（精密仪器及机械专业论文）感光胶片质量性能智能化综合测试系统的研究(精密仪器及机械专业优秀论文).pdf

中国科学技术大学博士学位论文摘要 摘要 感光胶片的质量，在很大程度上决定了最终照相图像的品质。因此系统地检 测感光性能和影像结构性能，是正确使用感光胶片和提高胶片生产质量的关键。 航空和卫星摄影所需的胶片是一种专业胶片，由于其应用范围的特殊性，因此对 胶片的感光性能和影像结构性能的检测有更高的要求，为了适应这一要求，研制 了“感光胶片质量性能智能化综合测试系统”。该系统由“航空原底片影像质量 自动测评系统”和“胶片感光性能与影像结构性能自动测定系统”两个子系统组 成。 在“航空原底片影像质量自动测评系统”中，改变了凭肉眼进行观察选择， 并用光密度计检测若干点的密度然后根据经验和被检测若干点的数据对底片的 影像质量做出评价的传统底片评价方法。而是运用计算机技术、现代图像理论和 自动控制等把上述检测过程以及原底片影像质量评价智能化、自动化，从而提高 评价的客观性和可靠性。在此系统中，解决了两个关键性问题。一是航空底片的 恒张力数字闭环控制方法，采用数字信号处理技术( b s p ) 控制底片在运动过程中 的张力，使张力趋于设定的最佳值。基本消除了在航空底片的运动过程中，底片 张力的变化对底片的位移和定位精度影响，实现了测试结果的稳定性，使得系统 获取稳定的、真实的图像数据，为正确测评航空感光胶片成像质量提供了保证。 二是设计c c d 像感器测量光密度的新方法。应用改变曝光时间，与改变透射率对 曝光量的变化完全等价的这一原理，不用借助标准的密度标板进行校准可在大 面积上足够精准地测量物体透射密度。这在两个子系统都要采用的方法。 对胶片感光性能与影像结构性能的测定通常需要三种设备：制样机、缩拍仪 和显微光密度计。而后两种设备对精度要求高，且原理不同。在“胶片感光性能 与影像结构性能自动测定系统”中，系统的结构是：缩拍制样仪与数据采集分析 仪共用同一个全自动的、高精度的显微镜系统作为工作平台，通过光路改造，使 其能够适合两种不同的用途：缩小与放大。再配有精密二维移动平台和全自动专 用暗盒，使系统的重复精度得到了保证。利用显微镜专用数码相机以及楣关的图 像处理等新技术，使得图像采集可以在很短的时间内完成。在此系统中，解决了 中国科学技术大学博士学位论文摘要 二个主要的理论和应用问题。一是为了综合测定的需要，设计并制作了多功能测 试标板。二是缩拍制样与数据采集分析显微镜平台的自动调焦程序设计，其分辨 率可达到o 5 微米1 个脉冲；重复精度达1 微米。三是边缘法测量传递函数的实现， 提高t n 量速度和精度，为我国相关标准的制定提供了技术支持。 在本文中，总结了“感光胶片质量性能智能化综合测试系统”研制的过程 及核心技术，该系统可以作为感光胶片的测量技术平台，解决一定的技术难题， 但仍有许多相关的测试理论需要深入探讨和研究，这是我们的下一个目标。 关键词：航空底片实时控制，感光性能，影像结构，显微镜，c c d 、调制传 递函数，密度 ! 型! ! ! 坚坐塑a 旦一 a b s t r a c t i no r d e rt o g e t ah i g hq u a l i t yp h o t ot h ef i l ms e n s i t o m e t r yf f s ) a n di m a g e s t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c s ( i s c ) s h o u l db ek n o w n t o a g r e a te x t e n tt h eq u a l i t i e so f f i l m d e t e r m i n ep h o t o g r a p hq u a l i t y t h e f i l mw h i c hi su s e di n a v i a t i o na n ds a t e l l i t e p h o t o g r a p h i sas p e c i a lp h o t o g r a p h i cm a t e r i a l ，h o wt oe s t i m a t ea n dm e a s t n et h e i rf s a n di s ci sv e r yi m p o r t a n ti ns e l e c t i n ga n dm a n u f a c t u r i n gt h e mc o r r e c t l y t h e r e b ya l l i n t e l l e c t u a lt e s t i n gs y s t e m f o rf sa n d i s ch a sb e e nd e s i g n e do u ta n dr e s e a r c h e di n t o t h es y s t e mi sc o n s i s t e do ft w os u bs y s t e m s ：o n ei st h ea u t o m a t i cs u r v e ys y s t e mf o ， t h e i m a g eq u a l i t yo fo r i g i n a la v 胁t i o nn e g a t i v e a n dt h eo t h e ri st h em u l t i p l e m e a s u r e m e n t s s y s t e m f o r f i l m s f o rg u a r a n t e eo ft h et e s t i n gr e s u l t st ob eo b j e c t i v i t ya n dr e l i a b i l i t yt h ec h e c k i n g p r o c e s sa n dt h eq u a l i t ye s t i m a t ea r ei n t e l l i g e n t i z e da n da u t o m a t e di nt h ea u t o m a t i c s u r v e ys y s t e mf o ri m a g eq u a l i t yo fo r i g i n a la v i a t i o nn e g a t i v ea n dt h e r ea x et w o i m p o r t a n tt e c h n i q u e s o n ei s at e n s i o n i n g d i g i t a l c l o s el o o pc o n t r o lf o ra v i a t i o n n e g a t i v e f i l mw h i c hm a k e st h et e n s i o nt o a p p r o a c ht o a no p t i m u mt e n s i o nc a n e l i m i n a t et h ee f f e c t ss u c ha st h ei n s t a b i l i t yo ft h es y s t e ma n du n f a i t h f u lp o s i t i o nb y d i g i t a ls i g n a lp r o c e s st e c h n o l o g y ( d s p ) w h e nm i c r o s c o p e ，a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c ea n d c o m p u t e rt e c h n o l o g ya r ec o n n e c t e dp r o p e r l y t h eo t h e ri san e wm e t h o do fm e a s u r i n g o p t i c a ld e n s i t yw i t l lt w o - d i m e n s i o nc c d w h i c hi sa l s ou s e di nt h en e x ts u bs y s t e m t h eb a s i c p r i n c i p l e i st h a tf o r e x p o s u r ec h a n g i n gt h et r a n s m i s s i v i t y i s e q u a l t o c h a n g i n gt h ee x p o s u r et i m e ，i f t h em e t h o d i su s e dt h ec a l i b r a t i o np l a t eo f t h es t a n d a r d g r e ys c a l e i sn o tn e e da n dt h eo b j e c tt r a n s m i s s i o n d e n s i t yo nl a r g e a r e ac a nb e m e a s u r e da c c u r a t e l y t h e r e f o r et h et r a d i t i o n a lm e t h o dw h i c h f i r s t l ys o m ei m a g e a r e a s a r ec h o s e nb yn a k e de y ea n ds o m e p o i n t sa r em e a s u r e db yd e n s i t o m e t e ra n dt h e nt h e t e s t i n gr e s u l t sa r eg i v e n o u th a sb e e n c h a n g e d g e n e r a l l yt h r e ee q u i p m e n t s ：c o n t a c tm a k i n gs a m p l ei n s t r u m e n t ，m i c r o c o p i e r a n dd e n s i t o m e t e ra r en e e d e di n d e t e r m i n i n gf sa n di s c h o w e v e rt ot h el a s tt w o e q u i p m e n t s t h e h i 【g l ip r e c i s i o n s a r e r e q u i r e d a n d t h e y h a v ed i f f e r e n t w o r k i n g p r i n c i p l e s b u ti nt h em u l t i p l em e a s u r e m e n t ss y s t e m f o r f i l m s ，t h em a i ns t r u c t u r eo f ! ! ! 坐堕! ! ! !些! 坐! 一 t h es y s t e mi sc o m p o s e do f a na u t o m a t i ca n dh i g hp r e c i s i o nm i c r o s c o p e w i t hd u a ll i g h t p a t h sw h i c h i su s e da sa m i c r o c o p i e r ( f o rm i c r o f i l m i n gm u l t i p l e ) o r ad a t ap r o c e s s i n g m a c h i n e ( f o rm a g n i f y i n gm u l t i p l e ) ，ab e s tq u a l i t y2 dm o v i n gp l a t f o r ma n d as p e c i a l a u t o m a t i cc a s s e r et h a t t h e y a r ea s s e m b l e dt o g e t h e rt o g u a r a n t e e t h e r e p e a t e d p r e c i s i o n sa n d t h es t a b i l i t i e so ft h es y s t e m t h e nu s i n gas c i e n t i f i cl e v e lc c d c a m e r a d e s i g n e df o rm i c r o s c o p ew i t hs o m en e w f u n c t i o n so f i m a g ep r o c e s s i n g ，t h ec o l l e c t i o n a n dt h et r a n s l a t i o no fi m a g e sa l ef i n i s h e dv e r yq u i c k l y t h e r e f o r et h em i c r o - c o p i e r a n dt h em i c r o d e n s i t o m e t e ra r er e p l a c e db yt h es y s t e m e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t e t h a tt h eu s eo ft h es y s t e me n a b l e st h em e a s u r e q u a l i t i e st ob ei m p r o v e d i n t h es y s t e m t h e r ea r et h r e en e w t e c h n i q u e sa l eo b t a i n e d t h ef i r s ti st h a tan o v e lt e m p l a t eu s e di n m u l t i p l ei m a g ea s s e s s m e n ti sm a d eo u t ；t h es e c o n di st h ea u t o m a t i cf o c u sp r o g r a mf o r m i c r o f i l m i n ga n dd a t ac o l l e c t i n g o nt h e m i c r o s c o p eh a s b e e nf i n i s h e da n dg o o d r e s u l t sh a v eg o a e n t h er e s o l v i n gp o w e ri so 5m i c r o n lp u l s ea n d r e p e a t i n gp r e c i s i o n i s1m i c r o n t h et k r di sr e a l - t i m em o d u l a t i o nt r a n s f e rf u n c t i o nf m t f ) o ff i l m su s i n g a ni m p l e m e n t a t i o no ft h ee d g et e c h n i q u ew h i c hw i l lb er e c o m m e n d e da san a t i o n a l m e a s u r i n g s t a n d a r d i nt h et h e s i st h ed e v e l o pc o u r s ea n dc o r et e c h n i q u e so ft h ei n t e l l e c t u a lt e s t i n g s y s t e mf o ，f sa n di s c h a v eb e e nd i s c u s s e da n ds u m m e du p t h o u g hs o m ed i f f i c u l t t e c h n i q u ep r o b l e m si nt h es y s t e mh a v eb e e ns o l v e d ，t h e r ea l es t i l lm a n yq u e s t i o n s a b o u tt e s t i n gf i l mt h e o r i e ss h o u l db ea n s w e r e d a l lt h e s ew i l lb e c o m et h en e x t t a r g e t k e yw o r d s ：o r i g i n a la v i a t i o nn e g a t i v e ，r e a l t i m e c o n t r o l ，s e n s i t o m e t r y , i m a g e s t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c s ，m i c r o s c o p e ，c c d ，m t f , d e n s i t y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得虫国型堂楚盔太堂或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：得兹甜i 签字日期剃年r 月，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解生国抖堂捷盔太堂有关保留、使用学 位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件 和磁盘，允许论文被查阅和借阅，本人授权虫国型堂撞苤太堂可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：傅缘刚导师签名：童支浩 签字日期：狮j 年j 月弘日 签字日期p 啐嘴。日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：电话： 通讯地址：邮编： 。 主曼型兰垫查查兰堕圭堂垡堡塞 ! 三墨l ! ! 茎l 第一章绪论 1 1 引言 在人类发展的历史长河中，入与自然的关系是：观察自然、适应自然和改造 自然，不断地完善和提高人类t h 身。在这一过程中，光与人的关系可以说贯穿整 个人类发展史。光能引起一些物质的变化是人们很早以前就观察到的事实，但限 于当时的生产力和科学发展的水平，对此现象无法给予解释。早在汉代( 公元前 2 0 6 公元2 1 9 ) ，我国的劳动人民就知道将感光物质涂抹在陶器的表面，经过高 温处理，制成美丽的图案，装饰器皿f 1 , 2 1 。 1 7 世纪人们观察到银盐在阳光的照射下，会发生化学变化，浅色的银轮慢 慢变深。1 7 2 5 年德国，纽伦堡阿道夫大学的医学教授h e i n r i c h8 c h u l z e 首先发 现了银的氯化物具有感光性能。他在1 7 2 7 年发表硝酸银与白垩之混合物对光 的作用论文。于是，人们尝试着用它作为感光材料，来拍摄物体。 1 8 0 2 年英国t h o m a sw e d g w o o d 和他的学生s i rh u n m p h r e yd a v y 将硝酸银溶 液涂于纸上，得到最初的感光材料。此后又改为将氯化银涂于纸上。他们最大 的贡献是将照相机原形与感光材料的结合。1 8 1 9 年英国天文学家s i rj o h n h e r s h e l 发明了摄影的定影法，他发现硫代硫酸钠( 俗称海波，大苏打) 叮使已 感光的氯化银固定下来，从而可以长期保持影像。这种定影方法沿用至今。 p h o t o g r a p h y 一词是由他首先创用的。1 8 3 5 年，英国皇家学会会员f o x t a l b o t 发现了用食盐定影的方法。利用浓食盐溶液，溶掉未见光的卤化银部分。1 8 3 9 年，法国人l o u i sjmd a g u e r r e 发明了一种银板法。该方法是用碘蒸气熏一种 表面光滑的银板或铜质镀银板，在板的表面生成具有感光性能的碘化银。但用此 法制成的感光材料感光度低。经过后来的几年探索，人们发现用卤素元素中的碘、 溴、氯的混合银盐来代替碘化银，能较大程度地提高感光度。银板法的发明，为 银盐感光材料的发展奠定了基础。1 8 4 1 年，与银板法同时流行的还有一种照相 法，是t a l b o t 发明的美色法。此方法是将纸张先后浸入硝酸银溶液和碘化钾溶 液中，使纸面生成碘化银感光层。1 8 4 1 年6 月1 0 日f o xt a l b o t 在学会发表塔 波纸照相术。1 8 5 1 年3 月，英国雕刻家s c o t t a r c h e r 在c h e m i s t 杂志上发 - 1 一 中国科学技术大学博士学位论文 第一章绪论 表了火棉胶摄影法。此方法是将硝化纤维素溶于乙醇和乙醚的混合液中制成 胶状物，在这棉胶中加碘化钾溶液，然后均匀地涂布在玻璃板上。待棉胶开始凝 固时，将玻璃板浸入硝酸银水溶液，使版面生成碘化银感光层。湿板法的要求是 感光材料必须在摄影前预制，趁湿板未干进行曝光。1 8 5 3 年法国人m g a u d in ， 丌始研究柯罗酊十版末果。后经多人研究，到了1 8 5 6 年9 月，h i l ln o r r ls 以 柯罗酊于版获英凼专利，其方法是，感光后以白明胶等包上，然后干燥，即可久 存。1 8 7 1 年英国人r 1 。m a d d o x 发明用明胶代替棉胶。又有人提出溴化银代 替碘化银，制成了溴化银明胶干版。明胶和溴化银作为制造感光材料的原料是感 光材料发展中的个重大改革。随着染料化学的发展，1 8 7 3 年人们将有机染料 运用到感光乳剂中，于是诞生了增感剂。溴化银乳剂虽然具有较高的感光度，但 是只对蓝紫光敏感。将各种增感剂加入s h n 中，就能使卤化银乳剂的感光范围从 蓝紫光区扩展到绿光、红光区，甚至红外光也能感受。增感剂的使用，不仅提高 了乳剂的感光度，更重要的是为彩色感光材料的产生和发展奠定了基础。1 8 7 7 年，在此之前摄影底片是使用玻璃片，一股称之为“硬片”。美国人g e o r g e e a s t m a n 成功研制出摄影感光软片。在1 8 8 0 年成立e a s t m a nk o d a k 公司，大规 模生产摄影感光胶片。1 8 8 7 年，g o o d w i n 采用纤维素酯制成了柔软而透明的塑料 薄膜( 即基片) 。在片基上涂布乳剂，制得感光胶片，取代了玻璃干版。感光胶 片的发明，为感光材料打开了通向各个应用领域的大门。 1 9 世纪末，提出了染印法彩色片成像的原理，这是一种用减色法 ( s u b t r a c t i n gp r o c e s s ) 制作彩色影像的方法。1 9 2 2 年美国的特艺色公司首先 发展了染印法胶片。1 9 3 5 年第一部染印法彩色故事片出现在影坛。2 0 世纪2 0 年代初，又发明了多层彩色片，使感光材料的乳剂层中直接生成彩色影像。这种 彩色多层片，由于应用范围广，发展速度快，于2 0 世纪3 0 年代开始工业化生产。 1 9 3 5 年由美国柯达公司发明了采用扩散性成色剂显色的外偶式多层彩色片。 1 9 3 6 年德国阿克发( a g f a ) 公司首创了水溶性的非扩散性成色剂显色的内偶式 多层彩色片。1 9 4 2 年柯达公司又制成了采用油溶性成色剂的多层彩色片。j 9 4 7 年由美国拍立得公司( p o l a r o i dc o r p o r a l i o n ) 生产的一次性摄影材料问世。一 次性摄影材料又称扩散转移反转材料，其特点是具有很高的感光度，能几分钟快 速成像，无需暗室加工。1 9 6 4 年瑞士汽巴( c i b a ) 公司和英国伊尔富公司合作制 2 中国科学技术大学博士学位论文 第一章绪论 成的切尔克罗姆( c i l c h r o m ) 银漂法彩色感光材料问世，为彩色感光材料又增添 一个新的类型。真正用感光材料记录人们观察到的自然界现象也只有一百多年的 历史p 5 1 。 感光材料经过一百多年的发展，在品种、质量、生产工艺、原材料、检测手 段、冲洗加工等方面都得到了很大的发展和提高。在原材料方面，三醋酸片基已 取代了易燃的硝酸片基。更为优良的涤纶片基在特殊片基中已得到应用，将逐渐 成为感光材料的主要片基。对照相明胶的结构、性能、微量活性杂质进行了系统、 全面的研究，使照相明胶的质量有很大提高，有利于感光乳剂的制备。在乳剂制 备中采用了一系列新的技术，使感光材料在感光度、宽容度、反差系数、色牢度 等性能都有新的突破。在乳剂涂布干燥工艺方面采用了多层、薄层的挤压涂布， 高速热风干燥、辐射干燥等，整个过程是完全自动控制。在冲洗加工方面，突破 了坚膜技术，采用快速、高温、自动显影加工。大大提高了效率及画面质量。在 感光测定方面，采用了自动测试装置，应用了评价影像质量的新方法【6 ，7 ，”。 在感光材料的发展过程中，对乳剂的晶形、增感、潜影、显影等方面的照相 过程的理论的研究，在广度和深度上都有很大的发展。理论研究又促进了感光材 料及其其它学科的发展，形成了一个多学科相互渗透的综合的感光科学领域。为 得到更好的产品和技术，目前世界上几大感光材料生产厂商都在这一领域投入大 量的人力、物力。具体的说要在照片上具有更清晰细致的品质，即显微颗粒要更 细小。荚国柯达( k o d a k ) 公司就将原先传统生产的碘化银粒子，由圆球状，改 进为t 型扁平晶体。尺寸由原来的皿微米，细化到纳米尺度。如图1 1 所示。随 后同本富士( f u j i ) 、柯尼卡( k o n i c a ) 公司也研制出更细微、均匀的晶体 ( c o r e - s h e l l ) 。微粒内部为碘化银外包溴化银，即可产生触媒作用，使得颗粒更 小，有着前所未有的精致细腻效果。因此国际上感光材料生产主要集中在美国， 日本，德国等少数发达国家，产品近2 0 0 0 种 9 , 1 0 , 1 1 , 1 2 , 1 3 1 。 我国感光材料工业起步于上个世纪五十年代，从上个世纪七十年代以来突1 s 猛进的发展，建立了十多个现代化生产厂和研究中心，产品有黑白胶片、彩色胶 片、航空胶片和医学x 胶片等。在这四十多年的发展中，经历了从无到有，从 小到大的过程。目前国产乐凯牌胶片在中国市场上同美国的柯达牌，r 本的富士 牌胶片呈三足鼎立之势 1 4 , 1 5 , 1 6 , 1 7 , 1 9 , 2 0 i 。 - 3 中国科学技术大学博士学位论文 第一章绪论 幽iik o d a k 公司生产的纳米碘化银晶体 在感光材料的发展过程中，对感光材料的质量控制和评价越来越细，因此对 检测技术的要求越来越高。近三十年来，美、日、德、俄等主要工业国研制专用 仪器，掌握先进的测试技术，建立起一系列的照相影像质量测试方法和标准，其 中的调制传递函数和均方根颗粒度已经广泛地作为感光胶片的出场指标，并普遍 应用于i i k 生产中。影像质量分析技术的发展也促进感光技术的发展 2 1 , 2 2 , 2 3 j 。由 于照相影像质量分析技术在产品开发和研制中起到关键性的作用，各国的大公司 都采取技术保护和技术封锁，例如我国厦门感光材料公司上个世纪七 年代初从 美国柯达公司引进感光材料生产线，其产品的工艺和配方均达到当时的世界先进 水平，但不提供照相影像质量的检测设备，在厦门感光材料公司的要求下，柯达 公司勉强提供了美国六十年代使用的测量均方根颗粒度的表头和已被淘汰的英 国3 c s 型光密度计，只能检测当时现有产品，无法进行新产品的影像质量研究。 我国从上个世纪八十年代中期开始这方面的理论和技术研究，制定了相关的 国家标准 4 9 , 5 0 , 5 1 , 5 2 , 5 3 1 。在研究了国外的相关仪器如德国蔡司i i 型快速光密度计、 英国3 c s 型显微光密度计、和美国p e 公司生产的p d s 显微光密度计以及x r i t e 公司彩色透射密度计等产品之后【2 4 ，2 5 0 6 ，州，终于在1 9 9 0 年7 月，以中国科学技 术大学为主研制的影像微结构( p i m s ) 系统通过科学院的鉴定，如图1 2 所示。为 我国感光材料性能测试及影像质量评估工作上升到一个新的高度做出了一定的 贡献1 该仪器是利用线阵c c d 作为像感器，普通显微镜作为仪器的本体，可以 对各类感光材料的均方根颗粒度、调制传递函数和维纳频谱等进行测试。1 9 9 2 年5 月，以天津大学为主研制的p i a 型感光材料分辨率自动测定仪通过轻工部 - d 中国科学技术大学博士学位论文 第一章绪论 鉴定，该仪器采用单片机控制，激光干涉自动调焦，自动改变曝光量和焦平面的 位置，并且有目视观察和屏幕显示，可测定最高分辨率高于1 0 0 0 1 p m m 。但是， 它的结构复杂，自动调焦不易操作。1 9 9 9 年他们在此基础之上又研制出具有更 高重复精度和操作简便实用的智能化感光材料分辨率测定仪。2 0 0 2 年在我国感 光材料最大生产厂家乐凯集团成立了国家级感光材料技术研究中心，主要从事感 光材料的新产品的研发工作 2 8 , 2 9 , 3 0 , 3 1 , 3 2 , 3 3j 。 闰1 2 影像微结构( p i m s ) 系统的主体结构 1 2 论文的选题 本论文的选题是来源于北京遥感技术研究所承接的总装备部卫星应用技术 重点项目的分课题研究项目。鉴于中国科技大学曾经做过这方面的研制工作，于 2 0 0 1 年9 月该单位主动联系我们联合研究开发“感光胶片质量性能智能化综合 测试统”。该系统由两部分内容组成：原底片影像质量的评价和胶片感光性能与 影像结构性能分析。经过近一年的调研和总体方案设计、论证，于与2 0 0 2 年7 月签订合同。合同总代号为“尖兵一2 ”，我们承担总合同中的两个分合同，合同 代号为j b 2 _ 2 0 0 2 0 5 0 2 0 l 和j b 2 - - 2 0 0 2 0 5 0 2 0 2 。 - 5 - 中国科学技术大学博士学位论文 第一章绪论 由于卫星原底片是宝贵的信息资源，如何保证拍摄出高质量的高空影像照 片，研究原底片的影像质量可以为拍摄工作和胶片冲洗提供可靠的技术参数。目 前测评方法是在已照相冲洗后的原底片上凭人丁肉眼观察选择，用光密度计测若 干点的密度，然后根据经验和上述若干点的数据对原底片的影像质量做出评价， 并以此来指导或修正底片的拍摄和冲洗工作。这种方法，由于选点的随意性和不 可重复性，加之手工操作的速度慢、数量少，更由于不同人员的主观差异性，使 得测出数据和分析的可比性、重复性、客观性、权成性都很差。而且航空底片幅 【酊大( 3 4 0 m m 3 4 0 m m ) 和长度较长( 一般超过l k m ) ，只有采取自动化、智能 化的检测才能全面评价原底片影像的质量【3 4 , 3 5 , 3 6 , 3 7 , 3 8 , 3 9 , 4 0 。 技术要求：测定原底片影像的平均密度、最大密度、最小密度和密度差经 分析，给出原底片的质量评定结果。具体参数如下：a 检测原底片影像幅面：2 3 0 2 3 0 m m 和1 6 3 1 6 3 m m ；b 密度响应范围和分辨率：d 3 0 ；在d = 1 时， 分辨率o 0 6 d ，检测误差o 0 3 d ：b 重复性要求：同一底片1 0 次测定数据的 标准偏差仃0 0 5 。d 系统可靠性系数：不低于0 9 9 。 对于胶片感光性能基本内容是：准确地确定感光层所接受的曝光量和冲洗后 产生的银影密度之间的定量关系。这一关系通常用密度计测量的密度值制成的感 光特性曲线表示。研究感光特性曲线在对数坐标中所处的位置、形状和影响曲线 的因素，掌握感光材料的性能及其变化的规律是感光测定的基本任务，即通过该 曲线计算出感光度、灰雾度、反差系数、密度差等。而影像结构性能分析的内容 是：分辨率、均方根颗粒度、调制传递函数的测定。用传统的方法测定上述性能， 各项测定都需要分别进行，因此所需设备繁多、工艺复杂、工作周期长，往往难 以满足实际工作和生产的需求。为此，我们应用显微镜、人工智能控制原理和计 算机图像处理等技术设计和研制胶片感光性能与影像结构性能综合测定系统。可 以全面地、迅速地对感光性能和影像结构性能进行测定1 4 1 ，4 2 ，4 3 ，4 4 ，”, 4 6 , 4 7 , 4 8 1 。 具体测定范围的性能指标：a 测定感光度能够准确测定：1 国标航空照相 黑白胶片感光度s o3 0 ；2 前苏联航空照相黑白胶片感光度s o f 8 5 ；国标黑白普通照 相胶片感光度s 0 1 0 ；4 黑白复制胶片感光度s o6 0 ；b 测定平均斜率、反差系数 和宽容度； c 测定分辨率能够准确测定上述胶片的分辨率。测定范围是 5 0 1 p m m - - 1 2 0 0 1 p m m ；d 测定均方根颗粒度能够准确测定上述胶片的均方根颗 6 一 垦型兰垫查奎兰堡主堂垡堡塞塑二垦! ! ! l 粒度，范围大于5 2 5 ：e 测定调制传递函数能够准确测定上述胶片的调制传 递函数，截止频率可达1 8 0 0 c m m 以上。 1 3 论文内容的安排 基于论文的选题本论文由六章构成： 第一章主要介绍了论文的背景：感光材料产生的历史及相关检测设备的研 发；简述感光材料和其测试仪器发展的相互作用和促进；项目来源和论文的研究 方向。 第二章论述原底片影像质量自动测评系统基本构成，针对其基本构成要素 和项目的设计要求，对原底片影像质量自动测评系统迸行总体设计。其中包括数 据采集仪和数据工作站两大部分及软件控制方式等。 第三章解决在原底片影像质量自动测评系统设计中的理论问题。一是用 c c d 澳 量光密度的方法，即利用改变曝光时间t ，与改变透射率f 对曝光量的改 变是完全等价的这一原理，不用借助标准灰阶密度标板校准，可在大面积上足够 精准地测量物体透射密度；二是在原底片移动中如何实现恒张力数字控制，采用 数字信号处理技术( d s p ) 实时控制底片在运动过程中的张力，使张力趋于定值， 以保证系统的稳定和各项精度指标达到设计要求。 第四章论述根据项目设计要求，对胶片感光性能与影像结构性能综合测定系 统进行总体设计。系统的基本结构是：包括制样机，缩拍制样仪与数据采集分析 仪共用同一个全自动、高精度的显微镜作为工作平台，通过光路改造，使其能够 适合两种不同的用途：缩小与放大。 第五章解决在胶片感光性能与影像结构性能综合测定系统设计中的理论问 题。一是系统的自动调焦。采用图像处理法的自动调焦，整个调焦过程是维寻 优，即：黄金分割法；二是如何用方波法、边缘( 刃边) 法测量胶片调制传递函 数。 第六章是总结和展望。 7 主里登兰垫查查兰壁圭兰垡堡壅墨= 兰! ! ! l 参考文献 【1 】，朱光伟感光材料 m j ，中国物资出版社，1 9 9 9 ，1 0 f 2 】吴若藏制版感光材料 m i 北京印刷工业f 版社，1 9 9 6 【3 】，h i s t o r yo f p h o t o g r a p h y a n dt h ec a m e r a e b l ，w w w r e g e n t a e a d e m yc o r a 1 4 】，李文方世界摄影史 m ，黑统江人民出版社，( 2 0 0 4 ，1 ) 【5 】r o b e r tl e g g a t al t i s t o r yo f p h o t o g r a p h yf r o m i t sb e g i n n i n g st i l lt h e1 9 2 0 si m i r o y a lp h o t o g r a p h i cs o c i e t y1 9 9 5 f 6 1 w i l l i a ms ，j o h n s o n ，m i n kr i c e ，c a r l aw i l l i a m s ，a n d t h e r e s e m u l l i g a n 。p h o t o g r a p h y f f o m l 9 3 9t o t o d a y m t a s c h e np r e s s ( a u g u s t1 ，2 0 0 0 ) 【7 】n a o m ir o s e n b l u m a w o r l dh i s t o r yo f p h o t o g r a p h y m i a b b e v i l l ep r e s s ；3 r de d i t i o n ( f e b r u a r y1 ，1 9 9 7 ) 【8 1 m i c h a e lj o h nl a n g f o r d t h es t o r y o f p h o t o g r a p h y m f o c a lp r e s s ；2e d i t i o n ( m a r c h ，1 9 9 8 ) 【9 】t a d a a k it a n i ，p h o t o g r a p h i cs e n s i t i v i t y ：7 f h e o r ya n dm e c h a n i s m s 【m1 ，o x f o r du n i v e r s i t y p r e s s n e w y o r k , 1 9 9 5 f 1 0 邹竟银盐照相与数码照相 j 影像技术，2 0 0 4 n o1p 3 一1 0 【i i 】赵琳，支口惕生照相用高纯硝酸银的开发和生产 j 影像材料，2 0 0 4 ( 3 ) ：1 72 0 【1 2 】夏培杰关于2 0 0 2 年第2 9 届国际影像科学大会( i c i s 0 2 ) 和国际影像科学委员会( i c l s ) 会 议的参会报告 j 影像材料，2 0 0 3 ( 1 ) ：3 * 4 1 1 3 1 刘荣生，影像工业与影像市场的新发展l j j ，影像材料，2 0 0 2 ( 2 ) ：5 5 5 8 【1 4 】p h o l 0 i n d u s t r y2 0 0 3 ：r e v i e w a n d f o r e c a s t i e b i ，w w 、v p h o t o m a r k e t i n g t o m 15 1 k o d a ku n v e i l sn e x tg e n e r a t i o no f m o t i o np i c t u r et e c h n o l o g y e b1 ，w w wk o d a kc o i n 【1 6 1 康辉映像光学m 南开大学出版社，1 9 9 6 ，3 1 7 】王之江，伍树东成像光学 m 】科学出版社1 9 9 1 1 【1 8 宣象斌航空与航天摄影技术 h 北京：铡绘出版社，1 9 9 2 1 9 刘春艳卤化银照相材料的数字化技术 j 影像技术，2 0 0 3 n o 3p 3 - 4 【2 0 1 刘惕生感光材科的重要作用和发展历程 j ，影像技术，2 0 0 3 n o3 p 5 1 5 5 【2 1 】邢锦云，潘晴，等新型感光影像微结构分析系统研制感光科学与光化学1 9 9 3 ，1 1 ( 2 ) ：8 9 9 2 f 2 2 晏磊、郄胜强影像技术与信息科学 j 感光材料，2 0 0 0 ，( 1 ) ：2 - 3 【2 3 1 袁杰辉，魏政刚，蔡元龙，图象质量评价方法综述f j 计算机工程与应用，1 9 9 8 ，6 ：2 6 2 8 【2 4 】t i m oa u t i o k a r ia c c u r a t ei m a g em a n i p u l a t i o nf o rd e s k t o pp u b l i s h i n g ，e s p o oc i t y , f i n l a n d 1 9 9 9 2 0 0 4 【2 5 c h r i sg u n nr a d i o g r a p h i ci m a g i n g , ap r a c t i c a la p p r o a c h ，3 r de d i t i o n c h u r c h i l ll i v i n g s t o n e p u b l i s h e d a p i l l2 0 0 2 【2 6 1p e r k i n e l m e rp d sm i e r o d e n s it o m e t e r ，1 9 8 9 f 2 7 xr i t e ，c o l o rt r a n s m i s s i o nd e n s i t o m e t e ro p e r a t o rm a n u a l ，1 9 9 6 【2 8 1 张兆礼，赵春晖，梅晓丹，现代图像处理技术 m ，人民邮电出版社，2 0 0 1 1 1 ( 2 9 周建鹏，杨义先一