СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
Университет ИТМО, кафедра систем и технологий техногенной безопасности;; аспирант
Мальцева Н. К.
Университет ИТМО, кафедра оптико-электронных приборов и систем;
Ильинский А. В.
ГОИ им. С. И. Вавилова; ст. научный сотрудник
Читать статью полностью
Аннотация. Рассматривается такая динамично развивающаяся область робототехники, как системы машинного зрения, позволяющие производственным и контролирующим киберфизическим системам обеспечить возможность обнаружения, визуализации, отслеживания и распознавания объектов. Использование подобных систем с современными алгоритмами обработки изображения позволяет переложить часть рутинных обязанностей оператора на робототехническую систему, в соответствии с парадигмой индустрии 4.0. Важным свойством системы машинного зрения является разрешающая способность, которую можно оценить при помощи различных параметров и характеристик. Представлен сравнительный анализ существующих методов измерения разрешающей способности оптоэлектронных систем и определены их преимущества и недостатки.
Ключевые слова: разрешающая способность, машинное время, киберфизические системы, телевизионные системы, функция передачи модуляции, качество изображения
Список литературы:
Список литературы:
- Kang J., Hao Q., Cheng X. Measurement and comparison of one-and two-dimensional modulation transfer function of optical imaging systems based on the random target method // Optical Engineering. 2014. Vol. 53, N 10. P. 104105—104105.
- Krivosheev M. I. Basics Of Television Measurements. Moscow: Radio and Communications, 1989.
- Wang F., Cao F., Bai T., Cao N., Liu C., Deng G. Experimental measurement of modulation transfer function of a retina-like sensor // Optical Engineering. 2014. Vol. 53, N 11. P. 113106—113106.
- Wang F., Cao F., Bai T., Su Y. Optimization of retina-like sensor parameters based on visual task requirements // Optical Engineering. 2013. Vol. 52, N 4. P. 043206—043206.
- Drynkin V. N., Falkov E. J. Determination of spatial resolution for airborne video systems // Photonics for Industrial Applications: Intern. Soc. for Optics and Photonics, 1994. P. 349—356.
- Boreman G. D., Yang S. Modulation transfer function measurement using three-and four-bar targets // Applied Optics. 1995. Vol. 34, N 34. P. 8050—8052.
- Kulikov A. N. Actual resolution of a television camera // Special Equipment. 2002. N 2. P. 20—26.
- How to Measure MTF and Other Properties of Lenses. Wakefield, MA, USA: Optikos Corporation, 1999. 64 p.
- Boreman G. D. Modulation Transfer Function in Optical and Electro-Optical Systems. Bellingham, WA: SPIE Press, 2001.
- Daniels A., Boreman G. D., Ducharme A. D., Sapir E. Random transparency targets for modulation transfer function measurement in the visible and infrared regions // Optical Engineering. 1995. Vol. 34, N 3. P. 860—868.
- Daniels A., Boreman G. D., Ducharme A. D., Sapir E. Random targets for modulation transfer function testing // Optical Engineering and Photonics in Aerospace Sensing: Intern. Soc. for Optics and Photonics, 1993. P. 184—192.
- Zhang X., Sha D. Modulation transfer function evaluation of charge-coupled-device camera system based on liquidcrystal display random targets // Photonics Asia 2004: Intern. Soc. for Optics and Photonics, 2005. P. 1014—1021.
- Levy E., Peles D., Opher-Lipson M., Lipson S. G. Modulation transfer function of a lens measured with a random target method // Applied Optics. 1999. Vol. 38, N 4. P. 679—683.
- Marom E., Milgrom B., Konforti N. Two-dimensional modulation transfer function: a new perspective // Applied Optics. 2010. Vol. 49, N 35. P. 6749—6755.
- Haim H., Konforti N., Marom E. Optical imaging systems analyzed with a 2D template // Applied Optics. 2012. Vol. 51, N 14. P. 2739—2746.
- Haim H., Konforti N., Marom E. Performance of imaging systems analyzed with two-dimensional target // Applied Optics. 2012. Vol. 51, N 25. P. 5966—5972.
- Beeckman J., Neyts K., Vanbrabant P. J. Liquid-crystal photonic applications // Optical Engineering. 2011. Vol. 50, N 8. P. 081202—081202—17.
- Fernández-Oliveras A., Pozo A. M., Rubiño M. Comparison of spectacle-lens optical quality by modulation transfer function measurements based on random-dot patterns // Optical Engineering. 2010. Vol. 49, N 8. P. 083603—083603—6.
- Tarlykov V. A. Coherent Optics: The Manual for the Course “The Coherent Optics”. SPb: SPbSU ITMO, 2011. P. 168.
- Boreman G. D., Centore A. B., Sun Y. Generation of laser speckle with an integrating sphere // Optical Engineering. 1990. Vol. 29, N 4. P. 339—342.
- Boreman G., Dereniak E. Method for measuring modulation transfer function of charge-coupled devices using laser speckle // Optical Engineering. 1986. Vol. 25, N 1. P. 250148—250148.
- Sensiper M., Boreman G. D., Ducharme A. D., Snyder D. R. Modulation transfer function testing of detector arrays using narrow-band laser speckle // Optical Engineering. 1993. Vol. 32, N 2. P. 395—400.
- Liu M., Zhen W., Liang Y., Yu M., He P. A., Cheng C. Modulation transfer function measuring of charge-coupled devices using laser speckle // Photonics China'96: Intern. Soc. for Optics and Photonics, 1996. P. 603—610.
- Pozo A. M., Rubiño M. Comparative analysis of techniques for measuring the modulation transfer functions of chargecoupled devices based on the generation of laser speckle // Applied Optics. 2005. Vol. 44, N 9. P. 1543—1547.
- Chen X., George N., Agranov G., Liu C., Gravelle B. Sensor modulation transfer function measurement using bandlimited laser speckle // Optics Express. 2008. Vol. 16, N 24. P. 20047—20059.
- Backman S., Makynen A., Kolehmainen T., Ojala K. Random target method for fast MTF inspection // Optics Express. 2004. Vol. 12, N 12. P. 2610—2615.
- Pozo A., Ferrero A., Rubiño M., Campos J., Pons A. Improvements for determining the modulation transfer function of charge-coupled devices by the speckle method // Optics Express. 2006. Vol. 14, N 13. P. 5928—5936.
- Pozo A. M., Rubiño M., Castro J. J., Salas C., Pérez-Ocón F. Measuring the image quality of digital-camera sensors by a ping-pong ball // 12th Education and Training in Optics and Photonics: Proc. Conf. Intern. Soc. for Optics and Photonics, 2014. P. 92892R—92892R—8.
- Kwon J. H., Rhee H. G., Ghim Y. S., Lee Y. W. Performance evaluation of MTF peak detection methods by a statistical analysis for phone camera modules // J. of the Optical Society of Korea. 2016. Vol. 20, N 1. P. 150—155.
- Nuzhin V., Solk S., Nuzhin A. Measuring the modulation transfer functions of objectives by means of CCD array photodetectors // J. of Optical Technology. 2008. Vol. 75, N 2. P. 111—113.
- Estribeau M., Magnan P. Fast MTF measurement of CMOS imagers using ISO 12333 slanted-edge methodology // Optical Systems Design: Intern. Soc. for Optics and Photonics, 2004. P. 243—252.
- ISO 12233: 2000. Photography-Electronic Still Picture Cameras-Resolution Measurements. International Organization for Standardization, 2000.
- Vlasyuk I. V. Control method of the spatial characteristics of television cameras // Metrology and Measuring Equipment in Communications. 2005. N 6. P. 13—16.
- Fujita H., Tsai D.-Y., Itoh T., Morishita J., Ueda K., Ohtsuka A. A simple method for determining the modulation transfer function in digital radiography // Medical Imaging, IEEE Transact. 1992. Vol. 11, N 1. P. 34—39.
- Buhr E., Günther-Kohfahl S., Neitzel U. Simple method for modulation transfer function determination of digital imaging detectors from edge images // Medical Imaging 2003: Intern. Soc. for Optics and Photonics, 2003. P. 877—884.
- Ivashkov D. V., Batranin A. V., Mamyrbaev T. A. The method of measurement of modulation transfer function before the the sampling stage and its check at Phoenix Nanotom tomograph // Information Technologies of Nondestructive Testing: Collection of scientific works of the Russian school; Conference with international participation, Tomsk, 27—30 Oct. 2015, Tomsk, 2015. P. 259—265.
- Gundy S., Van der Putten W., Shearer A., Buckton D., Ryder A. G. Determination of the modulation transfer function for a time-gated fluorescence imaging system // J. of Biomedical Optics. 2004. Vol. 9, N 6. P. 1206—1213.
- Iureva R. A., Raskin E. O., Komarov I. I., Maltseva N. K., Fedosovsky M. E. Industrial robot's vision systems // Proc.: Physics and Simulation of Optoelectronic Devices. 2016. Vol. 9742. P. 97421R—97421R—7.
- Roland J. K. A study of slanted-edge MTF stability and repeatability // IS&T/SPIE Electronic Imaging: Intern. Soc. for Optics and Photonics, 2015. P. 93960L—93960L—9.
- Wan W., Gao F., Zhao H., Zhang L., Zhou Z. Effect of noise levels of an edge image on determining the presampled modulation transfer function // SPIE BiOS: Intern. Soc. for Optics and Photonics, 2014. P. 893613—893613—7.
- Masaoka K., Yamashita T., Nishida Y., Sugawara M. Modified slanted-edge method and multidirectional modulation transfer function estimation // Optics Express. 2014. Vol. 22, N 5. P. 6040—6046.
- Rangarajan P. V., Sinharoy I., Christensen M. P., Milojkovic P. A critical review of the slanted-edge method for color SFR measurement // Imaging Systems and Applications: Optical Soc. of America, 2012. P. IW2B. 3.
- Hornung H. H. Objective evaluation of slanted edge charts // Proc. of SPIE. 2015. Vol. 9396. P. 939611—1.
- Alaruri S. D. Calculating the modulation transfer function of an optical imaging system incorporating a digital camera from slanted-edge images captured under variable illumination levels: Fourier transforms application using MatLab // Optik: Intern. Journal for Light and Electron Optics. 2016. Vol. 127, N 15. P. 5820—5824.