Телевизионная спектральная система 'Радуга-2'

Реферат

Телевизионная спектральная система «Радуга-2»

Система предназначена для проведения углубленных криминалистических исследований документов и других вещественных доказательств.

Возможности системы:

·        Ввод изображения в ЭВМ и дополнительная его обработка;

·        Импульсные источники освещения большой мощности;

·        Плавное изменение масштаба изображения (6, 10, 16-ти кратный вариообъектив);

·        Значительно увеличенные размеры поля зрения.

·        Особенности системы:

·        высокая интенсивность освещения УФ-диапазона, обеспечивает эффективное выявление люминесцирующих объектов (фрагментов) в режиме УФЛ;

·        наличие импульсных источников освещения большой мощности видимого и УФ-диапазонов, обеспечивают выявление слабо люминесцирующих объектов (фрагментов) в режиме ИКЛ и УФЛ;

·        возможность изменения спектра импульсного источника видимого освещения с помощью замены дополнительных светофильтров из комплекта принадлежностей;

·        возможность накопления (интегрирования) изображений при работе с ЭВМ с целью выявления слабоконтрастных фрагментов или элементов исследуемого объекта;

·        большие размеры и оригинальная конструкция светозащитного бокса, позволяют исследовать объемные объекты и документы, подшитые папки;

·        большие размеры поля зрения (120х160 мм) и плавное 6, 10-ти и 16-ти кратным изменением масштаба изображения посредством вариообъектива;

·        наличие выполненных в виде линеек 20 светофильтров, выделяющих отдельные участки спектра в диапазоне от 400 до 1000 нм, для проведения спектрозональных исследований объектов;

·        ввод изображения в ЭВМ, дополнительная его обработка (в т.ч. с помощью стандартных графических редакторов), создание архива изображений;

·        дополнительный источник света на ярких светоизлучающих диодах, обеспечивающий освещение исследуемой поверхности диаметром 20 мм.

Состав системы:

·        анализатор;

·        плата ввода изображения в ЭВМ типа PCI Capture Card;

·        программное обеспечение.

Технические характеристики:

Спектральный диапазон 254-1000 нм

Разрешающая способность:

вариант черно-белого изображения 500 тел. лин.

вариант цветного изображения 400 тел. лин

Количество светофильтров 20 шт.

Размер исследуемого поля зрения при работе:

с 6-ти кратным вариобъективом от 112х148 мм до 21х28 мм

с 10 кратным вариообъективом от 105х140 мм до 12х16 мм

Напряжение питания 220 В

Габаритные размеры анализатора 550х260х410 мм

Масса анализатора 15 кг

Функциональная схема и особенности конструкции анализатора ТСС «Радуга»

Функциональная схема анализатора ТСС Радуга» представлена на рис.

Светозащитный бокс с откидными стенками;

2.      Импульсный ИВЛ видимого диапазона;

.        Импульсный ИВЛ УФ-диапазона;

.        БКТ;

.       

.        Комбинированный ИВЛ на светодиодах.

.        Источник проходящего света;

Особенностью конструкции ТСС Радуга» является наличие увеличенного светозащитного бокса, более мощных непрерывных ИВЛ УФ-диапазона (2х15 Вт для 254 и 365 нм), а также импульсных ИВЛ для обнаружения слабо люминесцирующих объектов в видимой и инфракрасной областях спектра. ТСС «Радуга имеет дополнительный комбинированный ИВЛ на светодиодах, с помощью которого в светозащитном боксе можно подсветить объект светом с длиной волны 470, 567, 590, 615, 626 или 655 нм в поле с диаметром около 30 мм

Рассмотрим более подробно БКТ ТСС Радуга», которая приведена на рис.

Корректирующая линза;

1. 2. Вариобъектив;

2.      3. Блок управления вариообъективом;

.        4. Узел ввода светофильтров;

.        5. Фотоприемник.

В БКТ использован моторизованный вариобъектив -2 фирмы COMPUTAR с кратностью масштабирования 6, 10 или 16х. Перед вариобъективом для обеспечения его работы на полях зрения от 160х120 мм с плавным увеличением масштаба на расстоянии, позволяющем минимизировать потери света от исследуемого объекта, установлена корректирующая линза - 1. С блока -3 производится управление масштабированием, фокусировкой и диафрагмой вариообъектива путем подачи на соответствующие его двигатели управляющих напряжений. С помощью узла ввода светофильтров 4 в задний рабочий отрезок объектива вводятся светофильтры С2 из дискретного набора (линейки) цветных оптических стекол. Конструкция узла позволяет при необходимости заменять линейки и тем самым изменять спектральную характеристику БКТ.

В качестве фотоприемника - 5 в БКТ используются бескорпусные телевизионные камеры фирмы «ЭВС» с повышенной чувствительностью черно-белого или цветного изображения. Камера цветного изображения адаптируется для работы в широком диапазоне спектра от длинноволновой УФ-области (380 нм) до ближней ИК-области спектра (1000 нм). Для этого полосовой фильтр, стоящий перед цветной матрицей удаляется. Правильность цветопередачи при работе в видимом диапазоне спектра достигается за счет установки в дискретный набор соответствующего светофильтра, идентичного удаленному полосовому. Видеосигнал с БКТ поступает через узел коррекции (УКВС), который позволяет увеличить контраст получаемого изображения за счет дополнительной фиксации уровня черного и усиления видеосигнала, на выход ТСС, подключаемый к устройству ввода изображений в ПЭВМ или к видеопросмотровому устройству.

Особенности работы ТСС в импульсном режиме

При импульсном режиме работы ТСС необходимо обеспечить синхронизацию процессов вспышки импульсной лампы и записи следующего за вспышкой одиночного информационного телевизионного кадра

Обратимся к рис. с временными диаграммами.

1.      Кадровые синхроимпульсы (КСИ);

2.      Импульс запуска вспышки;

.        Вспышка;

.        Информационный кадр;

.        Сигнал записи изображения в память.

Для синхронизации с привязкой к КСИ (диагр. 1) генерируют импульс запуска (диагр. 2), который обеспечивает срабатывание импульсной лампы во время прямого хода кадровой развертки (диагр. 3) и формирование потенциального рельефа от освещенной сцены в секции накопления матрицы ПЗС. Следующий за вспышкой телевизионный кадр является информационным (диагр. 4) и должен быть зафиксирован в устройстве памяти (диагр. 5).

Описанный выше алгоритм реализуют путем управления импульсной лампой через СОМ-порт ПЭВМ и записью изображения через стандартное устройство ввода изображений, в котором поддерживается режим аппаратного просмотра OVERLAY (наложение).

Одиночный кадр особенно при визуализации малоконтрастного изображения является весьма зашумленным. Подавление шума для статичного сюжета осуществляют методом суммирования сигнала в цифровой памяти за несколько циклов импульсного экспонирования с последующим усреднением по их числу.

Телевизионная лупа «Видеомышь ВМ-2»

Телевизионная лупа предназначена для исследования фрагментов документов с увеличением 40-60х (рис.).

Телевизионная лупа имеет следующие режимы работы:

·  широкий спектр, создаваемом путем смешивания голубого (470 нм), зеленого (567 нм) и желтого (590 нм) цветов;

·        голубая область спектра (470 нм);

·        в зеленая область спектра (567 нм);

·        желтая область спектра (590 нм);

·        красная область спектра (655 нм);

·        ИК область спектра (810 нм);

·        косо падающий свет в зеленой области спектра (567 нм);

·        косо падающий свет в ИК области спектра (810 нм);

·        ИК люминесценция.

Технические характеристики:

·  Разрешающая способность 375 тел. лин

·        Размер контролируемого поля 3х4 мм;

·        Напряжение питания 12 В.;

·        Ток потребления, не более 250 мА;

·        Габаритные размеры 120х75х65 мм;

·        Масса 0,5 кг.

Подключается непосредственно:

·  к анализатору черно-белой ТСС любого из базовых вариантов;

·        к телевизионному микроскопу;

·        к коммутатору видеосигналов;

·        или используется автономно в комплекте с блоком питания и монитором.

Функциональная схема и особенности конструкции ВМ-2

Функциональная схема ВМ-2 приведена на рис.

1.  Фотоприемник;

2.      Узел ввода светофильтра С2;

.        Комбинированный источник света на светодиодах;

.        Исследуемая поверхность документа.

Особенностью ВМ-2 является конструктивное исполнение в виде манипулятора «мышь», позволяющее путем перемещения по поверхности документа исследовать его фрагменты с минимальными размерами 3х4 мм, что соответствует, примерно, увеличению 45-х при выводе на монитор с размерами экрана 9 «. В ВМ-2 предусмотрена возможность визуализации ИК-люминесценции при освещении объекта голубыми светодиодами и введения перед фотоприемником - 1 светофильтра С2 типа КС -19 с помощью узла -2.

Перспективы развития ТСС для углубленных исследований документов

Анализируя технические параметры, имеющейся на рынке продаж телевизионной аппаратуры для исследования подлинности документов и других вещественных доказательств, можно констатировать наличие достаточно широкой номенклатуры ТСС, которая позволяет потребителю успешно решать его задачи. Основные тенденции развития ТСС направлены в сторону насыщения аппаратуры сервисными функциями, программно задаваемыми от ПЭВМ. В частности, работа в автоматическом режиме по заданному алгоритму исследования документов с фиксацией получаемых в различных режимах изображений, автоматизированное управление позиционированием светофильтров, масштабом и диафрагмой в БКТ.

Другим направлением развития ТСС является повышение их чувствительности, избирательности и разрешающей способности. Повышение чувствительности связано с улучшением энергетических характеристик ИВЛ и улучшением параметров фотоприемников: чувствительности и отношения сигнал-шум. Повышение избирательности связано с использованием узкополосных интерференционных светофильтров, позволяющих проводить более тонкую дифференциацию по спектру с целью обнаружения цветовых различий в документах, а также выделения тех или иных участков в спектре люминесценции. Повышение разрешающей способности связано с применением полноформатных ПЗС - матриц, обеспечивающих соответствие телевизионному вещательному стандарту.

Программное обеспечение «Радуга-2»

Руководство пользователя программным обеспечением

Описание программного обеспечения

Программа предназначена для просмотра и ввода в ПЭВМ телевизионных изображений исследуемых объектов через устройство ввода изображений и обеспечивает возможность накопления, обработки, записи в файл, чтения из файла, печати на принтере полученных изображений и управления через COM-порт импульсным источником света (вспышкой).

Главное окно программы имеет вид:

программный импульсный криминалистический доказательство

Имеется три перемещаемых панели программы:

Панель инструментов - содержит кнопки управления, соответствующие пунктам меню Файл, Обмен, Изображение;

Панель операций с окнами - содержит кнопки управления, соответствующие пунктам меню Вид;

Панель управления видео - содержит кнопки управления, соответствующие пунктам меню Видео.

Панели программы и строка состояния могут быть спрятаны или показаны с помощью пункта меню Вид / Панели программы.

Панель инструментов

Кнопка  предназначена для записи изображений в файл. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Файл / Сохранить (Сохранить как…).

Кнопка  предназначена для чтения из файла. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Файл / Открыть.

Кнопка  предназначена для печати на принтере полученных изображений. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Файл / Печать.

Кнопка  предназначена для копирования в буфер обмена вырезанного с помощью рамки фрагмента текущего изображения. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Обмен / Вырезать.

Кнопка . предназначена для копирования в буфер обмена текущего изображения в целом. Аналогичная функция может быть выполнена через пункты меню Обмен / Копировать в буфер.

Кнопка . предназначена для вставки изображения из буфера обмена. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Обмен / Вставить из буфера.

Кнопка . предназначена для зеркального отражения изображения по горизонтали. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Изображение / Зеркало по X.

Кнопка . предназначена для зеркального отражения изображения по вертикали. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Изображение / Зеркало по Y.

Кнопка  предназначена для вывода на экран диалога Поворот изображения:

Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Изображение / Поворот….

Кнопка  предназначена для инвертирования цветов введенного изображения (негатив). Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Изображение / Инверсия цветов.

Кнопка  предназначена для настройки яркостных параметров (яркость, контраст, гамма коррекция) введенного изображения. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Изображение / Яркостная коррекция.

Кнопка  предназначена для получения дополнительной справочной информации о программе. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Справка.

Панель операций с окнами

Панель позволяет расположить окна с изображениями удобным для пользователя образом:

кнопка  - свернуть все окна;

кнопка  - развернуть все свернутые окна в исходное состояние;

кнопка  - расположить каскадом;

кнопка  - расположить горизонтально;

кнопка  - расположить вертикально.

Эти функции могут быть выполнены также с помощью пунктов меню Вид. Там же приведен список введенных изображений. Оперируя выше приведенными функциями и списком введенных изображений удобно проводить сравнение двух и более изображений.

Кнопка  предназначена для быстрого закрытия всех открытых изображений. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Вид / Закрыть все окна.

Панель управления видео

Кнопка  предназначена для просмотра видео в реальном времени. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Видео / Просмотр видео.

Кнопка  предназначена для ввода одного кадра изображения. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Видео / Ввод одного кадра

Кнопка  предназначена для накопления: ввода серии из n кадров и усреднения в соответствии с параметрами серии. Для задания числа накапливаемых кадров служит регулятор , расположенный рядом с кнопкой. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Видео / Накопление кадров.

Кнопка  предназначена для установки автоматического контрастирования при вводе изображения. Аналогичная функция может быть задана с помощью пункта меню Видео / Автоматическое контрастирование.

Кнопка  предназначена для ввода кадра в режиме вспышки. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Видео / Ввод со вспышкой.

Кнопка  предназначена для настройки параметров ввода с использованием вспышки. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Видео / Параметры вспышки… (см. далее раздел 2.5 Работа в импульсном режиме).

Кнопка  предназначена для накопления кадров в режиме вспышки. Аналогичная функция может быть выполнена через пункт меню Видео / Ввод со вспышкой и накоплением.

Использование по назначению

Эксплуатационные ограничения

Требования к конфигурации ПЭВМ:

- процессор Pentium III или лучше;

операционная система Windows 98SE, 2000, XP;

видеоадаптер SVGA с поддержкой Direct Draw, RGB 24 или 32 бит на пиксель;

не менее 200 Mb свободной памяти на жестком магнитном диске (винчестере);

не менее 128 Mb оперативной памяти;

·   устройство для чтения CD дисков (CD или DVD привод);

·   устройство для гибких магнитных дисков (FDD 3,5²), если программное обеспечение поставляется на дискете;

·   свободный COM порт;

- установленное устройство ввода изображения с WDM драйвером.

Пользователь программы (оператор) должен обладать практическими навыками работы с графическим пользовательским интерфейсом операционной системы.

Установка и запуск программы

Перед установкой программы необходимо удалить ее предыдущую версию, если она установлена на Вашем компьютере, или производите установку программы в другой каталог.

Установите программу, используя функцию операционной системы Панель управления / Установка и удаление программ или запустив с дискеты файл SETUP.EXE. При запросе серийного номера, введите номер, указанный на этикетке дискеты с ПО. Запустите программу. Если номер введен неверно, то при первом запуске программа запросит ввод серийного номера снова.

Не допускается одновременное открытие нескольких программ, работающих с платой ввода изображений, в том числе и второй копии программы «Радуга».

Примечание - Установку программы должен производить специалист, имеющий соответствующее образование и сертификаты компании-производителя операционной системы.

Настройка видео

В зависимости от используемого устройства ввода диалоги и настройки могут отличаться, поэтому далее приводится пример настройки программы в пункте меню Видео:

1)   Источник ввода (Video Source):

Канал ввода (Video Input):            Video Composite (AV)

Стандарт видео (Video Standard): PAL_B

Яркость (Brightness):                      среднее положение

Контрастность (Contrast):              среднее положение

Оттенок (Hue):    среднее положение Насыщенность (Saturation):       среднее положение для цветного,

для полутонового изображения

2)   Формат ввода (Video format):

При необходимости измените формат ввода.

Работа с видео

Для наблюдения текущего видео на дисплее ПЭВМ используйте кнопку , или соответствующий пункт меню Видео / Просмотр видео. При этом появляется окно Видео для наблюдения текущего изображения. Нажатие правой клавиши мыши в окне Видео вызывает контекстное меню для настройки.

Для ввода одного кадра изображения используйте кнопку  или соответствующий пункт меню Видео / Ввод одного кадра.

При этом появится окно

Для ввода в режиме накопления кадров используйте кнопку или соответствующий пункт меню Видео / Ввод серии кадров. Для задания числа накапливаемых кадров служит регулятор , расположенный рядом с кнопкой.

При нажатой кнопке  (установленной галочке в пункте меню Видео/Автоматическое контрастирование) при последующем вводе изображений будет осуществляться автоматическое контрастирование.

Работа в импульсном режиме

При работе с импульсными источниками света выберите пункт меню Видео / Параметры вспышки… или нажмите кнопку  панели управления. При этом произойдет формирование сигнала запуска импульсного источника, ввод восьми кадров изображения и появится диалог Параметры ввода в режиме «Вспышка»,

позволяющий оценить результаты ввода и выбрать нужный кадр в контрольном окне поля Выберите кадр. Кнопки   служат для прокрутки восьми кадров. Если нужный кадр отсутствует или плохого качества, измените настройку Задержка вспышки и нажмите кнопку . Время между вспышками зависит от аппаратной реализации в приборе «Радуга-2», составляет около 15 секунд и может быть оценено по индикатору «Готов» импульсного источника на приборе. Сигнал запуска импульсных источников производится через COM порт. При первом запуске программы устанавливается номер первого свободного COM порта. Этот номер может быть изменен. Если прибор соединен с компьютером через другой COM порт, то его номер может быть выбран из списка параметра Номер СОМ порта. Для ввода изображения из контрольного окна нажмите кнопку  или щелкните левой кнопкой мыши на нужном изображении. При этом появится окно

Примечание - Рекомендуемые параметры вспышки:

·   Время между вспышками - 15 с (не менее 10 для установленных ламп);

·   Задержка вспышки - 0 мс.

Для других форматов, а также для других типов процессоров ПЭВМ и устройств ввода может потребоваться установка (подбор) других параметров задержки вспышки и номера кадра, при которых будет производиться ввод изображения в ПЭВМ в режиме Вспышка.

После установки параметров вспышки для ввода кадра в режиме вспышки можно также использовать кнопку панели управления , а для ввода в режиме вспышки с накоплением - кнопку.

Печать изображений

Для печати на принтере полученных изображений используются следующие пункты меню Файл:

Пункт меню Файл / Печать используется для печати изображения. На экран выводится стандартная панель, с помощью которой можно определить число копий, принтер и его установки.

Пункт меню Файл / Просмотр печати используется для просмотра на дисплее изображения, как оно будет выглядеть при печати. При выборе этой команды основное окно будет заменено окном просмотра печати, которое предоставляет возможность инициирования печати.

Пункт меню Файл / Параметры печати используется для выбора принтера и формата печати. На экран выводится стандартная панель, с помощью которой устанавливаются требуемые параметры.

Пункт меню Файл / Параметры зоны печати используется для вывода на экран диалога Параметры зоны печати

Быстрый вызов печати осуществляется при помощи кнопки

Панели инструментов.

Измерения яркости

Для измерения яркости изображения в точке достаточно переместить в нее мышь. Координаты точки x и y и значение составляющих R G B выводятся в строке состояния в правом нижнем углу окна программы.

Для измерения средних значений яркости изображения в окрестности (5x5 элементов разложения) необходимо одновременно нажимать клавиши Shift и Ctrl клавиатуры и перемещать нажатую мышь. При этом в окне рисуется желтый кружок. Координаты точки x и y, и значение составляющих R G B выводятся в строке состояния.

Окно программы в рабочем состоянии может иметь следующий вид:

Литература

1. Барыбин, А.А. Электроника и микроэлектроника. Физико-технологические основы / А.А. Барыбин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 424 c.

. Белов, Н.В. Электротехника и основы электроники: Учебное пособие / Н.В. Белов, Ю.С. Волков. - СПб.: Лань, 2012. - 432 c.

. Белоусов, В.В. Судовая электроника и электроавтоматика: Учебник / В.В. Белоусов, В.А. Волкогон. - М.: Колос, 2008. - 645 c.

. Борисенко, В.Е. Наноэлектроника: теория и практика: Учебник / В.Е. Борисенко, А.И. Воробьева, А.Л. Данилюк, Е.А. Уткина. - М.: БИНОМ. ЛЗ, 2013. - 366 c.

. Вайнштейн, Л.А. Теория дифракции. Электроника СВЧ / Л.А. Вайнштейн. - М.: Радио и связь, 1995. - 600 c.

. Велстистов, Е. Все о приключениях Электроника: Повести / Е. Велстистов. - СПб.: Азбука-Аттикус, 2013. - 592 c.

. Велтистов, Е.С. Победитель невозможного: третья книга из цикла о приключениях Электроника / Е.С. Велтистов. - М.: Дет. лит., 2010. - 235 c.

. Воронков, Э.Н. Твердотельная электроника. Практикум: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / Э.Н. Воронков. - М.: ИЦ Академия, 2010. - 128 c.

. Воронков, Э.Н. Твердотельная электроника: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / Э.Н. Воронков, А.М. Гуляев, И.Н. Мирошникова. - М.: ИЦ Академия, 2009. - 320 c.

. Гальперин, М.В. Электротехника и электроника: Учебник / М.В. Гальперин. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 480 c.

. Голубева, Н.С. Основы радиоэлектроники сверхвысоких частот: Учебное пособие / Н.С. Голубева, В.Н. Митрохин; Под общ. ред. проф. д.т.н. И.Б. Федоров. - М.: МГТУ им. Баумана, 2008. - 488 c.

. Горохов, П.К. Толковый словарь по радиоэлектронике / П.К. Горохов. - М.: Русский язык, 1993.

. Гусев, В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учебник / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. - М.: КноРус, 2013. - 800 c.

. Джонс, М.Х. Электроника - практический курс / М.Х. Джонс. - М.: Техносфера, 2013. - 512 c.

. Евстратов, В.А. Радиоэлектроника прогулочных судов / В.А. Евстратов. - М.: ТрансЛит, 2008. - 128 c.