Коэффициент разрешающей способности знаков Текст научной статьи по специальности «Физика»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

КОЭФФИЦИЕНТ разрешающей способности знаков

Патраль А.В.

Патраль Альберт Владимирович - инженер-электрик, специальность: автоматика и телемеханика, старший научный сотрудник, Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники георазведки,

г. Санкт-Петербург

Аннотация: в статье рассмотрен матричный формат индикатора, начертания цифровых знаков которого при их формировании обеспечивают наибольшую разрешающую способность знаков. Постоянное число элементов отображения в знаках, однозначно определяющее яркость равномерного и максимального свечения их, позволяет использовать цифровой алфавит в повсеместном его применении. Например, в качестве знаков в таблицах при определении остроты зрения у человека. Ключевые слова: цифровая информация, матрица 3х3, качество отображения, начертание знаков, элементы отображения, острота зрения.

УДК 681

Способность средств отображения информации воспроизводить мелкие детали характеризуется их разрешающей способностью. Разрешающая способность - это одна из параметрических характеристик индикатора, определяемая особенностью восприятия зрительной информации человеком - оператором. Разрешающая способность определяется как максимальное число отдельных участков на единицу длины или поверхности индикатора, имеющих достаточный для их восприятия контраст. Количественно она оценивается числом пар оптических линий («линия-промежуток»), приходящихся на 1 мм или 1см, или минимально возможной шириной линий на экране [1, с. 21]. При низкой разрешающей способности (при плохой освещенности) оператор принимает две точки за одну, хотя их центры расположены сравнительно далеко друг от друга, а при высокой разрешающей способности (при хорошей освещенности) две очень близкие точки воспринимаются как отдельные. Повышать разрешающую способность можно до определенного предела (это определение для цифровых знаков арабского происхождения), свыше которого изображение не будет восприниматься глазом [2, с. 115]. Чтобы количественно определить величину разрешающей способности знаков необходимо ввести коэффициент разрешающей способности их.

Рис. 1. Определение коэффициента разрешающей способности знака

Для определения коэффициента разрешающей способности знака (рис. 1а) необходимо определить коэффициенты разрешающей способности по ширине и по высоте знака [3]. Определяем (1) коэффициент разрешающей способности по ширине знака (Кр.с.ш), выражая его не через число пар «линия - промежуток», а через толщину вертикального элемента отображения знака (8). С помощью толщины контура знака (рис. 1б) измеряем промежуток (а) между одной вертикальной линией знака до границы ширины знака (рис. 1б) и промежуток (Ь) между противоположными вертикальными линиями знака (рис. 1в). Т.е. измеряется толщиной контура знака (рис. 1б) расстояние от одного вертикального позиционного элемента отображения до границы (рис. 1б) ширины знака (а) и измеряется расстояние промежутка (Ь) между двумя вертикальными позиционными элементами (ширина «окна») знака (рис. 1в).

Рассматривается возможность различения одного (рис. 1б) вертикального позиционного элемента в одном случае и возможность различения каждого позиционного элемента отображения (рис. 1в), во втором случае, при одной и той же ширине знака. Частное от деления а/Ь (безразмерное число) можно характеризовать как относительную величину разрешающей способности знака или величину коэффициента разрешающей способности знака по ширине (Кр.с.ш = а/Ь). Чем больше эта величина (Кр.с.ш = а/Ь), тем ниже разрешающая способность по ширине знака. Т.е. величина этого отношения (а/Ь>1) уменьшает возможность различения каждого из двух позиционных элементов отображения (рис. 1в) по отношению к возможности различения лишь одного позиционного элемента отображения при отсутствии второго позиционного элемента отображения (рис. 1б), при одной и той же ширине знака. Отношение а/Ь (коэффициент разрешающей способности Кр.с.ш= а/Ь) будет равно: Кр.с.ш = 7мм/6мм = 1.17. Точно так же при тех же размерах коэффициент разрешающей способности знака по вертикали будет равен: К.р.с.в=сМ=7мм/6мм = 1.17. Коэффициент разрешающей способности знака равен произведению коэффициента разрешающей способности знака по ширине (Кр.с.ш) на коэффициент разрешающей способности по высоте знака (Кр.с.в): Кр.с.зн = Кр.с.ш х Кр.с.в [3]. Увеличить разрешающую способность знаков можно изменением начертания их. Изменение начертания знаков позволяет добиться максимального различения и наилучшего восприятия при наименьшем коэффициенте разрешающей способности их. Параметры знаков при их восприятии разделяются на стадии: обнаружение знака и различения знака [1, с. 46]. Обнаружение - стадия восприятия, на которой оператор выделяет знак из фона. При этом устанавливается лишь наличие знака в поле зрения без оценки его формы и признаков. Воспринимается общая площадь высветившихся элементов знака на фоне общей площади «окна» знака [1, с. 46]. Различение - стадия восприятия, на которой оператор способен выделить элементы отображения, расположенные параллельно на некотором расстоянии друг от друга [1, с. 46]. Воспринимается высветившаяся площадь знака с разделением на участки с параллельно расположенными элементами его, определяемая разрешающей способностью. Величина эквивалентной площади обнаружения знака [3] определяется как произведение величины площади контура знака из высветившихся элементов его ^т.э.) на величину площади «окна» знака из невысветишихся элементов его ^ок) отнесенная к величине площади формата знака (Sф=Sт.э. + Sок): Sобн=(Sт.э. х Sок): ^т.э. + Sок). Эта величина не зависит от коэффициента разрешающей способности знака. Величина эквивалентной площади различения знака [3] определяется как частное от деления величины эквивалентной площади обнаружения знака ^обн) на величину коэффициента разрешающей способности знака (Кр.с.зн): Sрзл=Sобн:Кр.с.зн. На основании этих формул определены величины эквивалентной площади различения (рис. 2ж, таб. № 1, рис. 2з, таб. № 2, рис. 2и, таб. № 3) начертания знаков (рис. 2а-е) в зависимости от габаритного размера форматов их и коэффициента разрешающей способности знаков.

29

Кр.с.зн — Кр.с.ш х Кр.с.в

Рис. 2. Определение величины эквивалентной площади различения знака

Из этих таблиц на основании начертания знаков и их габаритного размера, видно, что с уменьшением коэффициента разрешающей способности знака (Кр.с.зн) увеличивается величина ^рзл) эквивалентной площади различения его от 1.92 мм2 до 5.13 мм2 (таб. № 1, таб. № 2 - верхние строки таблиц, соответственно). Причем, восприятие знаков улучшается настолько, что величина эквивалентной площади ^рзл=5.13 мм2) различения знака (таб. № 2 - верхняя строка) при габаритном размере его, равном Sзн=24 мм2, превышает величину эквивалентной площади ^рзл=4.27 мм2) различения знака (таб. № 1 - 2-я строка сверху) при большем габаритном размере его, равном Sзн=32 мм2.

а б в г _Таблица №4

Xs рис. а мм Ь мм аЪ Кр.с.ш с мм d мм cd Кр.с.в Кр.с.зн 5зн ММ 2 ST3 мы 2 Sok мы- So6h мн- Брзл ММ 2

а 7 7 1.00 7 7 1.00 1.00 64 15 49 11.48 11.48

б 6 6 1.00 6 6 1.00 1.00 64 со (Ч 36 15.75 15.75

в 4 4 1,00 4 4 1.00 1.00 64 48 16 12.00 12.00

г 5 5 100 6 6 1.00 1.00 64 34 30 12.00 15.94

Д

а=Ь+8, где

Ь - ширина площади "окна"

к - толщина контура знака 8обн=(8тэ+8ок)^зн

с=с1+8, где 8рзл=8обн:Кр.с.зн

с! - высота площади "окна" Кр.с.зн = Кр.с.ш х Кр.с.в

Рис. 3. Достижение максимальной величины эквивалентной площади различения знака (Брзл) увеличением толщины его контура

Если начертания знаков ограничить только одной линией по вертикали и одной линией по горизонтали [4], доведя коэффициент разрешающей способности до минимума (таб. № 3 - верхняя строка), равном 1 (Кр.с.зн=1), то восприятие знаков еще улучшится ^рзл=5.83мм2). Но возрастание величины эквивалентной площади различения знака ^рзл) при большом габаритном размере его ограничивается небольшой величиной площади контура знака ^т.э.) из высветившихся элементов его (рис. 3а) в сравнении с величиной площади его «окна» ^ок). Чем ближе соотношение ^тэ.^ок) приближается к 1, тем ближе величины эквивалентной площади обнаружения ^обн) и, соответственно, различения ^рзл) знака приближаются к максимальной величине для данного формата знака: Sрзл=Sобн=Sзн/4 [4]. Увеличив толщину контура знака в два раза (рис. 3б), величина эквивалентной площади различения знака ^рзл =15.75 мм2) приближается к максимальной своей величине равной: Sрзл макс=Sзн:4=64мм2:4=16мм2.

о ■

■■■

□■С ■

Цифровой формат с видом мвтрицы Зх5(а) и цифровые знаки на его основе (Ь)

0123456789

■ ■■ ■ В ■■■ ■■■ ■ ■

я

Ш

I

■■I

I

■■■ ■

Цифровой формат с видом матрицы 3x3 (в) и цифровые знаки на его основе (г)

1

3

5

■+ЧЛ-ГПЧХНТ

Д е

Цифровой формат с видом матрицы 3x3 с наименьшими промежутками между точечными элементами (д) и цифровые знаки на его основе (е)

Таблица №5

Рис.4 Цифровой Бф 1 Б Б2 в Бт.э. Бок Бобн Брзл

формат мм ^ мм ММ мм^ ММ 2 мм^ мм ^ ММ 2

а.6 3x5 20.53 0.30 0.95 0.90 7 632 14 21 4.37 4.37

в. г 3x3 11.90 0.30 0.95 0.90 5 4.50 7.40 2.Е0 2.80

Д: е 3x3 11.90 0.09 1.09 1.19 5 5.95 5.95 2.975 2.975

5ф=(Зз+21)х(5з+41) для формата 3x5 5Ф=(Зб+21)х(Зб+21) для формата 3x3 5т.э.=в х з^ Яок Ч "|> Ь г э

Брзл = Еобн : Кр.с.зн = (5т.э. х Бок) : 5ф Кр.с.зн =1 Бидн = Брзл : о

Ж

Рис. 4. Параметры цифровых знаков с постоянным числом точечных элементов в них на основе формата с видом матрицы 3х5 (а) и 3х3 (в, д)

При увеличении толщины контура знака в три раза (рис. 3в) величина эквивалентной площади различения знака ^рзл=12 мм2) уменьшилась. Нарушилось равенство величин площади контура знака ^т.э.) и площади его «окна» ^ок). Если снизить число точечных элементов в контуре знака, приближая величину площади его ^т.э.=34 мм2) к величине площади «окна знака ^ок=30 мм2), то эквивалентная величина площади различения знака ^рзл=15.75 мм2) приблизится к максимальной своей величине (рис. 3г, таб. № 4 - нижняя строка). На основании предлагаемого выше начертания цифровых знаков, разработан [4] формат (рис. 4а) новых цифровых знаков (рис. 4б) с наилучшим различением их и постоянным числом точечных элементов на знак [3]. При сравнении величины эквивалентной площади различения ^рзл=1.92 мм2 - рис. 2, таб. № 1 - верхняя строка) начертания знака с большим коэффициентом разрешающей способности его (Кр.с.зн=2.34) с величиной эквивалентной площади различия ^рзл=4.37 мм2 - рис. 4, таб. № 5 - верхняя строка,) начертания знаков (рис. 4б), у которых наименьшая величина коэффициента разрешающей способности (Кр.с.зн=1). Очевидно преимущество последних знаков по восприятию, в начертании которых параллельные линии отсутствуют. При уменьшении формата по высоте в два раза (рис.4в), величина эквивалентной площади различения ^рзл=2.80 мм2 - рис. 4, таб. № 5- вторая строка,) начертания знака уменьшилась в 1,5 раза. При уменьшении промежутка между элементами цифрового формата, без изменения габаритного размера его, величина эквивалентной площади различения знака достигает максимальной величины Sрзл=Sф/4=2.975 мм2.

Качественное начертание цифровых знаков, приведет к безошибочному прочтению цифровой информации не только в устройствах для индикации, но и может быть применено, например, при начертании знаков, не связанных с электроникой: в таблицах для проверки остроты зрения (рис. 5). Поскольку все знаки имеют одну и ту же величину эквивалентной площади различения, то опознание знаков по каждой строке на стадиях различения и любого знака по строке безошибочно. Поэтому таблицу можно использовать и для проверки остроты зрения при дальтонизме, окрашивая знаки всеми цветами радуги.

Рис. 5. Оптотипы для проверки остроты зрения с безошибочным восприятием

Список литературы

1. Алиев Т.М., Вигдоров Д.И., Кривошеев В.П. Системы отображения информации. Москва. «Высшая школа», 1988.

2. Печников А.В., Сидоренко Г.В., Федорова С.А. Средства передачи и отображения информации. Москва. «Радио и связь», 1991.

3. Патент № 2338270 на изобретение «Индикатор матричный с наилучшим восприятием цифровых знаков», выдан 19.11. 2008 года. Автор Патраль А.В. 4. Патент № 2417455 на изобретение «Индикатор девятипозиционный». Выдан 27 апреля 2011 года. Автор Патраль А.В.

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОХЛАЖДЕНИЯ СТЕНОК РЕЗЕРВУАРОВ

СТРУЯМИ ВОДЫ НА ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Керимов У. А.

Керимов Умар Абакарович - магистрант, направление: пожарная безопасность, кафедра пожарной тактики и основ аварийно-спасательных и других неотложных работ, Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы

Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, г. Иваново

Аннотация: в статье рассматриваются вопросы совершенствования существующей системы пожаротушения в резервуарах с хранением нефти и нефтепродуктов. Изучен пожар, произошедший в 2001 году в Самотлорском месторождении вблизи г. Нижневартовск Ханты-Мансийского автономного округа-Югры. Произведено исследование данного пожара, выявлено, что при тушении пожара, несмотря на мероприятия, направленные на интенсивное охлаждение соседнего с горящим резервуара, через определенный промежуток времени он (соседний резервуар) загорелся, хотя температура окружающей среды была порядка -40°С. Проведен анализ состояния стенок соседнего с горящим резервуара при проведении аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара. Определено, что тушение пожара в резервуарном парке напрямую зависит от внешних факторов, в том числе и температуры окружающей среды.

Ключевые слова: тушение пожара, аварийно-спасательные работы, нефтепродукты, резервуарные парки, легковоспламеняющиеся жидкости, резервуар.

УДК 608.2

Государственная противопожарная служба МЧС России обладает высокой степенью реагирования, оперативностью и мобильностью, поэтому является практически единственной службой, основной задачей которой является тушение пожаров и ликвидация последствий аварий и стихийных бедствий природного и техногенного характера.

Для оперативных подразделений МЧС России одними из наиболее сложных пожаров являются пожары на объектах хранения нефти и нефтепродуктов. Пожарная опасность подобных объектов заключается в наличии большого количества легковоспламеняющихся и горючих жидкостей на сравнительно небольшой территории [8].