Здравствуйте, друзья! Вы любите зиму? Нравится гулять по снежным просторам, или наблюдать из окна зимнюю сказку? Стоять в пробках во время снегопада... этого, наверное, никто не любит. Последние три дня в Москве был большой снегопад, холод и ветер, пробки на дорогах, и даже ходить пешком было проблематично. Мне крупно повезло, что не надо было в эти дни ездить на работу, и мы с сыночком грелись дома, жалея дворников, которые пытались хоть как-то расчищать дорожки, пешеходов, автомобилистов и водителей мусоровозов, протискивающихся по узким дворам.
А снег не знал и падал, как поется в песне.
Снег падал и на наше окно, образовав такой красивый градиент.
Снег не только рассеивает, но и поглощает свет. Ближе к низу окна толщина снега больше, поэтому света проходит меньше.
Зависимость интенсивности прошедшего света от толщины слоя определяется по закону Ламберта-Бугера-Бера:
По картине экстинкции можно рассчитать распределение толщины слоя снега. Фотография - это цифровое изображение, и яркость пикселя будет пропорциональна интенсивности прошедшего света. Я вырезала в графическом редакторе полосочку снега, разделила ее на кусочки и воспользовалась усреднением.
Пиксели имеют 255 градаций яркости, и поэтому каждому слою соответствует определенное число яркости - от 1 до 255. Поскольку я не знаю начальную интенсивность, можно воспользоваться максимальной интенсивностью - на самом тонком слое. Тогда толщину этого слоя мы уже не посчитаем, но зато сможем ее использовать для остальных точек.
Рассчитываем отношение интенсивности каждого слоя к интенсивности первого слоя, затем берем от этого отношения логарифм. Чтобы оценить коэффициент экстинкции, построим зависимость логарифма отношения интенсивностей от номера слоя, и аппроксимируем ее прямой. Коэффициент при прямой, взятый со знаком минус, и будет коэффициентом экстинкции. У меня получилось 0,073... каких единиц? Непонятно каких. Поскольку здесь калибровка не проведена, нормальные единицы мы получить не можем.
Этот коэффициент мы можем использовать только для оценки толщины слоев. Поделим столбец логарифмов на коэффициент экстинкции, и получим толщину слоя... правда, опять непонятно в каких единицах. График этой толщины нам позволит посмотреть профиль снежного покрова, не открывая окно и не разрушая снег. Вот он на картинке:
Такая примитивная обработка изображения позволяет добыть скрытую информацию неразрушающим образом. В моем случае это, конечно, баловство, но на практике такая информация бывает крайне необходимой. Например, врачу - заглянуть в мозг или легкие человека, обнаружить аномалию и поставить правильный диагноз.
По принципу, использующему закон Ламберта-Бугера-Бера, работает компьютерная томография. По интенсивности рассеянного и поглощенного рентгеновского излучения определяется положения опухолей и других неоднородностей, а также их размеры. Для обработки результатов томографии, разумеется, нужны не примитивные таблички в экселе, а сложнейшие вычислительные модели, которые решают обратную задачу рассеяния. Да, в случае плоских слоев работает обычный логарифм, но в жизни это бывает крайне редко, и со слоями произвольной формы решение будет неоднозначным и неустойчивым. Ученые решили множество математических и технических трудностей, и теперь компьютерная томография - работающий инструмент в руках специалистов.
Вот и кончился снегопад, вышло солнце, пора выводить сыночка на горку. Заканчиваю эту статью, и желаю всем, кто замерз, поскорее согреться!
Друзья, спасибо что дочитали до конца! Буду рада вашим лайкам и подписке на канал.
