Introduzione e installazione

← Curve Digitizer: digitalizzare le curve dei datasheet

1. Introduzione e concetti fondamentali

Curve Digitizer è un’applicazione desktop leggera per digitalizzare manualmente curve tracciate in grafici raster, in particolare curve caratteristiche presenti in vecchi datasheet di componenti elettronici. Il programma è scritto in Python 3 con Tkinter/Tcl-Tk e usa Pillow per la gestione delle immagini e NumPy per la matematica della calibrazione.

Il programma è pensato per trasformare una lettura manuale del grafico in un dataset numerico riproducibile senza alterare l’immagine sorgente e senza introdurre interpolazioni o correzioni automatiche non richieste. Il caso d’uso iniziale è la digitalizzazione di famiglie di curve per la successiva analisi numerica, il fitting di modelli e la costruzione di modelli SPICE.

Cosa fa

apre immagini PNG, JPG/JPEG e TIFF;
permette zoom, pan e adattamento dell’immagine alla finestra;
mostra le coordinate pixel sotto il cursore;
calibra il rettangolo del grafico mediante quattro punti e una trasformazione proiettiva;
supporta assi X e Y lineari o logaritmici;
gestisce più serie di punti sulla stessa immagine;
conserva separatamente il click manuale, il pixel effettivamente memorizzato e le coordinate calibrate;
permette di spostare o eliminare punti e dispone di undo/redo;
offre uno snap opzionale verso il pixel più scuro in una piccola area locale;
salva il progetto in JSON UTF-8 e lo riapre successivamente;
esporta le serie in CSV.

Cosa non fa

Curve Digitizer non esegue OCR, riconoscimento automatico delle curve, smoothing, interpolazione, fitting o generazione automatica di modelli SPICE. Queste operazioni devono avvenire in strumenti successivi. Il programma conserva i punti scelti dall’operatore senza inventare campioni intermedi.

Tre tipi di coordinate

È importante distinguere tre dati diversi per ogni punto:

Manual click pixel: la posizione esatta indicata dall’utente con il mouse.
Stored pixel: il pixel usato effettivamente per il punto. Con snap disattivato coincide con il click manuale; con snap attivato può differire.
Calibrated X/Y: i valori fisici calcolati dalla calibrazione, ad esempio 180 V e 24,6 mA.

Questa separazione è fondamentale per mantenere recuperabile il dato grezzo. Anche quando viene utilizzato lo snap, il click manuale originale resta nel progetto.

Immagine sorgente

L’immagine originale viene letta e visualizzata, ma non viene sovrascritta. Il programma può creare in memoria una versione in scala di grigi per lo snap, ma questa copia serve soltanto al calcolo locale e non modifica il file sorgente.

Famiglie di curve

Ogni serie possiede un nome e un parametro. Per una valvola termoionica, per esempio, una famiglia di curve Ia = f(Va) può usare la tensione di griglia Vg come parametro:

Series name: Vg_-20V
Parameter name: Vg
Parameter value: -20
Parameter unit: V

Lo stesso schema può essere usato per transistor, tiratroni, diodi, sensori o qualsiasi grafico in cui più curve siano distinte da un parametro.

2. Installazione, avvio e interfaccia

Requisiti

Il pacchetto richiede Python 3, Tkinter/Tcl-Tk, Pillow e NumPy. La sintassi del codice richiede un Python moderno; Python 3.10 o superiore è una scelta appropriata.

Le dipendenze Python dichiarate in requirements.txt sono:

Pillow>=10.0
numpy>=1.24

Tkinter non viene installato da pip perché normalmente è fornito dal sistema operativo insieme a Tcl/Tk. Su Debian e derivate, se il modulo non è presente, il pacchetto tipico è:

sudo apt install python3-tk

Installazione opzionale in ambiente virtuale

python3 -m venv venv
source venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt

Avvio

Con i tre moduli Python nella stessa directory:

python3 curve_digitizer.py

Uso tramite X11 forwarding

L’interfaccia usa Tkinter e non richiede Qt, Electron o un browser. Può quindi essere eseguita su una macchina Linux remota e visualizzata attraverso X11 forwarding, se SSH e il server X sono configurati correttamente:

ssh -X nome-host
python3 curve_digitizer.py

In alcuni ambienti può essere usato il forwarding trusted con ssh -Y. La configurazione X11 dipende dal sistema remoto e dal client utilizzato.

Struttura della finestra

La finestra principale è divisa in due zone:

Canvas centrale: mostra l’immagine e i marker di calibrazione e delle serie.
Pannello laterale: contiene tre schede, Calibration, Series e Project.

In basso è presente una barra di stato che mostra la posizione del cursore in pixel e, quando la calibrazione è valida, i corrispondenti valori X e Y.

Open image…: apre una nuova immagine e avvia un progetto vuoto.
Open project…: apre un progetto JSON esistente.
Save project: salva sul file di progetto corrente.
Save project as…: salva con un nuovo nome.
Export CSV…: esporta i punti calibrati.
Exit: chiude l’applicazione, proponendo il salvataggio quando il progetto risulta modificato.

Undo e Redo agiscono sui dati del progetto.
Delete selected point elimina il punto attualmente selezionato.

Fit image to window ridimensiona la vista in modo da mostrare l’intera immagine nel Canvas senza modificarne i pixel originali.