Критерий качества изображения

Рассмотрим более подробно числовые критерии качества изображения, основанные на функции рассеяния системы. Если в плоскости выходного зрачка известен эйконал сферической волны, сформированной системой, то распределение интенсив- [c.83]

КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ лучевой ДИАГРАММЫ РАССЕЯНИЯ [c.91]

АНАЛИЗ корреляционной статистики числовых КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ [c.99]

Отметим, что такой критерий качества изображения, как дифракционная эффективность, с изменением модового состава излучения практи- [c.99]

Зависимость частных количественных критериев качества изображения от характеристик основных элементов системы голографического кинематографа (кинопленок, оптики, механизмов аппаратуры, осветительных устройств и источников света, экранов) весьма существенно отличается от зависимости критериев качества в обычных системах кинематографа. [c.221]

Значение нормированного критерия качества изображения по резкости, определяемого формулой (11.167), может быть приближенно определено с помощью следующих соотношений [c.223]

Критерии качества изображения и допуски на оптические системы [c.403]

КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ [c.420]

После некоторого затишья в развитии теории структуры изображения, даваемого оптическими системами, ПОД давлением нужд практики внимание многих ученых ВНОВЬ обратилось к этому вопросу. Исследования в этом направлении дают возможность глубже понять процесс формирования дифракционного изображения и в результате оценить предельные возможности оптики и указать пути дальнейшего усовершенствования оптических приборов. Но оптические приборы работают всегда в сочетании с теми или другими приемниками (глаз, светочувствительный слой фотопластинки, фотоэлемента, катода электрооптического преобразователя и т. д.). В связи с этим представляет большой интерес вопрос о взаимодействии света с приемником и выбор критерия качества изображения, пригодного для характеристики как оптической системы, так и приемника. Желательно, чтобы качество изображения на приемнике всегда можно было оценить, зная в отдельности качество изображения, создаваемого оптической системой, и характеристику приемника. Таким критерием долгое время служило понятие разрешающей способности, но практика показала, что этот критерий не удовлетворяет нуждам практики. Его пришлось значительно усовершенствовать, что оказалось возможным благодаря, с одной стороны, некоторым успехам прикладной математики, а с другой, выбору определенного типа тест-объектов (в виде мир с периодической структурой). [c.5]

Получив на основании тригонометрического расчета хода лучей численные значения аберраций системы после перехода к конечным толщинам линз, вычислитель должен оценить, насколько полученные значения допустимы н какие изменения системы должны быть сделаны для получения удовлетворительных результатов. Решение этого вопроса представляет настолько серьезные затруднения, что до снх пор нельзя встретить в литературе ни одной статьи, где этот вопрос рассматривался бы с более или меиее общей точки зрения существует несколько в достаточной степени произвольных критериев качества изображения, причем большинство из них применимо только в частных случаях. Откладывая [c.371]

Кроме того, нужно помнить, что число, характеризующее изменение каждой аберрации, само по себе еще ничего не говорит об ухудшении качества изображения, так как это изменение в некоторых случаях может быть компенсировано каким-нибудь простым способом. В качестве примера рассмотрим сферическую аберрацию. Пусть прн изменении некоторого параметра х поперечная сферическая аберрация иа краю апертуры изменилась на А6 . Однако сама по себе эта величина не определяет ухудшения качества изображения, так как смещением плоскости установки можно добиться возвращения к расчетной величине аберрации. Для других зон зрачка, как правило, поперечная аберрация становится иной и изменение качества все же происходит, но оно значительно меньше, чем можно было бы ожидать иа основании величины изменения Дб . Аналогичные соображения могут быть выдвинуты и в отношении других аберраций, например дисторсии, которая выбором надлежащего значения фокусного расстояния (нли увеличения) может быть уменьшена в несколько раз (в четыре раза в случае дисторсии третьего порядка). Поэтому во избежание возможных недоразумений рационально в качестве критерия качества изображения брать такой, как ЧКХ, соответствующая определенной частоте при расчете ЧКХ должно быть принято во внимание и смещение плоскости установки. К сожалению, это требует весьма сложных вычислений и даже прн наличии ЭВМ не всегда возможно. [c.499]

Еще со времен Релея и Аббе наиболее распространенным критерием качества изображения считалась разрешающая способность (нли сила) оптической системы она выражалась числом линий на миллиметр, еще разрешаемых глазом, в изображении периодической структуры типа миры Фуко. Одиако определение этой величины иа основании расчета хода лучей представляет серьезные затруднения, вызываемые недостаточностью сведений о свойствах приемника, и не всегда приводит к однозначным результатам при этом оно требует громоздких вычислений, особенно в тех случаях, когда приходится принимать во внимание [c.596]

Критерием качества изображения в некоторой области 5, ограниченной контуром / (у, г) = О, является функция Д, представляющая суммы квадратов указанных отступлений, а именно [c.658]

Критерий Штреля (определительная яркость). Очень важный критерий качества изображения на основе волновой оптики ввел Штрель в начале века. Этот критерий — число Штреля — применяется к изображению светящейся точки и определяется как отношение максимума интенсивности аберрационного изображения точки в плоскости приема световой энергии к максимуму интенсивности безаберрационного изображения точки в оптимальной плоскости установки. Если ограничиться изображением лежащей на оптической оси системы светящейся точки, то можно сказать, что число Штреля дает отношение интенсивности в центре дифракционного кружка аберрационного объектива к соответствующей интенсивности такого же объектива, имеющего идеальную коррекцию. [c.54]

Вопросы вычисления ЧКХ и оценки ее как критерия качества изображения достаточно подробно освещены в литературе разработана программа для вычисления ЧКХ с помощью ЭВМ [20—24, 37, 44, 65—67, 1061. [c.59]

Так как целью конструктора является получение наилучшего качества изображения, а целью оптимизации — нахождение минимума оценочной функции (5.7), необходимо, чтобы эти две цели соответствовали друг другу. Основное требование состоит в подборе таких оптимизируемых функций, сумма квадратов которых как можно лучше коррелировала бы с критерием качества изображения (требование адекватности). [c.202]

При таком выборе более или менее выполняются условия простоты и экономичности, но оценочная функция не имеет связи с критериями качества изображения и служит только гидом процесса оптимизации, т. е. первое и наиболее важное требование адекватности не соблюдается. Именно этим объясняется иногда встречающееся у оптиков скептическое отношение к понятию оценочной функции при оптимизации вообще. [c.203]

Во-первых, использовать в качестве оценочной функции непосредственно критерий качества изображения. Из работ [10, 21] известно, что наиболее обоснованным критерием является интеграл от квадрата модуля ОПФ, в соответствии со следующей формулой [c.204]

Таким образом, оптимизируемые функции для данной точки предмета есть значения вещественной и мнимой частей ОПФ на различных пространственных частотах V/ с весами Ф (V/). Для всей системы оптимизируемые функции составляются из функций отдельных точек предмета с учетом весов этих точек. Заметим, что в процессе оптимизации необходимо искать в этом случае не минимум, а максимум системы оптимизируемых функций, что несущественно меняет аппарат оптимизации. Такие функции использованы в некоторых программах, описанных в работе [50], и привлекают своим полным соответствием критерию качества изображения, т. е. соблюдением требования адекватности. Однако требования экономичности здесь совершенно не выполняются, так как вычисление ОПФ, как мы видели в гл. 4, требует гигантского количества операций. Кроме того, ОПФ гораздо более нелинейно зависит от параметров р, с1, п, чем аберрации. [c.204]

Ввиду взаимосвязанности отмеченных выше характеристик выработка единого для всех радиационно-оптических преобразователей критерия их качества представляет значительные трудности. Несмотря на обширную литературу по этому вопросу, общепринятой точки зрения до сих пор нет. Кроме указанных характеристик в литературе часто используют дополняющие друг друга критерии качества радиационных изображений [c.359]

Глава 3 КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИ РАСЧЕТЕ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ [c.80]

Качество объектива, т. е. системы, формирующей изображение, оценивают, естественно, по качеству этого изображения. Последний термин можно трактовать по-разному. В более широком смысле под качеством изображения понимают совокупность параметров, характеризующих изображение какого-либо протяженного объекта. При такой трактовке на качество изображения помимо оптической системы влияет большое количество других факторов способ освещения, условия регистрации или наблюдения изображения, наконец, структура изображаемого объекта. Если же необходимо охарактеризовать качество оптической системы как таковой, прежде всего с точки зрения ее аберрационных свойств, рассматривают изображение точечного источника (импульсный отклик). В этом случае также принимают во внимание условия эксплуатации системы. При оценке качества точечного изображения учитывают, например, способ регистрации изображения. Однако влияние этого и подобных факторов минимально и сводится в основном к отбору критериев, по которым производить оценку наиболее целесообразно. [c.81]

Точечное изображение так же, как и протяженное, характеризуют рядом параметров, которым соответствуют различные числовые критерии, используемые для оценки качества. К этим критериям предъявляют в основном два требования достоверность и минимальная трудоемкость. Первое требование не нуждается в пояснениях, а под вторым понимают объем вычислений, необходимый для получения данного критерия. Трудоемкость приобретает особое значение при оптимизации системы, когда необходимо в той или иной форме перебрать большое количество вариантов построения системы, вычисляя критерий качества для каждого из них. [c.81]

К числовым критериям качества, получаемым на основе ОПФ, относят разрешающую способность [30], эквивалентную полосу пропускания [42], нормированную площадь под кривой ЧКХ [42], среднее значение ЧКХ в заданном интервале пространственных частот [51]. К числовым критериям на основе функции рассеяния относят интенсивность света в дифракционном фокусе [7], интенсивность Штреля [7], размер центрального кружка импульсного отклика, в котором сосредоточена определенная часть световой энергии изображения [42], и др. [c.82]

Числовые критерии, Связанные с ОПФ, эффективны при оценке качества фотографических, телевизионных и им подобных объективов, у которых, как правило, значительны остаточные аберрации (для сравнения отметим, что интенсивность Штреля, например, использовать в этом случае нельзя). В изображении, формируемом этими объективами для визуального восприятия, детали различного размера передаются с разным контрастом, а регистрация изображения на светочувствительном материале носит линейный характер, сохраняющий указанную разницу контрастов. В связи с этим знание того, с какими амплитудными и фазовыми искажениями передаются различные пространственные частоты, позволяет наиболее достоверно анализировать качество изображения. [c.83]

Иной подход необходим при оценке качества изображения, формируемого, например, объективами для фотолитографии, в настоящее время наиболее совершенными из проекционных объектов [16, 17]. В этом случае изображение, используемое в технологических целях, регистрируют на светочувствительном слое с резко нелинейными свойствами [43], что обеспечивает одинаковый контраст передачи деталей любого/ размера, вплоть до предельного для данного объектива все искажения заключаются в отклонении размеров деталей изо ажения от номинала. В этом случае нецелесообразно использовать критерии на основе ОПФ, которая имеет смысл только для линейного процесса регистрации изображения. Кроме того, фотолитографические объективы с низким уровнем остаточных аберраций формируют изображение, очень близкое к дифракционно-ограниченному, что также затрудняет оценку его качества по ОПФ системы. Известно, что вблизи предельных пространственных частот ОПФ слабо зависит от аберраций [30], тем более она не информативна в условиях их практического отсутствия. [c.83]

При отсутствии аберраций доля энергии, приходящаяся на центральный кружок дифракционного изображения с радиусом б, равна 84 %. В остальных случаях она, естественно, меньше. Установим минимально допустимое значение (б), при котором изображение еще можно считать практически не отличимым от дифракционно-ограниченного, опираясь на общепринятую оценку качества изображения при наличии у системы только сферической аберрации третьего порядка. В соответствии с правилом Рэлея изображение практически не отличается от идеального, если сферическая аберрация системы в пределах зрачка не превышает четверти длины волны [61]. Расчет показывает, что в этом случае в пределах диска Эйри сконцентрировано 73 % всей энергии дифракционного изображения точки Е Ь) = (),12, примем в качестве граничного значения критерия концентрации энергии для систем с низким уровнем остаточных аберраций. Несмотря на достаточную условность, это значение, по мнению авторов, вполне обосновано и разумно. В данном случае имеются все основания распространить граничное значение критерия, полученное (или выбранное) для одного вида аберрационных искажений, на все остальные их виды, поскольку совершенно ясно, что одна и та же степень концентрации энергии в диске Эйри обеспечивает практически одинаковые условия регистрации изображения (особенно на нелинейной среде) независимо от характера аберраций. Инвариантность критерия концентрации энергии в диске Эйри относительно вида аберрационных искажений придает ему наибольшую достоверность по сравнению со всеми другими числовыми критериями. [c.85]

Существенный недостаток, ограничивающий возможности использования критерия (S),— значительная трудоемкость его вычисления. Действительно, даже если вид функции Фл(р, 6) известен, получение критерия Е 8) требует вычисления четырехкратного интеграла, как это следует из выражений (3.3), (3.4). Кроме того, при оптимизации оптических систем непосредственный результат расчета — направляющие косинусы лучей в выходном зрачке системы, т. е. не функция Фл(р, 0), а ее производные, и объем вычислений еще больше возрастает. Конечно, время, необходимое для получения Е 8) на современных быстродействующих ЭВМ, ничтожно (доли секунды), однако, когда эту операцию приходится повторять многократно, она выливается в часы машинного времени, что делает критерий концентрации энергии неприемлемым. Совершенно ясно, что для решения задач оптимизации оптических систем необходим менее трудоемкий, но достаточно хорошо коррелирующий с Е(8) критерий оценки качества изображения. [c.86]

Из последнего выражения ясно, что в условиях малых аберраций дифракционным фокусом будет точка, для которой среднеквадратичная деформация фронта минимальна. При этом дифракционный фокус не только не совпадает с точкой гауссова изображения, но может лежать и в другой плоскости. Однако для объективов, которые проецируют изображение на плоскую поверхность, нельзя оценивать его качество вне этой поверхности и необходимо рассматривать максимальную интенсивность дифракционного изображения в определенной плоскости (например, в плоскости гауссова изображения, хотя это и не обязательно). Нормированная максимальная интенсивность в определенной плоскости представляет собой широко используемый критерий — фактор четкости по Штрелю или интенсивность Штреля [7]. Принято считать, что качество изображения удовлетворительно, если интенсивность Штреля D 0,8, что следует все из того же случая сферической аберрации третьего порядка, рассмотренного Рэлеем. [c.87]

В выражениях (3.7)—(3.12) фигурируют такие величины, как длина волны, радиус выходного зрачка оптической системы, расстояние между плоскостями выходного зрачка системы и гауссова изображения. Для того чтобы иметь возможность сравнивать между собой оценки качества изображения по различные критериям (что необходимо в п. 3.3), перейдем в этих выражениях к оптическим единицам, т. е. введем следующие нормированные величины [c.89]

Ранее было показано, что критерий концентрации энергии в пределах диска Эйри Е(8) позволяет достоверно оценить качество изображения в оптической системе. Однако большой объем вычислений критерия концентрации энергии не позволяет применить его, например, при численной оптимизации оптических систем методом расчета хода лучей. С другой стороны, наименее трудоемки при расчете хода лучей через систему лучевые критерии (3.14). Задача состоит в том, чтобы выяснить, насколько оценка качества изображения по лучевым критериям соответствует оценке по концентрации энергии, а также найти значения лучевых критериев, наиболее точно соответствующие граничному значений (6)= 0,73 при различных видах аберрационных иска ений. Для решения этих вопросов рассмотрим корреляционную статистику критериев качества. [c.99]

В рассматриваемом случае исследовались критерий концентрации энергии в диске Эйри Е(8), интенсивность Штреля D и лучевые критерии Qs, Q4. Лучевые критерии Qi, Q2 не рассматривались, поскольку уже вычисление различных критериев для отдельных типов аберраций показало, что Qi, Q2 плохо коррелируют с Е 8). Действительно, относительный разброс значений D, Qs, и Qi для отдельных аберраций, входящих в формулу (3.8) при в (8) = 0,73, составил 17, 18 и 20%, тогда как для Qi и Qг — 47 и 66%. Критерии вычислялись в нормированном виде относительно дифракционного фокуса в плоскости изображения [ (6), D] или центра тяжести диаграммы рассеяния (Q3, Qi). Случайным образом формировался набор нормированных обоб- щенных аберрационных коэффициентов — Ls. Коэффициент дисторсии Гд, которая сама по себе не влияет на качество изображения, вычислялся по — 8 с помощью соответствующих выражений (см. пп. 3.1, 3.2) таким образом, чтобы дифракционный фокус или центр тяжести находился в точке гауссова изображения. [c.99]

Значения критерия качества изображения и примерная визуальная оценка качества этого киноизобрал<ения приведены в табл. 18. [c.221]

Обычно для предохранения от внешней засветки экран защищают тезырьком. Критерием качества изображения при наличии внешней засветки служит относительная величина Q= a gB b. Величины коэффициентов а и 6 приведены в табл. 1. [c.685]

Все сказанное справедливо для идеальных оптич. систем. Наличие аберраций и несовершенство изготовления ухудшают картину изображения точки, увеличивают размеры дифракционного пятна и уменьшают значение Р. с. Поэтому Р. с. служит критерием качества изображения. Разработан ряд тест-объектов, рассматривание к-рых через испытуемую оптич. систему (или фотографирование) даст возможность получить оценку ее качества. Р. с. зависит от положения тест-объекта относительно оси и обычно ухудпгается при удалении объекта от оси, что объясняется появлением таких аберраций наклонных пучков, как кома, астигматизм, кривизна поля и хроматич. разность увеличения. Р. с. также зависит от контраста объекта относительно фона. При максимальном конт-)асте (яркий объект на совершенно темном фоне) [c.328]

Одним из наиболее распространенных является критерий качества изображения, основанный на оценке отличия фактического распределения световой эиергни в изображении от идеального. Пусть О (у, г) — распределение яркостей на объекте I (Ру, 3г) — распределение освещенности иа изображении. При идеальной оптической системе и отсутствии дифракции соблюдается точно равенство [c.658]

Эта функция обладает рядом преимуществ по сравнению с другими сущестиующпмн критериями качества изображения. Она дает более полную имформацию, чем разрешающая способность изображения. С помои ью ЧКХ можно по результатам расчета оптической системы быстро и точно предсказать, как будет эта система изображать любой объект периодической структуры, и определить падение контраста в изображении-этих структур. Когда [c.58]

При отсутствии аберраций, как это следует из (3.16), лучевые критерии Q, = Qz = О, Q3 = Q4 = 1. Чтобы установить граничные значения этих критериев, гарантирующие высокое качество изображения, можно было бы опять воспользоваться как эталоном установивщейся оценкой качества изображения для сферической аберрации третьего порядка, но такой подход не обеспечивает достоверности оценки при других видах искажений. Для лучевых критериев нет никаких оснований полагать, что граничные значения, установленные по сферической аберрации, можно считать универсальными, поэтому целесообразно принять за граничные такие значения Q — Q4, которые для произвольного вида аберраций с определенной вероятностью обеспечили бы концентрацию энергии (6) 0,73. Указанные значения лучевых критериев можно найти, изучив корреляционную статистику Qi — Q4 и критерия концентрации энергии (см. п. 3.3). [c.96]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...