Інформатика. Частина 5

2. Провести вимірювання фотострумів для червоного (λ2= 665нм) ісинього(λ1=467нм)світлофільтрів досліджуваної лампи розжарювання (U = 140-220В; через U = 10В), а потім – дляеталонної лампи для заданої напруги (220 В).

3. Користуючись відомими значеннями спектральної енергетичної світності (яскравості) дляеталонної лампи, розрахувати значення спектральних світностей (яскравостей) досліджуваноїлампи за виразами:

5.Визначити кольорову температуру досліджуваної лампи розжарювання користуючись формулою спектрального розподілу енергії сірого тіла в наближенні Віна згідно з виразом:

81

дес2=1,439·10-2м·К.

6. Користуючись літературними даними для коефіцієнта сірості вольфраму, визначити істинну температуру лампи розжарювання для використаних напруг (додаток 3.1) згідно з виразом:

7. Оцінити справедливість використовування формули Віна, порівнюючи її з формулою Планка для червоно-синього відношення (відносна похибка відхилення формули Віна від формули Планка):

8. Користуючись законом зміщення Віна, визначити залежність максимуму розподілу спектральної яскравості для використаних напруг живлення лампи:

max Tc ; c’=2898 мкм·К.

9. Користуючись формулою Планка у відносних координатах (див. додаток 3.2), розрахувати частку випромінюваної енергії

вважати, що вольфрам є сірим тілом (див. додаток 3.1). Побудувати графік η(U,B).

10. Оцінити похибку визначення кольорової температури. Дані експерименту занести в таблицю:

Вимоги до змісту звіту

1.Назва і номер роботи.

2.Мета роботи і завдання.

3.Перелік обладнання.

4.Короткий реферат із теоретичної частини.

83

5.Схема установки, що використовується.

6.Таблиця з результатами вимірювань.

7.Розрахунки шуканих величин.

8.Графік відносної частки випромінюваної енергії η(U,B).

9.Розрахунок похибок, визначення кольорової температури.

Контрольні запитання

1.Яке випромінювання називається тепловим? Його особливості.

2.Сформулюйте основні закони теплового випромінювання.

3.Поняття абсолютно чорного тіла (АЧТ), сірого тіла.

4.Поясніть зміст поняття "ультрафіолетова катастрофа".

5.Визначення еквівалентних температур.

Список літератури

1.Гутуров М.М. Основы светотехники и источники света.— М.: Энергоатомиздат, 1983.– С. 53 - 64.

2.Рвачев В.П. Введение в биофизическую фотометрию.

–Львов: Издат-во Львов. ун-та,1966.— С. 49-70.

Довідка

Відносна похибка вимірювання червоно-синього відношення визначається за формулою

де і — середнє квадратичне значення похибки вимірювань відповідного фотоструму.

84

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 26 Дослідження різних методик отримання кольорових

растрових зображень

Мета роботи: Ознайомлення з основними методиками отримання кольорових зображень. Отримання поняття про будову цифрових камер та сканерів.

Завдання роботи:

1.Ознайомитись теоретично та практично з основними кольоровими моделями растрових графічних файлів та з редактором растрових зображень Photoshop.

2.Отримати кольорове растрове зображення слайда використовуючи CCD – камеру (знімає тільки градації сірого) та світлофільтри (RGB).

3.Отримати кольорове растрове зображення за допомогою чорно-білого сканера (з оптичною роздільною здатністю 600 dpi, 300dpi, 30dpi) та RGB-світлофільтрів. Оцінити візуально оригінал і результат та поясніть причини наявних відмінностей.

Теоретична частина 1.Отримання растрових зображень цифровою камерою

Сучасна цифрова фотографія почала розвиватись внаслідок використання різних технологій, які мають одну спільну ознаку – запис зображення без застосування фотоплівки. У процесі сканування зображення цифровою камерою об’єкт проектується об’єктивом на світлочутливу поверхню (рис. 1).

Зчитування інформації з світлочутливого елемента може здійснюватися почергово точка за точкою (одноелементним фотоприймачем), порядково (лінійкою світлочутливих елементів) або по всій площині (матрицею світлочутливих елементів). почергове сканування не має практичного застосування в цифровій фотографії, а метод порядкового запису використовується в сканерах.

При записі кольорового зображення світловий потік за допомогою кольорових світлофільтрів розподіляється по трьох каналах (RGB).

85

Якщо приймач (рис.2) має три близько розміщені лінійки світлочутливих елементів (трьохлінійний світлочутливий елемент), то запис інформації про колір проходить одночасно по трьох колірних каналах.

Рис. 1. Формування зображення на світлочутливому елементі за допомогою об’єктива

Камери, що працюють за типом порядкового сканування, вимагають постійних умов освітленості, а об’єкти, що записуються, повинні бути нерухомими в процесі запису.

Рис. 2. Сканування зображень трьома лінійками світлочутливих елементів

На відміну від лінійки, матриця світлочутливих елементів залишається в процесі запису нерухомою. Кольороподіл у випадках

використання приймачів матричного типу може відбуватись різними методами:

– кольороділ по RGB – каналах в три окремих проходи; відповідні світлофільтри розміщуються на поворотній турелі; для отримання чорно – білого зображення використовується нейтральносірий світлофільтр (рис.3).

Рис. 3. Запис кольорового зображення за допомогою

матричного світлоприймача.

86

Кольороділ здійснюється в окремих проходах

– одночасний запис кольорового зображення з використанням трьох матричних приймачів, призмової системи поділу світлового пучка та трьох світлофільтрів (рис. 4).

Рис. 4. Запис кольорового зображення

- запис кольорового зображення за допомогою матричного приймача; кольороділ здійснюється за допомогою світлофільтрів мозаїчного типу, що розміщуються на поверхні матриці (рис.5).

Рис. 5. Запис кольорового зображення за допомогою матричного приймача, кольороділ відбувається за допомогою світлофільтрів мозаїчного типу

Основною перевагою цифрової фотографії є те, що за допомогою цифрових методів здійснюється швидка обробка даних зображення, тобто дані обробки можуть бути переслані в комп’ютер одразу після фотографування.

Ще одним із методів отримання растрового зображення є сканування. При скануванні інформація про колір зображення перетворюється в набір пікселів (pixel від PICture ELement) або таблицю, що складається з кінцевої кількості квадратиків певного кольору (колір задається в числовому вигляді). Сканери бувають різних типів конструкцій із різними технічними характеристиками.

Типи сканерів:

барабанні сканери (з горизонтальним, вертикальним чи нахиленим розміщенням барабана);

планшетні сканери (настільні сканери);

87

Сканери барабанного типу (рис.6) ранніх конструкції були приладами введення інформації і розглядались тільки як частина загальної системи електронної

обробки зображень.

Рис. 6. Барабанний сканер

(ICG 360)

Для реєстрування RGBколірних складових у барабанних сканерах використовуються фотоелектронні помножувачі (ФЄП), які забезпечують високу якість відтворення. ФЄУ

дозволяють реєструвати світловий потік, відбитий від оригіналу або пропущений оригіналом із поділом його на три основні компоненти RGB-кольору. Як джерело випромінювання в барабанних сканерах використовуються ксенонові або галогенові лампи. Випромінювання від джерела з допомогою волоконної оптики і лінзового конденсатора фокусується на малій площі оригіналу. Світловий потік, що пройшов чи відбився від маленької площадки оригіналу, потрапляє на світлочутливий приймач, який переміщується вздовж барабана, що швидко обертається (рис.7).

Рис.7. Структура головки сканера

88

Випромінювання потрапляє в систему напівпрозорих дзеркал, що встановлені під кутом 45о до напрямку поширення. На кожному з напівпрозорих дзеркал частина світлового потоку відбивається, а частина проходить далі і потрапляє на наступне дзеркало. Відбите від дзеркал випромінювання проходить червоний, зелений і синій світлофільтри, а після цього потрапляє на один з трьох підсилювачів світлового потоку (ФЕП). Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) здійснюють перетворення аналогово сигналу в цифровий.

У планшетних сканерах використовуються НЗЗ – елементи (напівпровідникові прилади з зарядовим зв’язком). Передавальні характеристики цих приладів настільки високі, що планшетні сканери починають наближатись за якістю до барабанних сканерів.

Планшетні сканери обладнані лінійкою НЗЗ, яка складається з декількох тисяч напівпровідникових елементів, що розміщені на одній мікросхемі. Оригінали розміщуються на прозорому склі і освітлюються флуоресцентним або галогеновим джерелом світла. У сканерах планшетного типу в процесі сканування джерело світла і світлочутливі елементи переміщуються. Рядок, зображення якого

сканують за допомогою оптичної системи, проектується на світлочутливу поверхню елементів ПЗЗ і реєструється ними.

Рис. 8. Планшетний сканер

Хід виконання роботи

8.Ознайомтесь з основними методиками отримання кольорових зображень. Ознайомтесь з будовою цифрових

камер і сканерів.

9. Отримайте кольорове растрове зображення слайда, використовуючи CCD – камеру (знімає тільки градації сірого) та світлофільтри (RGB).

89

Для цього зберіть оптичну схему (рис. 9). Оптичне випромінювання від джерела 1 (лампа розжарювання) потрапляє об’єкт-оригінал 2 (кольоровий слайд). За допомогою лінзи 3 формується зображення оригіналу на CCD-камері 6. Діафрагма 4 слугує для контрольованого обмеження апертури. Досліджувані напівтонові сірі зображення записуються за допомогою CCD-камери в комп’ютер 7 із почерговим використанням кольорових фільтрів 5 (RGB-світлофільтри).

Рис. 9. Оптична схема експерименту: 1 – джерело випромінювання; 2 – об’єкт-оригінал (кольоровий слайд); 3 – відбражаюча лінза; 4 – діафрагма; 5

–світлофільтр; 6 – CCD-камера; 7 – комп’ютер.

Уході вимірювань необхідно записати в комп’ютер 3 напівтонові сірі зображення для трьох кольорових світлофільтрів. Далі потрібно відновити кольорове зображення шляхом поєднання чорно-білих зображень. Об'єднання трьох чорно-білих зображень є, по суті, поєднанням трьох колірних каналів зображення за допомогою програми Photoshop.

Для відновлення кольорового зображення виконайте наступні

дії:

Відкрийте файли зображень, що підлягають поєднанню. Виберіть вікно одного зображення, зробивши його активним документом.

Виберіть у меню палітри «Канали» команду «Поєднати канали».

Коли з'явиться вікно «Поєднати канали», виберіть у списку, що розкривається, колірний режим підсумкового зображення.

90