CC BY
45
УДК 535.41
И.Х. Белоус, М.С. Комбаров, М.М. Кузнецов, М.Ф. Носков СГГ А, Новосибирск
ВЫДЕЛЕНИЕ МАЛОКОНТРАСТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ФОТОГРАФИЧЕСКИХ СНИМКАХ
В ряде случаев возникает необходимость усиления малоконтрастных участков фотографических изображений - технических и медицинских рентгенограмм, поиске слабосветящихся объектов на астрономических снимках, анализе фотографий быстропротекающих процессов. Применение цифровых методов обработки не всегда приводит к ожидаемому результату. Так, например, разрешающая способность по полю цифровых
фотоприемников значительно уступает даже среднему по качеству
фотоматериалу.
Самым простым методом усиления слабого фотоснимка является обработка негатива в каком-либо радиоактивном растворе, в результате чего микрокристаллы серебра связываются с радиоактивными изотопами. Такой слой копируют контактным способом на рентгеночувствительную
фотоэмульсию, в результате чего контраст снимка повышается примерно на порядок [1]. Очевидным недостатком данного метода является необходимость применения радиоактивных растворов. В настоящее время данный способ вытеснен другими.
В работе [2] показана возможность цветного псевдокодирования фотоснимков, но этот способ, к сожалению, применим только к фотоснимкам с периодической структурой, например, муаровым или интерференционным полосам.
В настоящей работе рассматриваются практические вопросы применения разработанного ранее [3, 4, 5] метода, позволяющего повысить контрастную чувствительность и динамический диапазон примерно на порядок за счет анализа фотоснимка одновременно в проходящем и рассеянном свете.
Пропущенный экспонированным и проявленным фотослоем свет содержит две основные компоненты: регулярную составляющую,
сохранившую свое первоначальное направление распространение и когерентность, и диффузную составляющую, потерявшую первоначальное направление распространения и когерентность. Отметим, что свойства диффузной составляющей в очень большой степени зависят от размеров и формы микрокристаллов серебра, то есть от паспортной зернистости фотослоя, типа проявителя, его температуры, концентрации и времени проявления. Варьируя перечисленные параметры, можно получать фотослои с заданной зернистостью, и, соответственно, регулировать соотношение между регулярной и диффузной составляющей.
Каждый фотоснимок представляет собой чередование относительно светлых и относительно темных участков, разделенных переходными слоями
серого оттенка. Сквозь самые светлые, практически не экспонированные участки проходит свет с преимущественно регулярной структурой, сквозь самые темные участки не проходит никакой свет. Следовательно, диффузное рассеяние той или иной интенсивности будет происходить только на участках перехода от сильно экспонированного к слабо экспонированному участку изображения, то есть на границах изображения, которые мы и хотим выделить.
Устройство для реализации предложенного способа включает в себя объектив наблюдательной оптической системы, анализируемую интерференционную картину и источник коллимированного излучения. Угол, под которым свет должен попадать на интерферограмму, должен лежать в интервале углов от р до а + р. Под углом а в данной работе понимают предельный угол рассеивания света интерферограммой, под углом р - передний апертурный угол анализирующей оптической системы. Очевидно, что рассматриваемый метод будет работать только тогда, когда эмульсия относительно крупнозерниста, т. е. предельный угол диффузного рассеивания больше переднего апертурного угла. В работах [4, 5, 6] в качестве регистрирующего слоя использовался фотослой Микрат-300 с разрешающей способностью 300 линий на миллиметр, размер микрокристаллов серебра колеблется в интервале от 1 до 3 мкм.
Исходная и продифференцированная интерферограммы представлены на рис. 1.
Если же полученное изображение осветить двумя дополнительными цветами, например, красным и синим, причем одним из цветов, например, синим, по нормали к снимку, а другим цветом -красным - наклонно, в интервале углов от р до а + р, то получится псевдоцветное изображение, а именно - совершенно прозрачные участки фотопленки приобретут синюю окраску, самые темные ( но не черные ) будут наблюдаться в рассеянном свете и казаться наблюдателю красными, а серые участки фотослоя приобретут зеленый цвет.
За счет того, что чувствительность и глаза, и любого другого фотоприемника к изменениям цвета на 1 -2 порядка выше, чем к изменениям интенсивности серого цвета, повышается информационное содержание фотоснимка - а более конкретно - становятся видимыми мельчайшие полутона, которые ни глаз, ни денситометр не замечал на исходном чернобелом снимке.
Еще больший эффект достигается, если освещение дополнительными цветами производить со сдвижкой во времени, а именно - в противофазе. Данный эффект, по-видимому, объясняется тем, что чувствительность глаза к мерцаниям на порядок выше, чем к плавным изменениям интенсивности.
Авторы данной работы использовал для освещения фотоснимка стандартный набор цветного оптического стекла размером 40*40 мм. В качестве синего стекла использовались стекла СЗС-20, СЗС-21 и СЗС-22, в качестве красных стекол марки КС-10, КС-11, КС-12 и КС-13. Каждое синее
стекло использовалось в паре со всеми красными стеклами, всего было перебрано 12 вариантов.
К фотоснимкам, имевшимися в распоряжении авторов, лучше всего подошли комбинация светофильтров СЗС-22 и КС-11. Необходимо отметить, что интенсивность прямого, регулярного пучка в несколько раз превышает интенсивность пучка рассеянного. Для успешного смешения цветов, т. е. получения зеленого цвета для участков средней интенсивности, необходимо в несколько раз ослаблять прямой пучок. Это достигалось введением в него дополнительного нейтрального светофильтра марок НС-1, НС-2, НС-3 все из того же набора оптического цветного стекла. Для каждого из фотоснимков для оптимального цветового контраста плотность нейтрального стекла подбиралась экспериментально.
К сожалению, авторы не могут в данном докладе представить цветные интерферограммы.
а
б
Рис. 1. Исходная интерференционная картина (а) и обработанная интерференционная картина (б)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Русов В.Д. и др. ЖТФ. О возможности повышения контраста фотоснимка при обработке негатива в радиоактивном растворе. ЖТФ, 1989. Т. 59. Вып. 7. с. 181 - 183.
2. Ляликов А.М. Цветовое кодирование изображений деформированных зон диффузно рассеивающих поверхностей при оптической обработке снимков спроецированных полос. ЖТФ, Т. 68. Вып. 11. с. 102 - 105.
3. А. с. № 1651096. Носков М.Ф., Скоков И.В., Соснов А.Н., Трифонов Е.Е. Способ интерференционного измерения формы поверхности прецизионных оптических деталей. Опубл. 23.05091, Бюл. № 19.
4. Патент РФ № 2166730. Носков М.Ф. Способ интерференционного измерения формы поверхности оптических деталей. Опубл. 10.05.2001 Бюл. № 13.
5. Патент РФ. № 2224982. Носков М.Ф. Способ интерференционного измерения формы поверхности оптических деталей. Опубл. 27.02.2004 Бюл. № 6.
© И.Х. Белоус, М.С. Комбаров, М.М. Кузнецов, М.Ф. Носков, 2006
