Вимірювання параметрів світлового поля за допомогою матричних фотоперетворювачів з цифровим представленням сигналу

Abstract

У дисертації проведено дослідження матричних фотоперетворюва-чів з цифровим представленням сигналу та пристроїв на їх основі. Ви-значено основні шляхи їх використання для світлотехнічних вимірю-вань. Побудовано математичні моделі вимірювальних пристроїв з мат-ричними та лінійними оптичними перетворювачами, які дають можли-вість розраховувати світлотехнічні параметри світних об’єктів. Запропоновано методику градуювання матричних оптичних пере-творювачів та пристроїв на їх основі, що дозволило визначати діапазон лінійності характеристичної кривої фотокамери. Проведено експериме-нтальні дослідження впливу алгоритму стиснення на величину яскра-вості цифрового зображення. Розроблено алгоритм та програму для розрахунку яскравості та освітленості поверхні досліджуваних об’єктів. Проведено вимірювання розподілу освітленості по поверхні світ-ного об’єкта з допомогою фотокамери, а також кривої світлорозподілу напівпровідникових джерел світла за допомогою пристроїв з лінійними та матричними оптичними перетворювачами.

В диссертации определены основные пути использования матрич-ных фотопреобразователей с цифровым представлением сигнала и уст-ройств на их основе в измерениях светотехнических параметров светя-щихся объектов. Создано математические модели измерительных приборов с мат-ричными и линейными оптическими преобразователями, которые дают возможность проводить расчеты светотехнических параметров по по-лученным изображениям объектов. Предложено методику градуирования матричных оптических пре-образователей и устройств на их основании. Даная методика позволяет определять диапазон линейности характеристической кривой фотока-меры. Проведены экспериментальные исследования влияния алгоритма сжатия на величину яркости цифрового изображения. Установлено, что влияние алгоритма сжатия в формате JPEG на яркость изображения есть незначительным, что расширяет круг фотокамер, с помощью кото-рых можно проводить светотехнические измерения. Для проведения расчетов яркости и освещенности поверхности ис-следуемых объектов разработано алгоритм и программу расчета свето-технических параметров на ЕОМ. Предложена система визуализации на экране компьютера распределения освещенности по поверхности исследуемого объекта. С помощью фотокамеры OLYMPUS E 420 проведены измерения распределения освещенности по поверхности светящего объекта, а та-кже кривой светового распределения полупроводниковых источников света с помощью фотокамеры OLYMPUS E 420 и сканирующих уст-ройств Mustek BearPaw 2448TA Plus и EPSON PERFECTION V30. При этом относительная погрешность результатов измерений не превышает 5 %.

In this thesis was conducted researches of matrix light transformers with digital presentation of signal and devises on theirs basis. The basic ways of theirs using for the light engineering measuring was determined. The method calibration of matrix optical transformers and devices on theirs basis was offered. It allows to determine the range of linearity charac-teristical curve of the photocamera. The experimental researches impact compressional algorithm to amount brightness of digital image was con-ducted. It is set that impact algorithm compression in JPEG format to the image brightness is insignificant, it extends circle photocamers which helps can conduct light engineering measurings . The algorithm and program for the calculation brightness and illumi-nance surface of probed object was developed. The system of visualization was offered on the computer screen on the surface of the probed object. The measurings distributing of luminosity on the surface lighting ob-ject with help of photocamera OLYMPYS E 420,and also with curve of light distribution semi-conducting light sources with help photocamera OLYMPYS E 420 and scanning devices Mustek BearPaw 2448TA Plus and EPSON PERFECTION V 30 was conducted. The relative error of measuring results does not exceed 5 %.