Изобретение относится к области физики элементарных частиц, в частности к прецизионным измерительным системам параметров пучка излучаемых частиц. Сущность изобретения состоит в измерении плотности пучка путем интегрального счета количества следов частиц в изображении каждого из кадров ПЗС-камеры за одно измерение, зарегистрированных твердотельным детектором в поперечном сечении пучка квазиоднородного излучения, с использованием ЭВМ, при этом измерение проводят в пороговом режиме ПЗС камеры в сочетании с использованием численного значения порога. Техническим результатом изобретения является возможность определения распределения плотности излучения по поперечному сечению пучка частиц с высокой достоверностью. 1. Способ измерения плотности пучка излучаемых частиц, зарегистрированных плоским твердотельным детектором, основанный на обработке изображений с использованием автоматизированного измерительного микроскопа, оснащенного компьютерной видеосистемой с телевизионной ПЗС-камерой, обработка кадров которой осуществляется с применением технологии машинного зрения, отличающийся тем, что плотность пучка измеряют путем интегрального счета числа следов частиц в изображении каждого из кадров ПЗС-камеры, зарегистрированных твердотельным детектором в поперечном сечении пучка квазиоднородного излучения, с использованием ЭВМ, где измерения проводят в пороговом изображении кадра ПЗС-камеры в сочетании с использованием численного значения порога.
2. Способ по п. 1, где способ включает следующие этапы:
1) определение уровня почернения величины порога Р и его численного значения;
2) переход от измерений количества черного в кадре к его измерению в пикселях;
3) подсчет количества следов (k) в каждом из кадров изображения ПЗС-камеры короткой серии кадров;
4) определение значения ?0, которое используется для расчетов количества следов частиц в каждом кадре последующего измерительного процесса при поточном сканировании плоскости детектора;
5) сканирование выделенной для измерений области плоскости детектора и вычисление значения (K) количества следов частиц в области плоскости детектора, захватываемой каждым из кадров изображения ПЗС-камеры;
6) вычисление плотности пучка излучаемых частиц в области плоскости детектора, захватываемой кадром ПЗС-камеры.
3. Способ по п. 2, где на первом этапе способа проводят выделение короткой серии кадров ПЗС-камеры, зафиксированных в нескольких различных точках заданной области измерения с последующим определением величины Р порога изображения в одном из кадров этой серии с последующим проведением перехода от серого изображения, генерируемого ПЗС-камерой в основном состоянии, к оцифрованному черно-белому пороговому изображению с единым численным значением Р уровня почернения порога в каждом кадре короткой серии изображений ПЗС-камеры, позволяющему перейти от измерений количества черного в изображении следов частиц в кадре ПЗС-камеры к определению количества черных пикселей ПЗС-матрицы в кадре ПЗС-камеры в изображении следов частиц, и интегральным счетом количества следов частиц во всем кадре в целом.
4. Способ по п. 2, где на втором этапе способа осуществляют определение числа n пикселей в пороговом изображении следов частиц в каждом из кадров ПЗС-камеры расчетным путем по формуле:
https://new.fips.ru/ofpstorage/IZPM/2022.07.13/RUNWC1/000/000/002/776/093/ИЗ-02776093-00001/00000045-m.jpg
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: М - численное значение количества черного в каждом кадре порогового изображения следов частиц, измеряемое суммой численных значений уровней почернения пикселей в кадре, каждое из которых равно численному значению Р уровня почернения порога;
Р - численное значение порога, которому равен уровень почернения пикселя в каждом кадре;
n - число черных пикселей в каждом кадре.
5. Способ по п. 2, где на третьем этапе способа проводят подсчет числа следов (k) в каждом из кадров изображения ПЗС-камеры короткой серии кадров путем визуально-ручного способа, предполагающего проставление метки рядом со следом частицы при очередном отсчете на экране монитора.
6. Способ по п. 2, где на четвертом этапе способа рассчитывают число пикселей (?) в одном следе в каждом из m кадров короткой серии кадров ПЗС-камеры по формуле:
https://new.fips.ru/ofpstorage/IZPM/2022.07.13/RUNWC1/000/000/002/776/093/ИЗ-02776093-00001/00000046-m.jpg
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: i - порядковый номер кадра от 1 до m, m - число кадров в короткой серии кадров,
ni - число черных пикселей в каждом i-м кадре;
ki - число следов в каждом i-м кадре короткой серии кадров, полученное визуально-поштучным счетом;
?i - число пикселей в изображении одного следа в каждом i-м кадре;
с последующим вычислением расчетных значений K' числа следов частиц в каждом i-м кадре короткой серии кадров ПЗС-камеры, при поочередно фиксируемых значениях Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) и переменном значении ni по формуле:
https://new.fips.ru/ofpstorage/IZPM/2022.07.13/RUNWC1/000/000/002/776/093/ИЗ-02776093-00001/00000048-m.jpg
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: i - порядковый номер кадра от 1 до m в короткой серии кадров, m - число кадров в короткой серии кадров, Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) - выделенный номер кадра в короткой серии кадров;
ni - число пикселей в каждом очередном для расчета кадре короткой серии кадров при каждом фиксированном значении Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне);
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) - число пикселей в изображении одного следа в i-м кадре с выделенным номером кадра i';
и определением среднего значения ?0, общего для каждого кадра короткой серии кадров, по формуле:
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где:
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) - сумма значений Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) в пределах от 1 до t,
t - число суммируемых значений Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне), относящихся к тем кадрам короткой серии кадров, для каждого из которых разница между расчетным значением K и счетным значением k не превышает задаваемого предела Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне), где ? - принятая величина, при этом всегда t?m,
при этом полученное значение ?0 используется для расчетов числа следов частиц в каждом кадре короткой серии кадров и последующего измерительного процесса при поточном сканировании плоскости детектора.
7. Способ по п. 2, где на пятом этапе способа осуществляют сканирование выделенной для измерений области плоскости детектора с использованием общего значения ?0, ранее установленного с помощью кадров короткой серии кадров на этапе (4), и вычисление числа следов (K) в области плоскости детектора, захватываемой каждым из кадров изображения ПЗС-камеры, по формуле:
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: n - число черных пикселей в пороговом изображении следов частиц в кадре.
8. Способ по п. 2, где на шестом этапе способа проводят вычисление плотности пучка излучаемых частиц в области плоскости детектора, захватываемой кадром ПЗС-камеры, с использованием значения (K), ранее установленного на этапе (5), по формуле:
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: S - площадь плоскости детектора, захватываемая кадром ПЗС-камеры - величина постоянная;
D - численное значение плотности пучка частиц в поперечном сечении пучка излучения в области плоскости детектора, захваченной каждым из кадров ПЗС-камеры.
2. Способ по п. 1, где способ включает следующие этапы:
1) определение уровня почернения величины порога Р и его численного значения;
2) переход от измерений количества черного в кадре к его измерению в пикселях;
3) подсчет количества следов (k) в каждом из кадров изображения ПЗС-камеры короткой серии кадров;
4) определение значения ?0, которое используется для расчетов количества следов частиц в каждом кадре последующего измерительного процесса при поточном сканировании плоскости детектора;
5) сканирование выделенной для измерений области плоскости детектора и вычисление значения (K) количества следов частиц в области плоскости детектора, захватываемой каждым из кадров изображения ПЗС-камеры;
6) вычисление плотности пучка излучаемых частиц в области плоскости детектора, захватываемой кадром ПЗС-камеры.
3. Способ по п. 2, где на первом этапе способа проводят выделение короткой серии кадров ПЗС-камеры, зафиксированных в нескольких различных точках заданной области измерения с последующим определением величины Р порога изображения в одном из кадров этой серии с последующим проведением перехода от серого изображения, генерируемого ПЗС-камерой в основном состоянии, к оцифрованному черно-белому пороговому изображению с единым численным значением Р уровня почернения порога в каждом кадре короткой серии изображений ПЗС-камеры, позволяющему перейти от измерений количества черного в изображении следов частиц в кадре ПЗС-камеры к определению количества черных пикселей ПЗС-матрицы в кадре ПЗС-камеры в изображении следов частиц, и интегральным счетом количества следов частиц во всем кадре в целом.
4. Способ по п. 2, где на втором этапе способа осуществляют определение числа n пикселей в пороговом изображении следов частиц в каждом из кадров ПЗС-камеры расчетным путем по формуле:
https://new.fips.ru/ofpstorage/IZPM/2022.07.13/RUNWC1/000/000/002/776/093/ИЗ-02776093-00001/00000045-m.jpg
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: М - численное значение количества черного в каждом кадре порогового изображения следов частиц, измеряемое суммой численных значений уровней почернения пикселей в кадре, каждое из которых равно численному значению Р уровня почернения порога;
Р - численное значение порога, которому равен уровень почернения пикселя в каждом кадре;
n - число черных пикселей в каждом кадре.
5. Способ по п. 2, где на третьем этапе способа проводят подсчет числа следов (k) в каждом из кадров изображения ПЗС-камеры короткой серии кадров путем визуально-ручного способа, предполагающего проставление метки рядом со следом частицы при очередном отсчете на экране монитора.
6. Способ по п. 2, где на четвертом этапе способа рассчитывают число пикселей (?) в одном следе в каждом из m кадров короткой серии кадров ПЗС-камеры по формуле:
https://new.fips.ru/ofpstorage/IZPM/2022.07.13/RUNWC1/000/000/002/776/093/ИЗ-02776093-00001/00000046-m.jpg
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: i - порядковый номер кадра от 1 до m, m - число кадров в короткой серии кадров,
ni - число черных пикселей в каждом i-м кадре;
ki - число следов в каждом i-м кадре короткой серии кадров, полученное визуально-поштучным счетом;
?i - число пикселей в изображении одного следа в каждом i-м кадре;
с последующим вычислением расчетных значений K' числа следов частиц в каждом i-м кадре короткой серии кадров ПЗС-камеры, при поочередно фиксируемых значениях Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) и переменном значении ni по формуле:
https://new.fips.ru/ofpstorage/IZPM/2022.07.13/RUNWC1/000/000/002/776/093/ИЗ-02776093-00001/00000048-m.jpg
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: i - порядковый номер кадра от 1 до m в короткой серии кадров, m - число кадров в короткой серии кадров, Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) - выделенный номер кадра в короткой серии кадров;
ni - число пикселей в каждом очередном для расчета кадре короткой серии кадров при каждом фиксированном значении Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне);
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) - число пикселей в изображении одного следа в i-м кадре с выделенным номером кадра i';
и определением среднего значения ?0, общего для каждого кадра короткой серии кадров, по формуле:
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где:
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) - сумма значений Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) в пределах от 1 до t,
t - число суммируемых значений Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне), относящихся к тем кадрам короткой серии кадров, для каждого из которых разница между расчетным значением K и счетным значением k не превышает задаваемого предела Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне), где ? - принятая величина, при этом всегда t?m,
при этом полученное значение ?0 используется для расчетов числа следов частиц в каждом кадре короткой серии кадров и последующего измерительного процесса при поточном сканировании плоскости детектора.
7. Способ по п. 2, где на пятом этапе способа осуществляют сканирование выделенной для измерений области плоскости детектора с использованием общего значения ?0, ранее установленного с помощью кадров короткой серии кадров на этапе (4), и вычисление числа следов (K) в области плоскости детектора, захватываемой каждым из кадров изображения ПЗС-камеры, по формуле:
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: n - число черных пикселей в пороговом изображении следов частиц в кадре.
8. Способ по п. 2, где на шестом этапе способа проводят вычисление плотности пучка излучаемых частиц в области плоскости детектора, захватываемой кадром ПЗС-камеры, с использованием значения (K), ранее установленного на этапе (5), по формуле:
Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)
где: S - площадь плоскости детектора, захватываемая кадром ПЗС-камеры - величина постоянная;
D - численное значение плотности пучка частиц в поперечном сечении пучка излучения в области плоскости детектора, захваченной каждым из кадров ПЗС-камеры.