Вдосконалення методів та засобів телевізійної сканувальної оптичної мікроскопії динамічних мікрооб’єктів

Размещено на http://allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

УДК 621.397.3

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ ТЕЛЕВІЗІЙНОЇ СКАНУВАЛЬНОЇ ОПТИЧНОЇ МІКРОСКОПІЇ ДИНАМІЧНИХ МІКРООБ'ЄКТІВ

05.12.17 - радіотехнічні та телевізійні системи

Матієшин Юрій Миколайович

Львів-2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному університеті “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник:кандидат технічних наук, доцент, старший науковий співробітникШклярський Володимир Іванович, доцент кафедри радіоелектронних пристроїв та систем Національного університету “Львівська політехніка”.

Офіційні опоненти:доктор технічних наук, професор Абакумов Валентин Георгійович, професор кафедри звукотехніки і реєстрації інформації Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Максименко Олександр Парфенович, старший науковий співробітник Львівського фізико-механічного інституту ім. Г. В. Карпенка НАН України.

Захист відбудеться "21" жовтня 2011 р. о 13 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.10 у Національному університеті „Львівська політехніка” за адресою: 79013, м. Львів, вул. Професорська, 2, ауд. 218.

З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічній бібліотеці Національного університету „Львівська політехніка” за адресою: 79013, м. Львів, вул. Професорська, 1.

Автореферат розісланий "20" вересня 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, доцентА. П. Бондарєв

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Особливе значення у розвитку мікроскопії має застосування телебачення та комп'ютерних засобів. Телевізійні методи, дозволили отримати електричний сигнал, що відповідає зображенню об'єкта.

Використання цього сигналу для відтворення зображення на електронному моніторі суттєво підвищує зручність дослідження параметрів об'єктів. Для дослідження об'єктів застосовуються два основних типи телевізійних оптичних мікроскопів - камерні та сканувальні.

Під телевізійним сканувальним оптичним мікроскопом (ТСОМ) розуміють мікроскоп, у якому крім оптичних елементів використовуються засоби і методи, що є характерними для телебачення. Перш за все, це стосується поелементного передавання інформації про мікрооб'єкт (МО) та поелементного відтворення його зображення. Інформація про елемент (піксел) зображення - це дані про інтенсивність свічення цього елемента та, часто, його колір.

Принцип послідовного у часі передавання інформації про елементи зображення включає застосування сканування, яке здійснюється, відповідно, у площині оптичного зображення (камерні мікроскопи) або у площині МО (сканувальні мікроскопи).

Детальний теоретичний аналіз сканувальних систем різного призначення і технічної реалізації виконано у роботах Г.П. Катиса. Особливості формування сигналів у фотоелектронних сканувальних системах містяться у працях В.Г. Абакумова. Питанню введення інформації в ПК присв'ячені роботи А.І. Петренка. Сканувальні вимірювальні прилади детально розглянуті у монографії, виданій під керівництвом Б.С. Розова. Автоматичній обробці фотографічних зображень із застосуванням ПК присвячені роботи М.П. Гришина. Сканувальні пристрої, побудовані на основі електронно-променевих трубок (ЕПТ) надвисокої роздільної здатності, розглянуті в монографії, що видана під редакцією С.Т. Васькова.

За кордоном роботи у напрямку сканувальних систем проводились фірмою Cosmic technologies corporation (США) у період 2000 - 2007 рр., в результаті чого було створено зразок сканувального оптичного мікроскопа для роботи у видимому діапазоні спектра.

Однією з найбільш відомих фірм по створенню камерних мікроскопів є фірма CARL ZEISS (Німеччина). Проте, недоліком відомих мікроскопів є неможливість вимірювання швидкості руху динамічних МО у широкому діапазоні значень (камерні мікроскопи дозволяють вимірювати швидкість руху в межах 0,1 мкм/с - 50 мкм/с, а прискорення в межах 0,005 мкм/с2 - 0,05 мкм/с2).

Виконана робота розширить функціональні можливості та підвищить ефективність застосування ТСОМ на базі ЕПТ надвисокої роздільної здатності для дослідження динамічних МО, параметри яких змінюються у широких межах (швидкість руху МО - від 0,004 мкм/с до 2 мм/с; прискорення МО - від 0,005 мкм/с2 до 5 мкм/с2; швидкість зміни розмірів МО - від 0,01 до 2 номінальних розмірів МО за час вимірювання). Це дозволить використовувати ТСОМ у біології, медицині, органічній хімії, криміналістиці та інших галузях, де важливим є визначення параметрів динамічних МО.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Завдання, які вирішені у даній дисертаційній роботі, є складовою частиною наукових проектів, які здійснюються на кафедрі радіоелектронних пристроїв та систем і в науково-дослідному відділі радіотехнічних систем Національного університету “Львівська політехніка”.

Дослідження, висвітлені в дисертаційній роботі, проводилися згідно з планом науково-дослідних робіт Національного університету “Львівська політехніка” в рамках держбюджетних та госпдоговірних робіт: ДБ/МІКРОДИН Скануюча телевізійно-оптична мікроскопія динамічних мікрооб'єктів” (номер держ. реєстрації 0105U000602), ДБ/ФЛЮОР “Сканувальна телевізійно-оптична ультрафіолетова мікроскопія для дослідження біологічних мікрооб'єктів” (номер держ. реєстрації 0107U000832), ДБ/МІКРОСКОПІЯ “Сканувальна телевізійно-оптична мікроскопія для кріобіології та кріомедицини” (номер держ. реєстрації 0109U001154), ДБ/ДІАМОН “Вдосконалення та підвищення інформативності систем багатоспектрального моніторингу та діагностики складних об'єктів” (номер держ. реєстрації 0109U001146), ДЗ/296-2008 “Скануючий оптичний мікроскоп для біомедицини та нанотехнологій” (номер держ. реєстрації 0108U007567, згідно з наказом Міністерства освіти і науки України від 22 травня 2008 р. № 451), де автор приймав участь як виконавець.

Метою дисертаційної роботи вдосконалення відомих та розробка нових методів та засобів дослідження параметрів динамічних МО за допомогою ТСОМ на основі використання принципу сканування світловим променем.

Для досягнення цієї мети в роботі поставлені та вирішені наступні завдання:

1. Проведено аналіз стану питання визначення параметрів динамічних МО за допомогою мікроскопів.

2. Виявлено параметри динамічних МО, які підлягають кількісній оцінці за допомогою ТСОМ.

3. Виявлено чинники, що визначають метрологічні та експлуатаційні характеристики ТСОМ.

4. Вдосконалено методи сканування досліджуваних МО для визначення їх динамічних параметрів за допомогою ТСОМ.

5. Розроблено та обґрунтовано методи визначення параметрів динамічних МО за допомогою ТСОМ:

- швидкості руху динамічних МО;

- прискорення руху динамічних МО;

- швидкості зміни розмірів динамічних МО;

- параметрів коливального руху динамічних МО.

6. Розроблено та досліджено принципи побудови засобів ТСОМ з урахуванням різних режимів роботи.

Об'єкт дослідження: процес визначення параметрів динамічних МО за допомогою ТСОМ на ЕПТ надвисокої роздільної здатності.

Предмет дослідження: методи визначення параметрів динамічних МО за допомогою ТСОМ.

Методи дослідження. При розв'язку поставлених завдань у теоретичних дослідженнях використовувалися основні положення і методи теорії радіотехнічних та телевізійних пристроїв та систем, теорії оптико-електронних приладів та систем, теорії похибок. Експериментальні дослідження проводились з використанням фізичних та математичних методів шляхом числового аналізу та комп'ютерного моделювання за допомогою прикладних пакетів Mathcad та MATLAB.

Наукова новизна отриманих результатів.

? вперше розроблено математичні моделі рядкового однотактного, рядкового двотактного та кадрового методів сканування, які враховують параметри сканувального елемента (СЕ) та МО, що дає можливість визначати параметри динамічних МО, на основі побудованих математичних моделей проаналізовано похибки визначення швидкості руху МО рядковим однотактним, рядковим двотактним та кадровим методами, що дає можливість оцінити точність системи вимірювання;

? розроблено методи визначення параметрів динамічних МО при застосуванні сканувальних растрів різних розмірів (повноформатний, зменшений, мінірастр, мікрорастр), що дозволяє скоротити час вимірювань внаслідок зменшення часу формування мінірастра та мікрорастра і, таким чином, розширити діапазон визначення параметрів руху МО при збереженні заданої точності вимірювань;

? удосконалено принцип побудови ТСОМ, придатного для визначення динамічних параметрів та характеристик МО: швидкості руху, прискорення руху, швидкості зміни розмірів, параметрів коливального руху, траєкторії руху;

? удосконалено кадровий метод сканування МО растром за рахунок зміни розмірів та місцеположення з метою спостереження МО в центральній частині екрана монітора та розширення діапазону визначення його динамічних параметрів;

? дістали подальший розвиток методи побудови вимірювальної системи на базі ТСОМ для розв'язку поставлених завдань, які стосуються визначення, аналізу та відображення основних параметрів різних динамічних МО.

Практичне значення отриманих результатів.

1. удосконалено рядковий однотактний метод сканування, що дозволяє розширити межі визначення швидкості руху МО з лінійною траєкторією.

Встановлено, що у напрямку сканування визначувана швидкість руху досліджуваного МО обмежується величиною швидкості сканування, а при русі МО проти напрямку сканування цей метод дозволяє визначати швидкість руху, яка перевищує швидкість сканування в 1,5 рази;

2. удосконалено рядковий двотактний метод сканування для визначення швидкості руху МО з лінійною траєкторією, який не потребує відомостей про розміри та характер розподілу прозорості МО. Цей метод дозволяє визначати швидкість руху МО у напрямку сканування на рівні половини швидкості сканування, а в протилежному напрямку - на рівні швидкості сканування;

3. розроблено кадрові методи сканування з використанням зміни розмірів сканувального растра, регулюванням роздільної здатності сканувального растра та зупинкою формування сканувального растра після виявлення МО, які забезпечують значне розширення (більше 1000 разів) діапазону визначення швидкості руху МО зі збереженням заданої точності вимірювання;

4. розроблено методи сканування МО, які дозволяють проводити експрес-аналіз та дослідження окремих фрагментів МО у збільшеному масштабі без втрати роздільної здатності у кадровому режимі вимірювання, а також забезпечують спостереження рухомого МО в центральній частині екрана монітора;

5. розроблено варіанти структурних схем ТСОМ, які забезпечують можливість визначення параметрів динамічних МО: швидкості руху, прискорення руху, швидкості зміни розмірів тощо.

Практична цінність отриманих результатів підтверджена 4 актами впровадження та використання.

Результати дисертаційної роботи реалізовані та впроваджені в:

- Національному університеті «Львівська політехніка» при дослідженнях в рамках НДР: ДБ/МІКРОДИН Скануюча телевізійно-оптична мікроскопія динамічних мікрооб'єктів”, ДБ/ФЛЮОР «Сканувальна телевізійно-оптична ультрафіолетова мікроскопія для дослідження біологічних мікрооб'єктів» та ДБ/МІКРОСКОПІЯ «Сканувальна телевізійно-оптична мікроскопія для кріобіології та кріомедицини» (впроваджені методи сканування та відповідні схеми ТСОМ для визначення швидкості руху різних динамічних МО у широкому діапазоні значень), а також в навчальному процесі підготовки фахівців для базового напрямку 0907 «Радіотехніка», дисципліни «Основи телебачення» і «Телевізійні системи та комплекси»;

- Науково-дослідному та проектно-конструкторському інституті електронної вимірювальної та обчислювальної техніки НДКІ ЕЛВІТ (м. Львів) в рамках НДР ДБ/ДІАМОН «Вдосконалення та підвищення інформативності систем багатоспектрального моніторингу та діагностики складних об'єктів» (впроваджені принципи автоматичного супроводу рухомого об'єкта, які забезпечують його постійне перебування в полі зору системи багатоспектрального моніторингу та оцінювання похибки вимірювання швидкості руху об'єкта системою багатоспектрального моніторингу);

- Фізико-механічному інституті імені Г.В. Карпенка НАНУ (м. Львів) (результати дисертаційної роботи використані для вибору оптимальних параметрів оптичних систем формування мікрозображень спеклів поверхонь зразків металевих і композитних матеріалів у макетних зразках цифрових і оптико-цифрових кореляторів спекл-зображень).

Усі результати реалізації підтверджені відповідними актами про впровадження та використання.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно виконано основну частину теоретичних і експериментальних досліджень та комп'ютерного моделювання режимів сканування для визначення параметрів руху динамічних МО, а також запропоновано варіанти структурних схем і способів реалізації системи вимірювання на базі ТСОМ.

Зокрема, у публікаціях, написаних у співавторстві, здобувачу належить: розробка методів і побудова алгоритмів функціонування ТСОМ, що забезпечують виявлення та утримання динамічного МО в полі зору мікроскопа [14]; графічні методи відображення результатів аналізу динаміки МО у телевізійній сканувальній оптичній мікроскопії з використанням засобів комп'ютерної підтримки [16]; аналіз математичної моделі рядкового однотактного методу сканування ТСОМ з точки зору точності визначення швидкості руху МО та її максимального значення для випадків неперервного та дискретного сканування [2]; побудова математичної моделі для дослідження рядкового двотактного методу сканування ТСОМ з точки зору точності визначення швидкості руху МО та її максимального значення для випадків неперервного та дискретного сканування [3, 18]; побудова математичної моделі для аналізу можливостей та обмежень кадрового методу визначення динамічних параметрів МО, оцінка основних похибок, що є характерними для цього методу, розробка методів і побудова алгоритмів розширення діапазону визначення динамічних параметрів МО кадровим методом [4, 6, 19]; аналіз можливостей різних варіантів структурних схем системи вимірювання на базі ТСОМ для визначення динамічних параметрів різних МО кадровим методом [5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 21, 22, 23, 24]. Окрім того, автором здійснено 5 одноосібних публікацій [1, 7, 15, 17, 20].

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи були представлені та обговорені на 8 міжнародних науково-технічних конференціях: VIII Міжнародна науково-технічна конференція «Experience of Designating and Application of CAD Systems in Microelectronics CADSM'2005» (Львів ? Поляна, 2005); II Міжнародна науково-технічна конференція «Advanced Computer Systems and Networks: Design and Application ACSN'2005» (Львів, 2005); VIII Міжнародна науково-технічна конференція «Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2006» (Львів - Славсько, 2006); II Международная молодежная научно-техническая конференция «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2006» (Севастополь, 2006); III Международная молодежная научно-техническая конференция «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2007» (Севастополь, 2007); IX Міжнародна науково-технічна конференція «Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2008» (Львів -Славсько, 2008); X Міжнародна науково-технічна конференція «Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2010» (Львів - Славсько, 2010); ХХХ Міжнародна науково-технічна конференція «Електроніка та нанотехнології» (Київ, 2010).

Публікації. Основні положення та результати дисертаційної роботи опубліковані в 24 наукових працях, а саме: 7 статей у фахових виданнях, включених до списку ВАК України (з них 2 написано одноосібно), 6 патентів України на корисну модель, а також 11 праць у матеріалах міжнародних науково-технічних конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із переліку умовних позначень, вступу, п'яти розділів, висновків, додатків та списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації складає 200 сторінок. Робота містить 78 рисунків (з них 10 на 10 окремих сторінках) та 1 таблицю, а також включає 3 додатки на 21 сторінці та список літератури із 179 найменувань на 18 сторінках. Основний текст займає 161 сторінку.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність завдання, що вирішується у дисертації та необхідність проведення досліджень. Сформульовано мету, напрямки досліджень, наукову новизну отриманих результатів та їх практичну цінність, що підтверджено актами впровадження. Подані відомості про публікації та апробацію роботи.

У першому розділі проведено огляд та аналіз літературних джерел, що дало можливість створити класифікацію мікроскопів, придатних для дослідження динамічних МО. Проаналізовано основні переваги та недоліки ТСОМ у порівнянні з іншими типами мікроскопів при дослідженні динамічних МО. Встановлено, що телевізійну сканувальну оптичну мікроскопію на основі ЕПТ надвисокої роздільної здатності при дослідженні динамічних МО можна порівнювати, в першу чергу, зі звичайною оптичною мікроскопією, телевізійною камерною мікроскопією, а також лазерною сканувальною мікроскопією. В деяких випадках для цих досліджень використовують також сканувальну електронну мікроскопію.

Виявлено основні типи динамічних МО, параметри яких можна визначати за допомогою ТСОМ: 1) швидкість руху; 2) прискорення руху; 3) траєкторія та напрямок руху; 4) швидкість зміни розмірів; 5) параметри коливального руху.

У другому розділі оцінено вплив параметрів люмінофора сканувальної ЕПТ на точність мікроскопа при визначенні динамічних параметрів МО, а також розроблено математичні моделі і проаналізовано можливості рядкового однотактного та рядкового двотактного методів визначення параметрів динамічних МО з лінійною траєкторією руху за допомогою ТСОМ.

Для ряду значень відносної швидкості сканування розрахований розподіл яскравості в рухомій світній плямі (центральне січення в напрямку сканування), який наведено на рис. 1 (тривалість розгорання люмінофора ЕПТ у порівнянні з тривалістю післясвічення є набагато меншою, тому її впливом на точність визначення динамічних параметрів МО можна нехтувати). Як можна бачити з рисунку, зміни закону розподілу є порівняно незначними для .

Рис. 1. Розрахований, з урахуванням інерційності згасання люмінофора, розподіл яскравості в рухомій світній плямі для ряду значень відносної швидкості сканування

На основі аналізу отриманих розподілів встановлено, що для забезпечення визначення великої швидкості руху МО, наприклад, повноформатним растром розміром 60?60 мм із задовільною точністю потрібно використовувати люмінофор із тривалістю післясвічення не більшою за 30 нс. Таким вимогам може відповідати, наприклад, люмінофор типу алюмоітрієвого перовскіту легованого церієм (YAP-YAlO3:Ce).

Для аналізу процесу сканування рядковим однотактним та двотактним методами використана модель, у якій сканувальний елемент (СЕ) та МО мають форму круга (рис. 2). Така модель є зручною для аналізу багатьох типів МО у мікробіології та медицині (наприклад, елементів крові).

Рис. 2. Графічне представлення моделі процесу сканування при роботі ТСОМ на просвічування

Сканування відбувається за допомогою СЕ діаметром , який рухається неперервно з постійною швидкістю чи дискретно з певним кроком (залежно від принципу формування окремих координатних положень СЕ телевізійним чи цифровим методами), вздовж рядка розміром L починаючи від його лівого краю. Діаметр не перевищує роздільної здатності використовуваної ЕПТ. Процес формування рядка сканування відбувається один раз для однотактного та два рази для двотактного методу сканування. МО із діаметром , що рівний , рухається зі швидкістю () у напрямку сканування. Кожне місцеположення СЕ формується імпульсним підсвічуванням сканувального променя, при цьому тривалість імпульсу підсвічування відповідає тривалості післясвічення люмінофора ЕПТ. Кількість імпульсів підсвічування в одному рядку N визначається розміром сканувального рядка розгортки L та мінімальним розміром сканувальної плями , з метою усунення втрат інформації про МО повинна виконуватись умова . телевізійний радіотехнічний сканувальний

В основу визначення швидкості руху МО рядковим однотактним методом покладено часовий принцип, згідно з яким вимірюється тривалість імпульсу сигналу , сформованого фотоелектронним помножувачем (ФЕП) при проходженні СЕ через МО (ТСОМ працює на відбиття сигналу від МО) (рис. 3). Тривалість визначається існуванням перекриття СЕ та МО і залежить від співвідношення швидкості сканування та власної швидкості МО. В більшості випадків є набагато більшою за .

Рис. 3. Сигнал від МО на виході ФЕП

На рисунку: - тривалість імпульсу ФЕП; TПРР - тривалість прямого ходу рядкової розгортки; - відлік часу, що відповідає повному перекриттю СЕ та МО; UMAX, UMIN - максимальне та мінімальне значення сигналу від ФЕП, відповідно. При цьому, сигнал ФЕП, , визначається, виходячи із площі взаємного перекриття СЕ та МО , де а - розмірний коефіцієнт пропорційності.

Швидкість руху МО у напрямку сканування запишеться у вигляді:

.(1)

Дана формула показує, що отримувана швидкість руху МО визначається швидкістю сканування та особливостями самого МО - його розміром та напрямком руху. Проте, необхідно зазначити, що вона не враховує розмірів СЕ, тобто роздільної здатності системи вимірювання R, тому стосується тільки точкового СЕ.

Формула (1) з врахуванням кінцевих розмірів СЕ матиме вигляд:

.(2)

При зустрічному русі МО та СЕ швидкості та додаються і формула (2) набуде вигляду .

Оцінено основні похибки визначення швидкості цим методом та встановлено, що найбільший вплив на точність визначення швидкості в режимі телевізійного сканування має похибка вимірювання тривалості імпульсу ФЕП:

,(3)

де - еталонна тривалість імпульсу ФЕП;

- тривалість імпульсу ФЕП, яка залежить від рівня компарування сигналу .

В результаті чисельного аналізу залежності похибки від рівня компарування сигналу приймача при різній відносній швидкості руху МО у середовищі MATLAB побудовані відповідні графічні залежності (рис. 4).



Рис. 4. Залежність похибки визначення швидкості руху МО від рівня компарування сигналу ФЕП та відносної швидкості руху МО

У випадку дискретного сканування відносна похибка вимірювання тривалості імпульсу ФЕП обумовлена як рівнем компарування , так і періодом слідування імпульсів підсвічування СЕ T (рис. 5):

.(4)

Рис. 5. Залежність похибки визначення швидкості руху МО від рівня компарування сигналу ФЕП та періоду слідування імпульсів підсвічування СЕ

Отже, похибка визначення швидкості, обумовлена особливостями вимірювання тривалості імпульсу ФЕП, залежить від рівня компарування сигналу ФЕП, а у випадку дискретного сканування - додатково від тактової частоти процесу дискретизації, і не залежить від відносної швидкості руху МО. Обмеження на максимальну визначувану швидкість накладається тільки умовою .

Рядковий двотактний метод визначення параметрів динамічних МО ТСОМ відрізняється від однотактного тим, що формування рядка сканування МО відбувається двічі і отримані при цьому два сигнали від ФЕП, що виникають при повному чи частковому суміщенні СЕ та МО, використовують з метою визначення розташування МО в рядку при першому та другому скануванні (рис. 6).

Рис. 6. Рядковий двотактний метод визначення параметрів динамічних МО

Двотактний метод сканування у мікроскопі, як і однотактний, придатний для дослідження тільки тих МО, траєкторія руху яких в межах поля зору мікроскопа відповідає прямолінійному руху. Такі МО нерідко зустрічаються у мікробіологічних та медичних дослідженнях (наприклад, еритроцити, які рухаються по капілярах, що при великому збільшенні мають вигляд прямолінійних ділянок), а також, при дослідженнях процесів руху частинок чи живих об'єктів в різних середовищах під дією напрямлених сил різного походження. До таких МО слід також віднести дрібні елементи деяких мікроелектричних та мікроелектрооптичних механізмів (наприклад, мікродзеркал).

Досліджувані типи МО часто можуть мати нерівномірно розподілену прозорість, довільну форму чи змінну швидкість руху. При цьому точність вимірювання тривалості імпульсів від ФЕП і, як наслідок, точність визначення швидкості руху таких МО рядковим однотактним методом зменшуватиметься. На двотактний метод не накладається обмеження у вигляді потреби точного вимірювання тривалості імпульсів від ФЕП, оскільки вимірюванню підлягає часовий проміжок між двома імпульсами відеосигналу, що формуються у результаті дворазового сканування МО. Це дозволяє задавати високий рівень сигналу спрацьовування схеми вимірювання з метою уникнення впливу шумів та неоднозначностей, оскільки в цьому випадку немає необхідності у точному визначенні початку та кінця кожного імпульсу.

Вираз для обчислення швидкості двотактним методом у випадку однакового напрямку руху МО та СЕ має вигляд:

.(5)

При зустрічному русі МО та СЕ формула для визначення швидкості руху МО має дещо інший вигляд:

.

Встановлено, що найбільший вплив на точність визначення параметрів динамічних МО двотактним методом сканування має стабільність формування рядка сканування (зміщення, зменшення та збільшення). Зміщення рядка при першому скануванні відносно рядка при другому скануванні, що не перевищує 1%, спричиняє максимальну відносну похибку визначення швидкості руху МО до 21%. При зменшенні чи збільшенні розміру рядка сканування при першому та другому скануванні до %, відносна похибка визначення швидкості руху МО не перевищує значення 3%.

У третьому розділі розроблено математичну модель та проаналізовано можливості кадрового методу визначення параметрів динамічних МО, що можуть мати довільну траєкторію руху, за допомогою ТСОМ.

Кадровий метод формування та аналізу зображень досліджуваних МО широко використовується у телевізійних вимірювальних системах на базі ПК. Для визначення швидкості руху МО найбільш зручно використовувати в мікроскопі сканувальний растр квадратної форми з однаковою кількістю елементів розкладу зображення по кожній координаті.

Математична модель кадрового методу визначення швидкості руху МО базується на рядковій моделі. Кожен рядок у кадрі описується аналогічною рядковою моделлю сканування. Кількість рядків у кадрі дорівнює кількості положень СЕ в одному рядку сканування, тобто растр є квадратним із розмірами положень СЕ (рис. 7).

На рисунку використано наступні позначення: , швидкість руху СЕ вздовж осей x та y, відповідно; розмір растра; L - переміщення МО; (СЕ I,I), (СЕ II,I)… фіксовані координатні положення СЕ; крок сканування по осях x та y; (X1; Y1), (X2; Y2) координати МО у першому та другому положенні, відповідно.

Під час зворотного ходу по рядку СЕ переміщається з N-го положення i-го рядка сканування в перше положення (i+1)-го рядка сканування за час . Відповідно, під час зворотного ходу по кадру СЕ переміщається з N-го положення N-го рядка в перше положення першого рядка за час .



Рис. 7. Модель кадрового методу сканування для визначення швидкості руху МО

Визначення швидкості руху МО кадровим методом базується на формулі

,

де L - віддаль, на яку перемістився МО між двома послідовними скануваннями (див. рис. 7); - час, необхідний для фіксації двох послідовних положень МО.

Для визначення швидкості руху МО кадровим методом достатньо зафіксувати два послідовні в часі координатні положення МО.

В цьому випадку оптимальною з точки зору точності визначення є швидкість руху МО , що відповідає умові:

.(6)

З використанням математичної моделі сканувального растра оцінено значення основних похибок визначення швидкості руху МО кадровим методом, до яких відносяться:

· похибки, пов'язані з нестабільністю формування сканувального растра (зменшення розмірів, збільшення розмірів, зміщення тощо);

· похибки, пов'язані з геометричними спотвореннями растра (спотворення типу “бочка”, спотворення типу “подушка”, спотворення у вигляді трапеції тощо);

· похибки, пов'язані з методикою вимірювання та геометричними параметрами СЕ.

Встановлено, що найбільший вплив на точність визначення швидкості руху МО кадровим методом має одночасне зміщення сканувального растра вздовж осей x та y. При зміщенні сканувального растра вздовж осей x та y до 1%, похибка визначення швидкості руху МО набуває значення до 17%, що є співмірним із величиною цієї похибки, що відповідає, наприклад, зміні розмірів растра до 10%.

На основі розробленої математичної моделі досліджено та проаналізовано особливості сканування МО простої та складної геометричної форми, що мають різні розміри та розподіл прозорості (рис. 8). Побудовано відповідні сигнали на виході ФЕП та встановлено, що при рівномірному розподілі інтенсивності свічення СЕ забезпечується у 1,5 рази вищий рівень сигналу ФЕП.

Проаналізовані похибки при скануванні МО за допомогою СЕ з рівномірним та гаусовим розподілом інтенсивності свічення. При скануванні СЕ з рівномірним розподілом інтенсивності свічення забезпечується вища точність визначення параметрів МО (при спрацьовуванні схеми вимірювання на рівні 0,1 від максимальної амплітуди імпульсу ? практично у 1,5 рази).

У четвертому розділі розроблено методи формування растрів змінних розмірів та положення на екрані сканувальної ЕПТ з метою відслідковування положення МО та забезпечення знаходження його зображення в центрі екрана монітора, та алгоритми роботи ТСОМ в різних режимах визначення параметрів динамічних МО.

Рис. 8. Приклади сигналів від МО різної форми

Розроблені методи та алгоритми роботи мікроскопа забезпечують:

1. Виявлення та утримання МО в полі зору ТСОМ.

2. Формування зображення траєкторій руху одного та декількох МО.

3. Визначення швидкості та прискорення руху МО.

4. Визначення швидкості зміни розмірів, амплітуди та частоти коливань МО.

5. Визначення швидкості та прискорення руху МО з використанням методів розширення діапазону вимірювання внаслідок:

а)зменшення розмірів сканувального растра при збереженні роздільної здатності формованого зображення МО;

б)зменшення кількості елементів розкладу зображення при збереженні початкових розмірів сканувального растра;

в)зупинки формування сканувального растра при визначенні координат МО.

Метод виявлення МО забезпечує виявлення МО в межах поля зору мікроскопа шляхом сканування растром зменшених розмірів, а у випадку відсутності МО в межах поля зору - зміна розмірів сканувального растра (перехід від растра зменшених розмірів до повноформатного растра при одночасному регулюванні просторової роздільної здатності шляхом поступового збільшення розмірів СЕ). У випадку виявлення МО - перехід у режим утримання зображення МО в центрі екрана монітора шляхом використання растра зменшених розмірів.

Метод утримання МО в полі зору мікроскопа забезпечує суміщення центра растра зменшених розмірів при наступному скануванні з центром МО при поточному скануванні для забезпечення режиму автоматичного слідкування за МО у разі зміни його положення. При відсутності МО у межах максимального поля зору мікроскопа - закінчення роботи програми.

Метод формування траєкторії руху МО передбачає формування зображень траєкторій руху одного чи декількох МО одночасно. Він передбачає відображення заданої кількості положень МО на траєкторії його руху, побудову траєкторії руху МО протягом заданого часу T, а також режим зупинки виведення даних на екран монітора.

Метод визначення швидкості та прискорення руху МО дозволяє отримати найбільшу кількість інформації про швидкість та прискорення МО, що рухається нерівномірно та з довільною траєкторією руху. Обчислення значення швидкості руху МО здійснюється шляхом визначення координат двох послідовних положень МО. Перехід до обчислення значення прискорення руху відбувається, при наявності двох послідовних значень швидкості руху МО. Припинення процесу вимірювання відбувається за умови виходу МО на границю поля зору мікроскопа.

Метод визначення швидкості зміни розмірів МО полягає у порівнянні площ МО при послідовних кадрах сканування. При цьому площа МО визначається шляхом підрахунку кількості положень СЕ в межах МО. Зручність методу полягає у тому, що можна легко визначати площу МО не тільки простої, але й складної геометричної форми без застосування громіздких формул.

Точність визначення площі МО визначається мінімальним розміром СЕ. Іншим варіантом визначення швидкості зміни розмірів МО є метод з використанням аналізу площі МО, який являє собою процедуру оконтурювання досліджуваного МО, з метою подальшого обчислення його площі у поточному кадрі сканування. Визначення швидкості зміни розмірів досліджуваного МО здійснюється шляхом порівняння значень площ МО отриманих у двох послідовних кадрах сканування.

Метод визначення параметрів коливального руху МО визначає амплітуду, період та, відповідно, частоту коливань досліджуваного МО. Амплітуда коливань визначається як половина віддалі між двома крайніми положеннями МО у межах сканувального растра. Період коливань МО визначається як період часу, необхідний для переміщення МО з одного крайнього положення у межах сканувального растра в інше та назад.

Метод розширення діапазону визначення швидкості руху МО забезпечує зміну розмірів растра (повноформатний, зменшений, мінірастр, мікрорастр). Під час першого вимірювання положення центра МО визначається повноформатним растром. Центр кожного наступного мінірастра співпадає із центром МО при попередньому скануванні.

У п'ятому розділі розглядаються питання використання та практичної реалізації методів визначення параметрів динамічних МО у ТСОМ. Запропоновано декілька способів розширення діапазону визначення швидкості руху МО, що мають різний характер руху: а) прямолінійний з постійною швидкістю; б) прямолінійний зі змінною швидкістю; в) непрямолінійний з постійною швидкістю; г) непрямолінійний зі змінною швидкістю. Побудовані відповідні структурні схеми систем вимірювання на базі ТСОМ з комп'ютерною підтримкою:

· ТСОМ в рядковому режимі визначення параметрів динамічних МО, який дає можливість визначати швидкість руху та прискорення МО, що рухаються прямолінійно з постійною чи змінною швидкістю, рядковим однотактним та рядковим двотактним методами;

· ТСОМ у кадровому режимі визначення параметрів динамічних МО, який дає можливість визначати швидкість руху та прискорення МО, що рухаються прямолінійно чи непрямолінійно з постійною чи змінною швидкістю, за допомогою сканування послідовно сформованими в часі повноформатними растрами;

· ТСОМ у кадровому режимі зі зміною розмірів сканувального растра для визначення параметрів динамічних МО, який дає можливість визначати швидкість руху та прискорення МО, що рухаються непрямолінійно з постійною чи змінною швидкістю, за допомогою сканування послідовно сформованими в часі повноформатним растром та мінірастром;

· ТСОМ у кадровому режимі зі зміною розмірів сканувального растра та кроку сканування для визначення параметрів динамічних МО, який дає можливість визначати швидкість руху та прискорення МО, що рухаються непрямолінійно з великою швидкістю, за допомогою сканування послідовно сформованими в часі повноформатним растром зменшеної роздільної здатності та мінірастром;

· ТСОМ у кадровому режимі з використанням зупинки формування сканувального растра для визначення параметрів динамічних МО, який дає можливість визначати швидкість руху та прискорення МО, що рухаються непрямолінійно з великою швидкістю, за допомогою зупинки формування сканувального растра після визначення координат досліджуваного МО, що дозволяє найбільш ефективно розширити діапазон визначення параметрів його руху;

· ТСОМ у кадровому режимі визначення швидкості зміни розмірів досліджуваного МО шляхом визначення зміни його площі, який дає можливість визначати швидкість зміни розмірів МО, що має довільний характер та значення швидкості руху.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішено актуальне наукове завдання, яке полягає в розробці та дослідженні нових ефективних методів та підходів до апаратурного забезпечення телевізійної сканувальної оптичної мікроскопії динамічних мікрооб'єктів.

Найбільш істотні наукові і практичні результати дисертаційної роботи:

1. Вперше розроблено математичні моделі рядкового однотактного, рядкового двотактного та кадрового методів сканування, придатних для визначення параметрів динамічних мікрооб'єктів.

Встановлено, що при русі мікрооб'єкта у напрямку сканування максимальна визначувана швидкість обмежується величиною швидкості сканування, при русі мікрооб'єкта проти напрямку сканування максимальна визначувана швидкість може перевищувати швидкість сканування в 1,5 рази. Також встановлено, що найбільший вплив на точність визначення швидкості має похибка вимірювання тривалості імпульсу фотоелектронного помножувача, яка залежить від рівня компарування сигналу фотоелектронного помножувача при лінійному способі формування сканувального растра, а у випадку дискретного сканування - додатково від періоду дискретизації.

2. Встановлено, що рядковий двотактний метод сканування не потребує відомостей про форму, розміри та розподіл прозорості мікрооб'єкта і дозволяє визначати швидкість руху мікрооб'єкта у напрямку сканування на рівні половини швидкості сканування, а в протилежному напрямку - на рівні швидкості сканування. Показано, що максимальна відносна похибка визначення швидкості руху цим методом при зміщенні рядка сканування до 1% від номінального розміру не перевищує 21%. При зміні розміру рядка до 10% від номінального розміру похибка не перевищує 3%.

3. Встановлено, що максимальна визначувана швидкість руху мікрооб'єкта кадровим методом не перевищує половини значення швидкості сканування по кадру, а точність вимірювання визначається мінімальним розміром сканувального елемента. Показано, що максимальна відносна похибка визначення швидкості, що відповідає одночасному зміщенню сканувального растра вздовж осей x та y до 1% від номінального розміру, не перевищує 17%. Похибка визначення швидкості руху мікрооб'єкта за рахунок зміни розмірів сканувального растра не перевищує 3%.

4. Вперше розроблено кадровий метод сканування мікрооб'єкта растром змінних розмірів та місцеположення з метою забезпечення спостереження мікрооб'єкта в центральній частині зображення та розширення діапазону визначення його динамічних параметрів.

5. Встановлено, що кадровий метод при скануванні двома послідовно сформованими повноформатними растрами дозволить визначати швидкість мікрооб'єкта, який має довільний характер руху при змінній швидкості та розроблено структурну схему телевізійного сканувального оптичного мікроскопа, яка реалізує цей метод (патент України 30341).

Розроблено структурні схеми телевізійного сканувального оптичного мікроскопа, що реалізують кадровий метод, у якому для сканування використовуються: а) послідовно сформовані в часі повноформатний растр та мінірастр, що дозволяє при зменшенні кількості елементів розкладу зображення мінірастра у 8 разів розширити діапазон визначення швидкості руху мікрооб'єкта в 64 рази (патент України 30344); б) послідовно сформовані в часі повноформатний растр зменшеної у 4 рази роздільної здатності та мінірастр, що додатково дозволяє в 16 разів розширити діапазон визначення швидкості руху мікрооб'єкта (патент України 30345); в) зупинка формування растра після визначення координат досліджуваного мікрооб'єкта, що дозволяє найбільш ефективно розширити діапазон визначення швидкості його руху (патент України 30342).

6. Вперше розроблено кадровий метод визначення швидкості зміни розмірів досліджуваного мікрооб'єкта шляхом визначення зміни його площі та структурні схеми телевізійного сканувального оптичного мікроскопа для реалізації цього методу, які дозволяють визначати швидкість зміни розмірів мікрооб'єкта у межах значень 0,01 2 номінальних розмірів мікрооб'єкта за час формування растра (патенти України 49276 та 49277).

7. Встановлено, що тривалість післясвічення люмінофора використовуваної електронно-променевої трубки не повинна перевищувати 30 нс при максимальній швидкості сканування.

Таким чином, мета дисертаційної роботи, яка пов'язана з розробкою і дослідженням нових ефективних методів та підходів до апаратурного забезпечення телевізійної сканувальної оптичної мікроскопії динамічних мікрооб'єктів і всі поставлені часткові завдання, вирішені повністю. Перспективним напрямком подальших досліджень може бути розроблення та удосконалення пристроїв аналізу та відображення результатів дослідження динамічних мікрооб'єктів більш складної форми, а також опрацювання нових методик ідентифікації та слідкування за досліджуваними мікрооб'єктами.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Матієшин Ю. М. Визначення швидкості руху динамічного мікрооб'єкта у телевізійній сканувальній мікроскопії / Ю. М. Матієшин // Вісник НУ “Львівська політехніка” - Радіоелектроніка та телекомунікації. - 2006. - № 557. - С. 48-56.

Матієшин Ю. Визначення швидкості мікрооб'єкта телевізійним оптичним сканувальним мікроскопом в однорядковому режимі / Юрій Матієшин, Зенон Грицьків // Eastern European Journal of Enterprise Technologies (Східноєвропейський журнал передових технологій). - 2006. - № 4/2 (22). - С. 27-32.

Матієшин Ю. Визначення швидкості руху мікрооб'єкта телевізійним оптичним сканувальним мікроскопом у двотактному режимі вимірювання / Юрій Матієшин, Володимир Шклярський // Вісник НУ “Львівська політехніка” - Радіоелектроніка та телекомунікації. - 2007. - № 595. - С. 32-42.

Матієшин Ю. Вимірювання швидкості руху мікрооб'єкта телевізійним оптичним сканувальним мікроскопом у кадровому режимі роботи / Юрій Матієшин, Володимир Шклярський // Вісник НУ “Львівська політехніка” - Комп'ютерні системи та мережі. - 2007. - № 603. - С. 128-136.

Матієшин Ю. Особливості роботи телевізійного сканувального оптичного мікроскопа в кадровому режимі вимірювання швидкості руху мікрооб'єкта / Юрій Матієшин, Володимир Шклярський // Вісник НУ “Львівська політехніка” - Радіоелектроніка та телекомунікації. - 2008. - № 618. - С. 22-30.

Матієшин Ю. Оцінка похибок вимірювання швидкості руху мікрооб'єкта телевізійним сканувальним оптичним мікроскопом у кадровому режимі роботи / Юрій Матієшин, Володимир Шклярський // Вісник НУ “Львівська політехніка” - Автоматика, вимірювання та керування. - 2009. - № 639. - С. 76-87.

Матієшин Ю. М. Особливості дослідження динамічних мікрооб'єктів за допомогою телевізійного сканувального оптичного мікроскопа / Ю. М. Матієшин // Вісник НУ “Львівська політехніка” - Радіоелектроніка та телекомунікації. - 2010. - № 680. - С. 55-63.

Пат. 30341 Україна, МПК G06F 3/153, H04N 5/00. Скануючий оптичний мікроскоп / Матієшин Ю. М., Прудиус І. Н., Туркінов Г. О., Шклярський В. І.; заявник та власник патенту Національний університет “Львівська політехніка”. - № u2007 11461 ; заявл. 16.10.2007 ; опубл. 25.02.2008, Бюл. № 4.

Пат. 30342 Україна, МПК G06F 3/153, H04N 5/00. Скануючий оптичний мікроскоп / Шклярський В. І., Гой В. М., Матієшин Ю. М., Прудиус І. Н.; заявник та власник патенту Національний університет “Львівська політехніка”. - № u2007 11465 ; заявл. 16.10.2007 ; опубл. 25.02.2008, Бюл. № 4.

Пат. 30344 Україна, МПК G06F 3/153, H04N 5/00. Скануючий оптичний мікроскоп / Гой В. М., Матієшин Ю. М., Педан А. Д., Шклярський В. І.; заявник та власник патенту Національний університет “Львівська політехніка”. - № u2007 11480 ; заявл. 16.10.2007 ; опубл. 25.02.2008, Бюл. № 4.

Пат. 30345 Україна, МПК G06F 3/153, H04N 5/00. Скануючий оптичний мікроскоп / Любинецька Б. І., Матієшин Ю. М., Шклярська В. І., Шклярський В. І.; заявник та власник патенту Національний університет “Львівська політехніка”. - № u2007 11481 ; заявл. 16.10.2007 ; опубл. 25.02.2008, Бюл. № 4.

Пат. 49276 Україна, МПК G06F 3/153, H04N 5/00. Телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп / Шклярський В. І., Матієшин Ю. М., Туркінов Г. О.; заявник та власник патенту Національний університет “Львівська політехніка”. - № u2009 11078 ; заявл. 02.11.2009 ; опубл. 26.04.2010, Бюл. № 8.

Пат. 49277 Україна, МПК G06F 3/153, H04N 5/00. Телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп / Матієшин Ю. М., Туркінов Г. О., Шклярський В. І.; заявник та власник патенту Національний університет “Львівська політехніка”. - № u2009 11079 ; заявл. 02.11.2009 ; опубл. 26.04.2010, Бюл. № 8.

Matiieshyn Y. M. Algorithmic problem definition of dynamic objects analysis in Scanning Optical Microscopy / Y. M. Matiieshyn, Z. D. Hrytskiv // Experience of Designating and Application of CAD Systems in Microelectronics CADSM'2005 : Int. Conf., 23-26 February 2005: Proceedings. - Lviv - Poljana (Ukraine), 2005. - P. 439-440.

Matiieshyn Y. M. Algorithm of the Moving Micro Object Trajectory Image Formation in Computer Television Scanning Microscopy / Y. M. Matiieshyn // Advanced Computer Systems and Networks: Design and Application ACSN'2005 : Int. Conf., 21-23 September 2005 : Proceedings. - Lviv (Ukraine), 2005. - P. 97-98.

Matiieshyn Y. M. Methods for Results Presentation of Velocity Vector Measurement in Television Scanning Optical Microscopy / Y. M. Matiieshyn, A. D. Pedan // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2006 : Int. Conf., 28 February - 4 March 2006 : Proceedings. - Lviv-Slavsko (Ukraine), 2006. - P. 539-541.

Матієшин Ю. М. Оцінка можливостей однорядкового методу визначення швидкості руху мікрооб'єкта у телевізійній сканувальній мікроскопії / Ю. М. Матієшин // Сучасні проблеми радіотехніки та телекомунікацій РТ-2006 : міжнар. молод. наук. -техн. конф., 17-21 квітня 2006 р. : матеріали. - Севастополь (Україна), 2006. - С. 130.

Матієшин Ю. М. Двотактний режим визначення швидкості руху мікрообєкта у телевізійній сканувальній мікроскопії / Ю. М. Матієшин, В. І. Шклярський // Сучасні проблеми радіотехніки та телекомунікацій РТ-2007 : міжнар. молод. наук. -техн. конф., 16-21 квітня 2007 р. : матеріали. - Севастополь (Україна), 2007. - С. 59.

Matiieshyn Y. M. Measurement of the microobject velocity in the microscope frame mode / Y. M. Matiieshyn, V. I. Shkliarskyi // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2008 : Int. Conf., 19-23 February 2008 : Proceedings. - Lviv-Slavsko (Ukraine), 2008. - P. 239-241.

Matiieshyn Y. M. Errors of measurement of microobject velocity in the microscope frame mode / Y. M. Matiieshyn // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2008 : Int. Conf., 19-23 February 2008 : Proceedings. - Lviv-Slavsko (Ukraine), 2008. - P. 244-245.

Matiieshyn Y. M. Scanning Television Optical Microscope for Research of Biological Microobjects / Y. M. Matiieshyn, V. I. Shkliarskyi, Y. V. Balanjuk, B. I. Lubinecka, A. D. Pedan, I. N. Prudyus, G. O. Turkinov, // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2010: X Int. Conf., 23-27 February 2010 : Proceedings. - Lviv-Slavsko (Ukraine), 2010. - P. 18.

Scanning Television Optical Microscope for Research of Biological Microobjects : (results of the X-th International Conference “Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2010”) [Electronic source] / Y. M. Matiieshyn, V. I. Shkliarskyi, Y. V. Balanjuk, B. I. Lubinecka, A. D. Pedan, I. N. Prudyus, G. O. Turkinov. - Lviv : NU “LP”, 2010. - 3 p. - 1 CD-ROM : color ; 12 cm. - (TCSET'2010). - System requirements: Pentium 100 Mhz ; 32 Mb RAM ; CD-ROM 4-x ; Windows 95/98/2000/XP/Vista/7; Internet Explorer, Adobe Acrobat. - Title from the disc label.

Matiieshyn Y. M. Video Signal Forming Block in Scanning Television Microscope / Y. M. Matiieshyn, B. V. Hudz, V. I. Shkliarskyi // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2010: X Int. Conf., 23-27 February 2010 : Proceedings. - Lviv-Slavsko (Ukraine), 2010. - P. 111.

Video Signal Forming Block in Scanning Television Microscope : (results of the X-th International Conference “Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET'2010”) [Electronic source] / Y. M. Matiieshyn, B. V. Hudz, V. I. Shkliarskyi. - Lviv : NU “LP”, 2010. - 3 p. - 1 CD-ROM : color ; 12 cm. - (TCSET'2010). - System requirements: Pentium 100 Mhz ; 32 Mb RAM ; CD-ROM 4-x ; Windows 95/98/2000/XP/Vista/7; Internet Explorer, Adobe Acrobat. - Title from the disc label.

АНОТАЦІЯ

Матієшин Ю. М. Вдосконалення методів та засобів телевізійної сканувальної оптичної мікроскопії динамічних мікрооб'єктів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 - радіотехнічні та телевізійні системи. - Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2011.

У дисертаційній роботі вирішено актуальне наукове завдання, яке полягає в розробці та дослідженні нових ефективних методів та підходів до апаратурного забезпечення телевізійної сканувальної оптичної мікроскопії динамічних МО на основі використання принципу сканування МО світловим променем.

Розроблено математичні моделі рядкового однотактного, рядкового двотактного та кадрового методів сканування, придатних для визначення параметрів руху динамічних МО. Проаналізовано відносні похибки визначення швидкості руху МО цими методами та встановлено їх максимально допустимі значення.

Розроблено методи та побудовано алгоритми визначення параметрів динамічних МО при застосуванні сканувальних растрів різних розмірів (повноформатний, зменшений, мінірастр і мікрорастр), що дозволяє розширити діапазон визначення параметрів руху МО при збереженні заданої точності вимірювання.

Ключові слова: телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп, рядкові методи сканування, кадровий метод сканування.

...