Многоэлементный цветной источник излучения Текст научной статьи по специальности «Математика»

сфере. Как правило, цветопередача таких систем вполне достаточна для визуального наблюдения картины на экране. Однако при контроле цветовых характеристик объектов наблюдения и измерении точных цветовых координат объекта в каждой точке изображения его поверхности в автоматическом режиме [Л] возникает проблема настройки цветопередачи используемой ОЭС ТЗ. Для решения указанной проблемы существует ряд методик по настройке и улучшению цветопередачи видеоинформационных систем, обладающих, как правило, общими недостатками - взаимозависимостью двух или более функций настройки цветопередачи, а также отсутствием учета условий внешнего освещения и его возможного изменения.

Таким образом, актуальным является создание специализированной методики для оперативной подстройки параметров цветопередачи ОЭС ТЗ под особенности конкретной задачи и условий наблюдения, обнаружения и (или) анализа объектов или явлений.

Концепция предлагаемой методики настройки цветопередачи заключается в формировании преобразованного цветового пространства ОЭС ТЗ по показаниям «опорных цветов», которыми являются цвета аттестованной тестовой таблицы. Зная погрешности определения цветовых координат хотя бы для четырех цветов тестовой таблицы, можно преобразовать их и все остальные точки, заключенные между ними, в цветовом пространстве, для минимизации общей погрешности определения цвета с помощью

На рисунке представлен пример решения проблемы повышения качества цветопередачи методом выделения цветового пространства АВСБ ОЭС ТЗ и последующего преобразования его в пространство А'БСБ, соответствующего цветовым координатам тестовой таблицы. Таким образом, поочередно корректируя каждую из «опорных» точек, можно получить ОЭС ТЗ с цветопередачей, полностью согласующейся с цветовыми координатами тестовой таблицы. Точность этого метода напрямую зависит от «удаленности» «опорных цветов» друг от друга в используемом цветовом пространстве. По этой причине, имея тестовую таблицу с достаточно большим набором цветов, можно настроить цветовые характеристики ОЭС ТЗ для проведения точных цветовых измерений.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы».

[Л]. Горбунова Е.В., Коротаев В.В., Чертов А.Н. Возможности сортировки алмазного сырья оптико-электронными методами // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2012. - № 4 (80). - С. 13-17.

Горбунова Елена Васильевна - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, ст. научный сотрудник, vredina_ia@mail.ru Шитов Денис Дмитриевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, qdenisq@gmail.com

УДК 535.6, 628.9

МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ ЦВЕТНОЙ ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ Е.В. Горбунова, О.Ю. Лашманов, В.С. Перетягин

Рассмотрены результаты разработки экспериментального образца многоэлементного цветного источника излучения в виде матрицы светодиодов, предназначенного для использования в оптико-электронных системах, реализующих цветовой анализ объектов контроля.

Ключевые слова: анализ цвета, светодиод, RGB-источник излучения, равномерное освещение.

Цвет, а также процессы его восприятия и анализа являются весьма сложными объектами для изучения. В современной терминологии цветом называют характеристику цветового стимула, благодаря

ОЭС ТЗ.

а

б

в

Рисунок. Преобразование цветового пространства при помощи «опорных» точек: реализация преобразования в трехмерном пространстве (а); реализация преобразования цветового пространства в треугольнике АСВ (б); результат преобразования цветового пространства в треугольнике АСВ (в)

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,

2012, № 5 (81)

которой наблюдатель может проводить различие между двумя полями зрения, одинаковыми по форме, размеру, структуре и отличающимися лишь спектральным составом. Иначе говоря, всегда, когда речь идет о «цвете», необходимо учитывать не только физические и математические закономерности его описания, но и физиологические и психологические аспекты цветового зрения. При этом всегда следует помнить о том, что цвет - это результат взаимодействия трех «участников»: источника излучения, объекта контроля и анализатора цветовой картины.

Оценки по цвету производятся во многих отраслях промышленности, например, пищевой (сортировка продуктов), текстильной (контроль качества окраски тканей), горнодобывающей (стоимостная оценка драгоценных и полудрагоценных камней), строительной (оценка сортности строительного камня, песка, гравия, пиломатериалов) и т.д. Существует большое количество разнообразных приборов и технических средств, созданных для осуществления цветового анализа и с той или иной степенью эффективности применяемых на практике. Однако в большинстве из указанных областей цветовой контроль до сих пор не автоматизирован. Одной из ключевых причин сложившейся ситуации является недостаточная изученность не только процессов анализа цветовой картины посредством оптико-электронных систем технического зрения, но и особенностей ее формирования.

Таким образом, актуальной задачей является создание источника излучения с «управляемой цветностью», посредством которого возможно обеспечивать специальные условия освещения и возможность их изменения в привязке к конкретной задаче цветового анализа.

На основании результатов проведенного математического моделирования авторами разработан экспериментальный образец многоэлементного светодиодного RGB-источника излучения, реализующего аддитивное смешение трех хроматических унитарных цветов: красного, зеленого и синего. Особенностью предложенной математической модели является возможность учета взаимного расположения излучающих элементов разных цветов в светодиодной матрице, а также величин интенсивности свечения каждого отдельного элемента для создания равномерного освещения зоны анализа определенных размеров на заданном расстоянии от источника [1]. Кроме того, модель также учитывает особенности формы индикатрисы излучения реального светодиодного элемента, заключающиеся в наличии характерного энергетического провала по центру излучающей площадки.

Экспериментальный образец многоэлементного RGB-источника излучения представляет собой светодиодную матрицу размером 70x36 мм2, содержащую 28 красных (марки L-934SRC-J), 28 синих (марки HB3b-448ABD) и 25 зеленых (марки BL-L324PGC) светодиодов. Для обеспечения равномерного освещения зоны анализа 160x120 мм2 на расстоянии 100 мм от источника разработана специальная электронная схема управления на базе платформы Arduino UNO R3, реализующая возможность адресного управления элементами светодиодной матрицы.

Проведенные экспериментальные исследования образца многоэлементного RGB-источника излучения подтвердили работоспособность разработанной математической модели.

Дальнейшим направлением исследований является создание моделей многоэлементных источников излучения кольцевой и сферической формы, а также источников, содержащих излучающие элементы шести цветов для оптимизации их спектральных характеристик [2].

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы».

1. Chertov Aleksandr N., Gorbunova Elena V., Korotaev Valéry V., Peretyagin Vladimir S. and Maria G. Serikova. Simulation of the multicomponent radiation source with the required irradiance and color distribution on the flat illuminated surface // Proc. SPIE 8429, 84290D. - 2012 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://dx.doi.org/10.1117/12.922104, свободный. Яз. англ. (дата обращения 25.06.2012).

2. Горбунова Е.В., Перетягин В.С., Чертов А.Н. Организация освещения рабочей зоны оптико-электронных систем цветового анализа промышленного назначения // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. - 2011. - № 3 (73). - С. 140.

Горбунова Елена Васильевна - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, ст. научный сотрудник, vredina_ia@mail.ru Лашманов Олег Юрьевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, o.lashmanov@gmail.com

Перетягин Владимир Сергеевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, peretyagin@mail.ru

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 5 (81)