Computeres látás építőmérnöki és középiskolás szemmel Magyar Tudomány Ünnepe, Baja, 2010. november 16. Computeres látás építőmérnöki és középiskolás szemmel Dr. Gálai Antal, Dr. Győrfi Tamás Eötvös József Főiskola, Baja Vízépítési és Vízgazdálkodási Intézet, Matematika és informatikai szakcsoport

I. Bevezetés A radioaktivitás és az ennek kapcsán fellépő ionizáló sugárzások a természet részét képezik. Az élet kialakulását, az emberi egyedfejlődést végigkísérte a sugárzások jelenléte. Az ionizáló sugárzások az élet velejárói. Célunk a diffúziós ködkamra webkamerafelvételeinek kiértékelése volt. Ehhez olyan képfeldolgozó programot fejlesztettünk ki, amelynek segítségével a felvételek a demonstráción kívül alkalmassá váltak a radioaktív sugárzások jellemzőinek meghatározására.

1. ábra: Háttérsugárzás nyomai a ködkamrában Mialatt ezt a pár soros szöveget elolvassuk, testünkön több tízezer töltéssel rendelkező részecske, és hárommilliónál is több neutrínó halad át. 1. ábra: Háttérsugárzás nyomai a ködkamrában

5. ábra: Mérési elrendezés II. Képfeldolgozás A diffúziós ködkamrában megjelenő háttérsugárzás és különféle radioaktív sugárzások nyomait egy webkamera segítségével figyeltük és rögzítettük. 5. ábra: Mérési elrendezés

6. ábra: Képfeldolgozó program kezelőfelülete A nyomvonalak hosszúsága függ a részecskék energiájától és irányától. A vastagságból a részecskék ionizációs képességére lehet következtetni. A felvételek kiértékelésére egy a VisualBasic fejlesztői környezetben készített képfeldolgozó programot hoztunk létre. 6. ábra: Képfeldolgozó program kezelőfelülete

7. ábra: Maximális hossz kiválasztása: több képen látható részecskenyomok adatai közti párosítással történt

8. ábra: A kijelölt részen belül található részecskenyomok területének számítása

Felezési idő meghatározás Manapság 2830 fajta atommag ismeretes. Ebből csak kb. 260 a stabil. Ezekből épül fel az összes létező anyag. Az atommagoknak a nagyobb része instabil. Képes átalakulni más részecskévé, akár bármilyen külső hatás nélkül is, miközben részecske kibocsátás, vagy sugárzás formájában energia szabadul fel. Ezt a spontán átalakulást nevezzük radioaktivitásnak. Az elsőként megismert radioaktív sugárzásokat a görög ábécé első betűivel nevezték el. Alfa- (α), béta- (β), gamma-sugárzást (γ) különböztetünk meg. A radioaktivitás karakterisztikus idejére a felezési időt használjuk, ez az az idő, ami alatt az el nem bomlott magok száma a felére csökken, jele T1/2. A felezési idő befolyásolhatatlan, megváltoztathatatlan anyagi jellemző, értéke igen széles határok között változhat.

A felezési idő meghatározására a Tórium (B+C) forrásból kilépő alfa-részecskenyomok számának az idő függvényében való változását használtuk fel. 10. ábra: Tórium (B+C) forrásból kilépő alfa-részecskék nyomai

9. ábra: Exponenciális bomlásgörbe A képfeldolgozó programunk segítségével megszámoltuk minden órában, hogy az adott frame-en hány alfa-részecskenyom látható, majd a kapott eredményeket az idő függvényében ábrázoltuk az excel programban. A kapott vonaldiagramhoz exponenciális trendvonalat illesztettünk. A trendvonal egyenletéből pedig az alábbi összefüggések segítségével meghatároztuk a felezési időt: 9. ábra: Exponenciális bomlásgörbe

IV. Összefoglalás Az általunk készített képfeldolgozó program alkalmas a diffúziós ködkamra segítségével megfigyelhető radioaktív sugárzások webkamerafelvételeinek kiértékelésére.  A programot felhasználhatjuk a felezési idő meghatározására.  A nyomhosszúság méréséből ismert forrás alkalmazása esetén a részecskék energiája meghatározható.  Energia-eloszlás, hatótávolság-energia függés számolható az adatokból.  A részecskenyomok vastagságából a részecskék ionizációs képességre lehet következtetni.  Az informatika fakultáción belül a képfeldolgozás bevezetésének illusztrációjaként a mozgóképállományok hozzáférését, a képenkénti szakaszdetektálást, a képek közti szakaszpárosítást és egyéb kisebb programozási fogást ismerhetik meg és gyakorolhatják a hallgatók.