• Коротко о главном
• Список публикаций
• Научные статьи
• Диссертация
• Дипломы
• Ссылки
• Фонд исследований
• Как связаться
• Поиск в новостях

Разработка ПО для сканирования эмульсий эксперимента ОПЕРА на установке ПАВИКОМ-1 в ФИАН

6. Поиск микротреков

Поиск микротреков и запись информации на диск – заключительный этап обработки одного кадра. На раннем этапе развития программы использовался простой алгоритм, который позже не нашел применения. Весной 2007 г. в Берне был опубликован новый алгоритм прослеживания треков, который встал на замену старому и используется в современной версии программы. Алгоритм был адоптирован к нашей версии программы libACQ, был проведен ряд испытаний с различными условиями съема изображений. Алгоритм микротрекинга имеет множество параметров настройки, поведение которых потребовалось изучить для данных условий сканирования.

Алгоритм поиска микротреков отличается от алгоритма применяемого в SySal и является авторской разработкой В. Тюкова (Napoli).

Рассмотрим алгоритм поиска микротреков.

Трекинг начинается традиционно, с перебора соседей у каждого кластера (размер допустимого кластера в программе от 1 до 1000) и составления пар, - кластер + кластер. Уже с работой над парами и начинается оригинальная часть трекинга Тюкова.

Для каждой пары мы вычисляем направление (вектор в трехмерном пространстве) и координаты (x,y) точки пересечения этого вектора с нижней плоскостью эмульсионного слоя. Каждая такая пара образует вдоль своего направления коридор (трубу), в котором она находится, ширина коридора задается параметром, зависящем от точности прослеживания. Далее, для каждой пары сохраняются в многомерном массиве параметры данного коридора. После обхода в цикле всех пар, мы имеем распределение пар по коридорам, - сколько пар пришлось на каждый из коридоров.

Математически это выглядит так - каждой паре ставится в соответствие бин в четырех фазовом пространстве, размер этого бина - есть "ширина" трубки, отступы по x,y

и максимальные отклонения по theta(x), theta(y). В программе это реализовано 4-мерным массивом. После заполнения этого массива проходит ещё несколько стадий. Во-первых, merging (объединение) -  проверяем, не принадлежит ли одна и та же последовательность кластеров (т.е. трек) одновременно несколько бинам. Во-вторых, для кластеров в данной «трубе» вычисляются уточненные значения параметров направления коридора. После объединения кластеров по бинам производим refiting, - удаление аутсайдеров, т.е. кластеров слишком далеко уходящих от направления коридора.

Следующий важный этап – выделение зерен (grains). При движении объектива в фокальной плоскости одно и то же зерно может попасть на несколько срезов по высоте. Если глубина фокуса достаточно большая, то одно и то же зерно будет видно на 2-3 и более срезах. В задачу трекинга входит прослеживание именно зерен (grains), а не восстановление геометрии самих зерен. Для этого в программе предусмотрен

алгоритм, объединяющий близкие и последовательно лежащие кластеры в одно зерно, для него вычисляет новые значения (x,y) центра масс и размер. В настройках программы есть параметр, ограничивающий "длину" зерна в единицах кластеров, т.е. максимальное количество кластеров из которых может состоять одно зерно (сейчас от 1 до 3). Также в программе предусмотрена возможность отключить объединение кластеров в зерна.

При больших углах падения треков, коридор становится очень широким,  срез трубы конкретном слое велик и вероятность попадания туда случайных кластеров увеличивается. Для регулирования ширины коридора в программе введены параметры отбора, которые  варьируются от угла наклона трека. Каждый из параметров действует для своего диапазона углов,  таких угловых диапазонов сейчас 6. Сами угловые диапазоны  - тоже набор параметров, которые вычисляются в момент инициализации алгоритма. Для каждого из диапазонов есть свой максимальный параметр т.н. "разброса".

Прослеживать треки под большими углами сложно, из-за большого уровня фона случайных кластеров, попадающих в область коридора.

Также проблематично прослеживать вертикальные треками, поскольку для них трудно  различить последовательности кластеров одного зерна от кластеров от разных зерен.

Вертикальные кластеры выстраиваются в одну непрерывную цепочку, доля таких треков велика и они отсеиваются как неразрешимые.

Традиционный параметр  χ2 характеризует прямолинейность трека. Есть ограничение сверху, и снизу - чтобы удалить «слишком» прямые треки, которые нельзя отличить от последовательности кластеров одного зерна или следствие выбитых пикселей на камере ( оптическая грязь). Реальный трек всегда слегка изгибается.

Часть параметров настройки треков жестко задается в программе (размер зерна, количество интервалов для разбиения параметра ширины коридора по углам и пр.), а часть загружается из конфигурационного файла.

Обработка тестовой ядерной эмульсии, облученной в ЦЕРНе на ускорителе мюонами 150 ГэВ.

Для методических целей летом 2007 года в ЦЕРНе была экспонирована эмульсионная пленка пучком мюонов 150 ГэВ. Пленка была привезена в Москву и обработана на установке ПАВИКОМ-2 с помощью программы libACQ. Результат трекинга по найдённым кластерам представлен на рис. 9. На рис.8 представлено распределение кластеров по размеру в пикселях.

Рис. 8. Распределение кластеров по размеру.

Рис.9. Пространственное распределение треков.

Предыдущая Следующая

В начало