Программное обеспечение для оцифровки графических изображений спектров
Филиппов Владимир Геннадьевич
Санкт-Петербургский государственный университет
Научный руководитель: Чижов Юрий Владимирович, к.ф-м.н.
При обработке экспериментальных данных в спектроскопии большую роль играет сравнение полученных результатов с результатами аналогичных экспериментов, проведённых другими исследователями, либо использование эталонных спектров, содержащихся в специальных справочных пособиях. Ввиду того, что значительная часть этих работ была выполнена относительно давно, зачастую оказывается , что интересующие экспериментальные данные доступны только в печатном виде, что неприемлемо для компьютерной обработки результатов экспериментов.
Таким образом, возникает задача оцифровки спектров, т.е. преобразование спектра, представленного графически, в числовое представление. Причем сама природа спектра значения не имеет. В данном случае спектр - это график некоторой функции.
Существует достаточно много программ, позволяющих решать эту задачу. Однако ни одна из программ, которые были в нашем распоряжении, не сочетала в себе все необходимые возможности и не удовлетворяла современным требованиям к программному обеспечению. Поэтому была поставлена задача создания универсальной сервисной программы, входящей в состав программного обеспечения рентгеноэлектронных спектрометров, позволяющей проводить оцифровку спектральных графических данных.
В процессе написания программы были учтены пожелания будущих пользователей и включены дополнительные возможности. Это позволило получить программу, удовлетворяющую требованиям исследователей, работающих в различных направлениях физики, имеющих определённую специфику, свойственную данному направлению.
По результатам создания и тестирования программы на реальных спектрах можно сделать следующие выводы.
- Создана универсальная программа SmartScan 2.0 для работы в среде MS Windows(TM), объемом 5,1 Мб, позволяющая провести полный цикл обработки исходного спектра, находящегося в графическом файле (поддерживаются форматы BMP и JPG), начиная с подготовки к оцифровке (редактирование исходного файла) и заканчивая предварительной обработкой уже оцифрованного варианта графика.
- Возможности редактирования исходного изображения спектра позволяют удалять возможные помарки, получающиеся при сканировании журнала или книги сканером, дорисовывать плохо отсканированные линии, отражать изображение относительно вертикали или горизонтали (для работы с левой системой координат), а также осуществлять поворот изображения на любой угол, если при сканировании бумага лежала не ровно. Последняя возможность особенно важна, т.к. даже небольшие повороты изображения сильно сказываются на качестве оцифрованного графика, его правдоподобности, особенно если график содержит узкие высокие пики.
- Возможна работа как с черно-белыми, так и с цветными изображениями спектров. Допустимо оцифровывать до 15 кривых различных цветов на одном графике. При этом пересечения кривых не будут влиять на качество оцифрованного графика. Если на одном графике содержится несколько кривых одного цвета, то их можно оцифровывать по очереди.
- Используемый алгоритм позволяет правильно определять продолжение кривой в случае ее обрыва или в случае пересечения с кривой такого же цвета, что уменьшает необходимую работу при подготовке к оцифровке и уменьшает общее время, затрачиваемое на обработку одного
файла. Это особенно важно при обработке большого количества файлов.
Реализована возможность трассировки оцифровываемой кривой, т.е. выделение цветом тех точек на кривой, которые найдены программой и составят оцифрованный график. Это позволяет при неправильной оцифровке легко определить что именно является источником ошибки (например, подпись к графику и т.д.).
Возможности обработки оцифрованного графика позволяют перемещать, удалять точки, проводить нормировку и масштабирование, т.е. привязку графика к двум каким-либо точкам, значения аргументов которых известны из других источников (например, два пика известных элементов на спектре).
Результат оцифровки можно сохранить в виде текстового файла. Так как многие исследователи предпочитают проводить обработку экспериментальных данных в программе Microcal(R) Origin(TM), то предусмотрена возможность отправки оцифрованного графика в Origin по каналу DDE (Dynamic Data Exchange). Однако, ввиду специфики работы с Origin по DDE, эту возможность следует использовать осторожно. В большинстве случаев для передачи данных достаточно скопировать оцифрованный график в буфер обмена (в виде двух колонок чисел) и затем вставить его в любой другой программе.
Программа имеет подробную справочную систему, описывающую все возможности программы и облегчающую работу с ней. Модульная структура программы позволяет легко дорабатывать различные ее составляющие в соответствии с конкретными требованиями.
Более подробно ознакомиться с возможностями и работой программы, а также с условиями получения копии программы можно по адресу damageinc@e-mail.ru.
|