Спосіб метрування фотограми

1 Спосіб метрування фотограми шляхом визначення інтенсивності м почорніння, який відрізняється тим, що інтенсивність почорніння визначають по графічному образу, представленому в цифровому вигляді, який одержують шляхом сканування фотограми 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що цифровий графічний образ фотограми отримують в формі вхідного файла графічного формату, в якому колір кожної точки відповідає значенню почорніння відповідної ділянки фотограми, який перетворюють в вихідний файл даних у формі текстового файла координат і інтенсивності 3 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що в текстовому файлі послідовно записують значення двох координат точки і значення м інтенсивності Винахід відноситься до способів метрування фотограм, зокрема фото- та рентгенівських плівок і пластин, і може бути використаний при виготовленні різноманітних пристроїв, наприклад фотометрів, а також в будь-якій ІНШІЙ галузі, де виникає потреба у метруванні (визначенні інтенсивності почорніння від координат) записів, зафіксованих на фотограмах, наприклад в медицині, матеріалознавстві, фотографи, кінематографи, голографи, поліграфи, наукових дослідженнях, зокрема спектрів в рентгеноструктурному або рентгеноспектральному аналізах Проте можливі сфери використання винаходу не обмежуються лише названими В цьому описові поняття "фотограма" включає будь-який здатний до тривалого зберігання запис, одержаний шляхом розподілення випромінювання 4 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що вхідний файл графічного формату отримують без стиснення зображення, зокрема в форматі BMP 5 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що вхідний файл графічного формату утворюють з точокпікселів, параметрами кожної з яких є номер-код и кольору за певною палітрою та м координати 6 Спосіб за будь-яким з пунктів 1-5, який відрізняється тим, що фотограму метрують шляхом послідовного визначення значення кольорів точокпікселів з однаковим значенням однієї просторової координати X і вздовж іншої просторової координати Y в напрямку м зростання, які об'єднують у файл у формі скан-стрічки, причому скан-стрічки розташовують в файлі в напрямку зменшення координати Y, після чого вказані ПОСЛІДОВНОСТІ "значення кольору від координат" перетворюють в ВІДПОВІДНІ ПОСЛІДОВНОСТІ "інтенсивність від координат" та записують в файл 7 Спосіб за будь-яким з пунктів 4-6, який відрізняється тим, що вказані ПОСЛІДОВНОСТІ записують у формі ASCII файла 8 Спосіб за будь-яким з пунктів 1-7, який відрізняється тим, що обробку вхідного файла графічного формату проводять з використанням графічного редактора О ю 1 ю на будь-якому НОСІЄВІ, ступінь почорніння якого пропорційна інтенсивності випромінювання, під впливом якого виникає почорніння у ВІДПОВІДНІЙ точці на фото- або рентгенівській ПЛІВЦІ ЧИ пластині, причому цінну інформацію про запис містить розподіл інтенсивності цього випромінювання на площині фотограми Зауважимо, що в розвинених західних країнах для реєстрації розподілу випромінювання на площині не використовують носи, а його вимірюють безпосередньо, для чого в площині реєстрації випромінювання розташовують матрицю, кожна лунка якої є напівпровідниковим детектором, сигнал з якого безпосередньо обробляється за допомогою ЕОМ Проте коли інтенсивність випромінювання 57250 слабка, цей спосіб має низьку точність, оскільки відношення сигнал/шум є критичним Натомість реєстрація інтенсивності випромінювання за допомогою фотограм дозволяє накопичувати інформацію про випромінювання за великий проміжок часу і таким чином підвищувати чутливість методу Однак, на відміну від реєстрації випромінювання за допомогою напівпровідникової матриці, сигнал з якої може безпосередньо оброблятись ЕОМ, у випадку реєстрації випромінювання за допомогою фотограм їх необхідно метрувати щоб занести дані в ЕОМ 3 цією метою можуть бути використані автоматизовані фотометри, які з'єднані з ЕОМ і видають результати в файл в цифровому вигляді Проте вони громіздкі, коштовні і тому мало поширені В багатьох країнах, і зокрема в Україні, метрування фотограм здійснюють, як правило, за допомогою неавтоматизованого мікрофотометра типу МФ-4 Цей спосіб метрування, який можна вважати за найближчий аналог, полягає в тому, що визначають інтенсивність почорніння носія шляхом вимірювання фотоструму, який виникає під впливом випромінювання, для чого через оброблену і проявлену плівку або пластину, інтенсивність почорніння якої вимірюють, пропускають світло, яке через щілину фотометра попадає на фотоелемент, струм в якому вимірюють мікроамперметром, шкала якого градуйована так, що одразу показує інтенсивність почорніння плівки або пластини Метрування здійснюють вздовж певного напрямку на фотограмі шляхом поступового обертання вручну мікрометричного гвинта ("Руководство по єксплуатации регистрирующего микрофотометра МФ-4", Ленинград, 1976г, с 15) Отримаю дані також уручну вводять в комп'ютер для переводу залежності "інтенсивність почорніння від положення щілини фотометра в мм плівки" в залежність "інтенсивність почорніння від енергії випромінювання в електронвольтах", які після цієї операції представляють в графічному вигляді Таке метрування дуже трудомістке і повільне, а оскільки воно у цілому здійснюється вручну, то на точність метрування впливає суб'єктивний фактор Окрім того, оскільки за допомогою як автоматичного так і МФ-4 фотометрів інтенсивність випромінювання вимірюють лише вздовж одного певного напрямку, то цим встановлюють залежність інтенсивності почорніння лише від однієї координати на поверхні фотограми, що зменшує інформативність та обмежує сфери застосування цього способу метрування фотограм Задачею винаходу є новий швидкий точний інформативний спосіб метрування фотограм Вказана задача вирішується тим, що у відомому способі метрування фотограми шляхом визначення інтенсивності и почорніння, новим є те, що інтенсивність почорніння визначають по графічному образові, представленому в цифровому вигляді, який отримують скануванням фотограми Тобто, цей спосіб метрування ґрунтується, як це встановлено авторами, на можливості отримання цифрової інформації про інтенсивність почорніння фотограми з и графічного образу в циф ровому вигляді, який можна отримати шляхом сканування фотограми з використанням сучасної комп'ютерної техніки Сканування фотограми дає її графічний образ, зокрема у вигляді BMP файлу Цифровий графічний образ фотограми отримують в формі вхідного файлу графічного формату, в якому колір кожної точки відповідає значенню почорніння відповідної ділянки фотограми, цей файл перетворюють в вихідний файл даних у формі текстового файлу координат і інтенсивностей, причому в текстовому файлі послідовно записують значення двох координат точки і значення її інтенсивності Перетворення вказаного вхідного графічного файлу в вихідний файл даних можна здійснити за допомогою спеціально створеної комп'ютерної програми FLUORDIG На відміну від усіх відомих способів метрування фотограм, тобто, коли метрують шляхом вимірювання інтенсивності вздовж одного певного напрямку і цим встановлюють залежність інтенсивності почорніння лише від однієї координати І(Х), хоча насправді ж у фотограми, зокрема у формі пластини, є дві просторові координати - X, Y, новий спосіб метрування дозволяє вимірювати інтенсивність почорніння від двох координат І(Х, Y) та створювати тривимірні графіки X, Y, І Такий ПІДХІД можна назвати "псевдотривимірним", оскільки фотограма має дві "справжні" просторові координати X, Y і одну "уявну" - інтенсивність І За цим способом вхідний графічний файл для програми FLUORDIG має бути у форматі BMP без стиснення зображення, який утворюють з точокпікселей, параметрами кожної з яких є номер-код и кольору за певною палітрою та її координати Графічний BMP файл включає ПОСЛІДОВНІСТЬ сканстрічок, які розташовують в напрямку зменшення координати Y Обробку графічного файлу можна проводити з використанням графічного редактора Отже, метрування фотограм здійснюють шляхом послідовного зчитування значення кольорів точок-піксел ей з однаковим значенням однієї просторової координати (Y), і вздовж іншої просторової координати (X) в напрямку и зростання, які об'єднують в файлі у формі скан-стрічки, причому скан-стрічки розташовують в файлі в напрямку зменшення координати (Y) Таким чином, колір пікселя несе інформацію про інтенсивність, порядковий номер пікселя відповідає координаті X, а номер скан-стрічки - координаті Y Потім вказані ПОСЛІДОВНОСТІ "значення кольору від координат" перетворюють (конвертують) в ВІДПОВІДНІ ПОСЛІДО ВНОСТІ "інтенсивність від координат" та записують у файл, зокрема в формі ASCII файлу Після ЦЬОГО дані піддають математичній обробці на комп'ютері, наприклад, програмою ORIGIN або іншим прикладним програмним забезпеченням Математична обробка може бути різною в залежності від типу фотограм та області їх використання Наприклад, для рентгеноспектрального та рентгеноструктурного аналізів це можуть бути операції переведення просторової координатив енергетичну шкалу, віднімання фону, нормування значення інтенсивності тощо Далі суть винаходу пояснюється детальніше 57250 на графічному матеріалі та на прикладі використання способу метрування фотограм у формі плівок і пластин при досліджуванні - структури речовин рентгеноспектральним та електронографічним методами Зауважимо, що принципова різниця між плівками і пластинами полягає в тому, що плівки в переважній більшості випадків "одновимірні", тобто, інформативним є метрування лише вздовж одного напрямку фотограми, а в іншому напрямку інформація не враховується На відміну від плівок, пластини в більшості випадків "двовимірні", що означає, що для візуалізацм всієї зафіксованої на пластині інформації метрування її слід здійснювати в кількох напрямках і лише в цьому випадку тривимірний графік "інтенсивність почорніння фотограми від координат X, Y буде мати об'ємну форму Рентгенівські емісійні Кр-спектри заліза отримують на рентгенівському спектрографі ДРС-2М з кварцовим кристалом-аналізатором (10 ї 0) (2d = 8 5096А) (фігЗ) Реєстрацію спектрів здійснюють на двошарову плівку ORWO-RF65 Ця плівка, як уже відомо, має високу чутливість та контрастність в межах досліджуваних спектрів Плівку проявляють у стандартному проявнику №2 протягом 6 хвилин, а потім фіксують у звичайному кислому фіксажі протягом 15 хвилин, як це описано в книзі Блохин М А Методы рентгеноспектральних исследований Москва Физматгиз, 1959 с 386 Потім під струменем холодної води видаляють дальній по відношенню до кристалу-аналізатору шар емульсії з метою усунення розширення лінії через косе попадання випромінення на плівку Після цього плівку промивають в дистильованій воді та висушують при кімнатній температурі На фіг 1 показана фотографія рентгенівської плівки На фіг 2 - графік інтенсивності почорніння рентгенівської плівки, показаної на фіг1, від координати На фіг 3 представлена Крі - ЛІНІЯ заліза На фіг 4 показаний у графічному вигляді спектр у формі кривої 1, отриманий новим способом, і спектр у вигляді кривої 2, отриманий на мікрофотометрі МФ-4 На фіг 5 представлена фотографія ділянки фотопластинки електронограми На фіг 6 - тривимірний графік інтенсивності почорніння вказаної на фіг 5 ділянки На фіг 7 подана програма конвертації FLUORDIG на мові PASCAL 7 0 Суть винаходу розкрито на прикладі його застосування при досліджуванні електронної будови сполук шляхом реєстрації емісійних спектрів в рентгеноспектральному аналізі та при дослідженні електронограм Є відомим, що для отримання надійної інформації про електронну будову сполук важливим критерієм є висока роздільна здатність методу, яка визначається значною мірою якістю отриманих фотограм Реєстрація рентгенівських спектрів за допомогою фотограм у формі плівки має кілька переваг, зокрема високу чутливість і роздільну здатність, атому и часто використовують Рентгенівські спектри в довгохвильовій області спектру від 1 до 10А отримують за допомогою довгохвильового рентгенівського спектрографа ДРС2М Реєстрацію спектрів здійснюють на двошарову рентгенівську плівку, наприклад ORWO-RF65 В результаті рентгеноспектрального експерименту на фотограмі з'являються спектральні лінії На фіг 1 і 2 ВІДПОВІДНО показані рентгенівська фотограма та графік інтенсивності її почорніння від координати, де А - довгохвильова реперна ЛІНІЯ СоКаї 2, В - ЛІНІЯ SIKQI 2, яку аналізують, С - короткохвильова реперна ЛІНІЯ, FeKpi, I - інтенсивність почорніння плівки RSCT - відстань між реперними Оброблену таким чином рентгенівську плівку сканують за допомогою сканера EPSON GT-9000 зі слайдовою приставкою Сканування дає графічний образ плівки (графічний BMP файл) (фіг 3) Попередня обробка графічного файлу (вирізання потрібної ділянки плівки, розворот малюнка тощо) виконують з використанням програми Photo Finish 2 0 (з цією метою може бути використаний будьякий графічний редактор) За допомогою програми FLUORDIG перетворюють (конвертують) графічний BMP файл в ASCII-файл координат та інтенсивностей, який придатний для подальшої математичної обробки та візуалізаци програмою Origin 5 0 (фіг 4) ЛІНІЯМИ Для наочності і подальшої деталізації суті винаходу нижче представлений конкретний приклад метрування фотограми рентгенівського емісійного Кр-спектру заліза Отже, метрування фотограми здійснюється шляхом визначення інтенсивності її почорніння по графічному образові, представленому в цифровому вигляді, який отримується шляхом сканування фотограми Цифровий графічний образ фотограми отримують в формі вхідного графічного файлу, в якому байт кольору кожної точки відповідає значенню почорніння відповідної ділянки фотограми, який перетворюють в вихідний файл даних у формі текстового файлу координати і інтенсивності, в якому можливо послідовно записувати як значення однієї координати точки і значення и інтенсивності (фіг 3, 4), так і значення двох координат точки і значення її інтенсивності (фіг 5, 6), що дає можливість метрувати цим способом як плівки, так і пластини Програма FLUORDIG потребує в якості вхідного файл у BMP форматі без використання стиснення При цьому вхідний графічний файл утворюють з точок-пікселей, параметрами кожної з яких є її колір та координати Метрування фотограми проводять шляхом послідовного зчитування із графічного BMP файлу значення кольорів точок-пікселей з однаковим значенням однієї просторової координати Y, і вздовж іншої просторової координати X в напрямку и зростання, які об'єднуються в файлі у формі скан-стрічки, причому скан-стрічки розташовуються в файлі в напрямку зменшення координати Y (таким чином колір пікселя несе інформацію про інтенсивність, порядковий номер пікселя відповідає координаті X, а номер скан стрічки - координаті Y), після чого вказані ПОСЛІДОВНОСТІ "значення кольору від координати" перетворюють (конверту 57250 ють) в ВІДПОВІДНІ ПОСЛІДОВНОСТІ "інтенсивність від координати" та записують у файл, зокрема в формі ASCII файлу Наступним етапом є математична обробка отриманих даних На цьому етапі отримують інформацію про положення ЛІНІЙ в енергетичній шкалі за звичайною методикою з використанням двох стандартів, описаних в тій же книзі Шкали енергій для кожної спектрограми розраховують за формулами, вказаними там же 0 = 01 - Do (xi c e p - х) 0, 01 = arcsm(k/Ei), 02 = arcsm(k/E2) K = 6 1852*1CT*n/d Do=(0i-02)/(xicep-x2cep), Де 01 та 02 - брепвські кути ВІДПОВІДНО ДЛЯ довгохвильового та короткохвильового реперів, Хі с е р та Х2Сер - положення реперних ЛІНІЙ на фотограмі в міліметрах шкали мікрофотометра, Do - кутова дисперсія (постійна величина в кожній точці спектру, і визначається геометрією приладу), Еі та Ег - енергії реперів, X - положення точок спектру в мм на фотограмі Цей спосіб метрування фотограмм рентгенівського емісійного Кр-спектру заліза можна реалізувати за допомогою розробленої авторами програми FLUORDIG на мові PASCAL 7 0, яку подано у додатку на фіг 7 Щоб представити вказані спектри заліза у графічному вигляді автори використовують програму Microcal Origin 5 О В результаті метрування представленої на фіг 3 фотограми у формі рентгенівської плівки із записом спектру Крі - лінії заліза автори візуалізували запис і представили вказаний спектр у графічному вигляді у формі кривої 1, показаній на фіг 4 Для порівняння на цій же фіг 4 представлений спектр у вигляді кривої 2, отриманий метруванням способом-аналогом на мікрофотометрі МФ-4, причому сам процес метрування новим способом три 8 ває лише 10 хвилин, а на метрування на мікрофотометрі відомим способом було витрачено більше години Окрім того, порівняння спектрів 1 і 2 на фіг 4 свідчить про більшу точність метрування новим способом Метрування фотограм новим способом дозволяє не лише суттєво скоротити витрати часу і підвищити точність метрування, але застосовувати його для метрування як "двовимірних" плівок так і "тривимірних" пластин Як приклад метрування "тривимірних" пластин на фіг 5 представлена фотографія ділянки фотопластинки електронограми, а на фіг 6 - тривимірний графік інтенсивності почорніння вказаної ділянки За новим способом висока якість результатів метрування фотограм забезпечується також використанням сучасної комп'ютерної техніки, яка робить можливим отримання графічних зображень з високою роздільною здатністю Як відомо, експериментальна ширина лінії рентгенівського спектру визначається двома факторами сумою ширини початкового та ширини кінцевого рівнів, між якими відбувається електронний перехід, та геометричним розширенням ЛІНІЙ, що викликане апаратурними спотвореннями Вплив першої причини принципово неможливо усунути і тому задача отримання високої роздільної здатності зводиться до зменшення спотворень з боку апаратури, яка реалізує спосіб метрування У випадку нового способу метрування на його роздільну здатність впливає роздільна здатність сканеру Як було зазначено вище, для апробації цього способу авторами був використаний сканер EPSON GT-9000 зі слайдовою приставкою та максимальною роздільною здатністю 2400dpi, що для використаного авторами кристалу-аналізатору в даній області спектру складає 0 1еВ Слід зауважити, що існують сканери з більшою роздільною здатністю, хоча технічні характеристики даного сканеру виявились достатніми для отримання ВІДМІННИХ результатів 10 57250 Фіг 7 USES Crt; Dos, CONST MaxWidth - 16380, DeltaX Word=0, NScan Word-1, Path strmg=", ТУРЕ TPaletteEntry ~ record G Byte, R Byte, Hags Byte, end TBitmapFileHeader - Record bfType Word, bfSize I ongint, bfReservedl Word, bfReserved2 Word, bfOflBits Longint, biSize Longint, biWidth Longmt, biHeight Longmt, biPlanes Word, biBitCount Word, biCompression Longmt, biStzelmage Longint, biXPetsPerMeter Longmt, biYPelsPerMeter Longmt, bCIrUsed Longmt, biClrlmportant Longmt, end, PLme = л Line, Lme = Array [0 MaxWidth] of Byte, PBLme ^BigLine BigLme = Array [0 MaxWidth] of Single, VAR BitmapName String, InF File, OutF Text, bfh TBitmapFileHeader, Width, Height Word, BloekHeight Word, function Int{I Word) String varS Stnng[3], begin tfI>=SOOG then Exit, Str(LS), While Length(S)