 35-02-19, nkotova@inbox.ru (Россия, Тула, ФГУП «НИИ репрографии»),

Н.А. Котова, канд. техн. наук, доц.,

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МИКРОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Приведено описание структуры и параметров изображения тест-объекта, предназначенного для оценки качества изображений на микрофильмах, формируемых COM-системами фотографического и лазерного типа.

Ключевые слова: информационно-измерительная система, микрофильмирование, тест-объект

Получающие всё более широкое распространение в задачах микрографии гибридные системы, являясь сложными многокомпонентными устройствами, требуют для нормального функционирования периодического контроля своих основных технологических параметров. Существующие методы контроля качества микрофильмов для традиционных систем прямого микрофильмирования могут применяться ограниченно, поскольку не учитывают специфики гибридных систем [1].

Можно выделить по крайней мере два основных отличия. Первое касается способа формирования изображения. В системах прямого микро-

фильмирования источником информации, формирующим изображение на микрофильме, является непосредственно микрофильмируемый документ. Оптическое изображение, аналоговое по своей природе, непосредственно воздействует на информационный слой микрофильма. В случае использования COM-систем изображение синтезируется лазерным лучом или жидкокристаллической матрицей по цифровой модели, хранящейся в памяти компьютера. Подобная цифровая модель является дискретной и, как следствие, изображение на микрофильме имеет заранее известные ограничения по максимальным воспроизводимым пространственным частотам. Дополнительным следствием является то, что дискретная природа изображения в гибридных системах обуславливает возможность возникновения специфических дефектов («лестничный» эффект, муаровый эффект и т.п.).

Вторым отличием является включение в состав гибридной микрографической информационно-измерительной системы дополнительно CIM-системы, представляющей собой сканер микрофильмов с высоким пространственным разрешением и достаточно широким диапазоном воспринимаемых оптических плотностей. Подобное устройство позволяет восстанавливать цифровое изображение с микрофильма и передавать его в компьютер. Это, в свою очередь, открывает возможности для развития методов автоматизированного сквозного контроля качества работы всей цепочки COM-микрофильм-CIM.

Одним из вопросов, требующих решения при разработке подобных методов является выбор такой структуры тест-объекта, которая позволила бы обеспечить совместимость с существующими методами контроля, а также учитывала бы специфику гибридных систем. При проведении испытаний предполагается, что изображение тест-объекта должно быть синтезировано с помощью соответствующего программного обеспечения и его электронный образ должен быть сохранён в виде графического файла в одном из форматов, воспринимаемых испытуемой COM-системой.

Используемые в тест-объекте тестовые элементы разработаны для проверки определённых параметров COM-системы, позволяя количественно (инструментальными средствами) или визуально оценить качество формируемого изображения и поддерживать его на определённом уровне.

Метод записи изображения, используемый в испытуемой COM-системе, не имеет решающего значения на вид тест-объекта, но должен учитываться при анализе получаемых результатов.

В частности, в системах лазерного типа для обеспечения непрерывности линий количество адресуемых пикселей стремятся сделать меньше количества разрешаемых (рис. 1).

Рис. 1. Формирование линий СОМ-системами лазерного типа

Типичный размер пятна лазерного луча — 5 мкм, при шаге позиционирования луча, равном 2,1 мкм. Подобное перекрытие отдельных точек на изображении обеспечивает большую «гладкость» при выводе отдельных линий, однако снижает возможности системы по передаче высоких пространственных частот. Так для передачи решётки из чёрных и белых линий линии должны располагаться с шагом не менее 4 пикселей. Этот факт необходимо учитывать при анализе результатов испытаний пространственного разрешения COM-системы.

В системах фотографического типа адресуемые и разрешаемые пиксели обычно совпадают.

Общий вид тест-объекта показан на рис. 2.

Он включает в себя следующие тестовые элементы:

— составной элемент для контроля качества передачи высоких пространственных частот (4 шт. по углам и 2 шт. в центре изображения);

— шкала градаций серого тона (внизу кадра);

— измерительная шкала для оценки точности передачи размеров;

— область текста для проверки разборчивости символов.

Тест-объект состоит из тестовых элементов, которые размещаются

в определённом порядке в пределах кадра. Поскольку для исследования различных COM-систем могут требоваться изображения различного размера с различным пространственным разрешением, предложено разбивать поле кадра на решётку, включающую 64 горизонтальных ряда ячеек, по 132 ячейки в каждом.

Размеры ячеек в пикселях

N =

Lx (мм) 25,4

R

132

M =

Ly (мм) 1

--R (dpi) • —

25,4 64

где Lx, Ly — размеры изображения в мм; R — пространственное разрешение в пикселях на дюйм (dpi); [...] — операция округления до целого числа путём отбрасывания дробной части. Тест-объект включает в себя шесть тестовых элементов для контроля качества передачи высоких пространственных частот изображения (рис. 3).

Рис. 2. Общий вид тест-объекта

1

Каждый из них включает в себя два поля с группами чёрных и белых линий. Верхнее поле содержит пять горизонтальных и пять вертикальных групп линий, разделённых промежутками равной ширины. Группы линий расположены под прямым углом друг к другу и имеют толщину от одного до пяти пикселей. Каждая линия имеет длину 48 пикселей. Промежутки между горизонтальными группами линий составляют 10 пикселей. Расстояние от последней горизонтальной линии до группы вертикальных линий составляет 27 пикселей.

Нижнее поле содержит пять строк вертикальных линий толщиной в 1 пиксель, разделённых промежутками в 1, 2, 3, 4 и 5 белых пикселей соответственно. Длинна каждого штриха составляет 48 пикселей. Первая строка содержит 180 штрихов, вторая — 120, третья — 90, четвёртая — 72 и пятая — 60.

Рис. 3. Тестовый элемент для контроля качества передачи высоких пространственных частот

Левый верхний угол наименьшей группы линий каждого тестового элемента должен быть расположен так, как указано в табл. 1.

Таблица 1

Расположение тестовых элементов на решётке

Элемент Верхнее поле Нижнее поле

Строка Столбец Строка Столбец

Верхний левый 1 1 4 1

Верхний правый 1 120 4 120

Центральный левый 27 48 30 48

Центральный правый 27 73 30 73

Нижний левый 55 1 58 1

Нижний правый 55 120 58 120

Одна или более групп линий тестового элемента могут быть неразличимыми в зависимости от настроек СОМ-системы, точности фокусировки и степени наложения точек. Система может отображать их размыто, они будут казаться одной точкой, отдалённо напоминающей линию. Наименьший элемент, различимый человеческим глазом при помощи микроскопа, может использоваться для определения произошедших в работе системы изменений.

Тест-объект содержит четыре шкалы — две горизонтальных и две вертикальных, содержащих каждая по 9 полей, закрашенных оттенками серого тона различной яркости.

Уровни яркости должны изменяться так, как показано в табл. 2.

Таблица 2

Уровни яркости полей серого тона

Горизонтальная шкала слева направо)

Поле 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Нижняя 255 224 192 160 128 96 64 32 0

Верхний левый угол шкалы соответствует ячейке в строке 55 и столбце 16. Каждое поле шкалы имеет размеры 8 х 11 ячеек (8 по вертикали, 11 по горизонтали), при этом общие размеры шкалы составляют 8 х 99 ячеек.

Область текста для проверки разборчивости символов включает три поля, содержащих по 5 строк символов в верхнем и нижнем регистрах, разделённых пробелами «Е Ф Н И Ж е ф н и ж». Символы выбраны по соображениям наличия округлых элементов, а также вертикальных, горизонтальных и диагональных штрихов.

Размеры символов выбираются в соответствии с ГОСТ 2.304-81 и изменяются в порядке убывания по строкам сверху вниз 10, 7, 5, 3.5 и 2.5 мм.

Поля области текста выводятся по координатам (ячейка, соответствующая левому верхнему углу поля):

— первое поле: строка 17, столбец 20;

— второе поле: строка 17, столбец 90.

Область альтернативного текста содержит символы «1-7 3-8 6-9 6-Б О-С 4-Ч 3-Э» и размещается в строке 17, столбце 47.

В качестве шрифта для вывода текста рекомендуется использовать шрифт, определённый в ГОСТ 2.304-81.

Измерительная шкала представляет собой горизонтальную линию, начинающуюся в ячейке со строкой 12 и столбцом 15. Длина линии выби-

рается таким образом, чтобы на исходном документе иметь размер 12 дюймов (304,8 мм). При уменьшении с кратностью 48 длина линии на микрофильме должна составить 6,35 мм.

Для других кратностей на измерительной шкале сделаны соответствующие отметки, расположение которых выбирается таким образом, чтобы на соответствующей кратности расстояние от начала шкалы до отметки на микрофильме также составляло 6,35 мм.

Отметки соответствуют кратностям 21, 14.8, 10.5 и 7.4.

Область в строке 43 с 30 по 100 столбец необходимо оставить для идентификационной информации.

В рамках работ, проводимых ФГУП «НИИ репрографии» (г. Тула), разработано программное обеспечение, реализующее генерацию изображений тест-объекта предложенной структуры. Изображения сохраняются в графическом формате BMP. Допускается генерация тест-объектов формата А1, А2 или А3.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 10-01-97502).

Список литературы

1. Гаврилин А.П., Котов В.В. Технология гибридного аналого-цифрового цветного микрофильмирования // Современные информационные технологии, методы и средства создания и использования Российского страхового фонда документации: материалы III Общероссийской научно-практической конференции. 14-15 ноября 2006 г. М.: Изд-во «Академия Естествознания», 2007. С. 129-141.

S.N. Kleschar, N.A. Kotova

MICROGRAPHIC INFORMATION MEASUREMENT SYSTEM QUALITY ESTIMATION

The structure and parameters of test-object that is intended for quality estimation of microfilms formed by COM-systems is offered.

Key words: information measurement system, microfilming, test-object.

Получено 07.03.12