Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Априль Ж. -> "Оптическая голография " -> 88

Оптическая голография - Априль Ж.

Априль Ж., Арсено А., Баласубраманьян Н. Оптическая голография — М.: Мир, 1982. — 736 c.
Скачать (прямая ссылка): opticheskayagalografiyat21982.djvu
Предыдущая << 1 .. 82 83 84 85 86 87 < 88 > 89 90 91 92 93 94 .. 143 >> Следующая


595

карты и данные сейсморазведки. Цели обработки могут быть различными: улучшение изображений, извлечение информации, эффективное кодирование, распознавание образов или машинная графика. Мы попытаемся показать, каким образом голография и когерентная оптика позволяют достичь различных целей обработки изображений. Некоторые из применяемых методов основаны на линейных, пространственно-инвариантных операциях, другие — на нелинейных или пространственно-неинвариантных.

10.6.2. Линейная обработка изображений

Обработка называется линейной, когда обработанное (выходное) изображение линейно связано с исходным. Примерами линейных операций обработки являются полосовая фильтрация, вычитание, свертка и корреляция. Улучшение изображений методами полосовой или высокочастотной фильтрации легко осуществить с помощью линз, которые при использовании когерентного света [1, З, 161 формируют фурье-образ изображения. В этом разделе мы лишь опишем и прокомментируем методы пространственной фильтрации Ii некоторые другие, более сложные методы (например, обработку с использованием оптической обратной связи).

10.6.2.1. Улучшение изображений методами

Фотографические изображения, искаженные случайно (из-за перемещений, плохой фокусировки, турбулентности И Т. Г1.) или намеренно (например, кодирование изображений при специальной обработке или синтезирование изображений), можно подвергнуть обработке и улучшить их качество. Обозначая функцию размытия, или импульсный отклик, через h(x, у), искаженное изображение g(x', у') можно записать в виде

g(x', y') = \\f (х, y)h{x' —х, у' — y)dx dy. (1)

Качество изображения можно улучшить, если подвергнуть исходное изображение операции обратной свертки. Для осуществления такой операции необходим пространственный фильтр с функцией пропускания 1 /Н(р, q), поскольку фурье-образ функции g(x', у') дается выражением

обратной фильтрации

G(p, q) = F(p, q)H(p, q),

(2)

откуда

F(p, q) = G(p, q)/H(p, q);

(3) I 596 Гл. 10. Области применения

здесь F(p, q), G(p, q) и H(p, q) — фурье-образы функций f(x, у), g(x, у) и h(x, у) соответственно. Чтобы синтезировать функцию фильтра 1 /Н(р, q), Строук и Зех [31] предложили использовать два фильтра (рис. 1) —один с амплитудным пропусканием H*, а другой — с пропусканием 1/(HH*). Фильтр H* изготавливается методом Вандер Люгта и представляет собой результат интерференции

AC ПО*

4 Cf IФШ ;

I i % . * •

SixW) =!![х,у)Цх'-х, y>-y)dx Uy ^e(u,v)=F(u,v)H(u,v)

Рис. 1. Восстановление размытых оптических изображений методом обратной фильтрации [31]. / — лазер; 2 — размытое изображение; 3 — улучшенное изображение; 4 — обратный фильтр; 5—размытая точка; 6 — улучшенное изображение точки; 7— резкая точка; 8 — спектр Фурье; 9 — спектр на выходе фильтра.

наклонной плоской волны и спектра Фурье функции h (х, у). Фильтр 1/(HH*) получают тщательной фотографической записью фурье-образа импульсного отклика h(x, у) на регистрирующем материале с коэффициентом контрастности у=—2. Затем оба фильтра складывают вместе в виде сандвича и точно юстируют в оптической системе, так чтобы при освещении фильтров произведение их амплитудных пропусканий (Н*)/(1/НН*) соответствовало искомой функции фильт- 10.6. Обработка изображений

597

Рис. 2, Рентгеновская фотография Солнца, полученная с помощью камеры-обскуры в мае 1968 г., была улучшена Строуком и Зехом летом 1969 г. [29].

рации (1/Я). На рис. 2 показана рентгеновская фотография Солнца, полученная камерой обскурой и улучшенная благодаря применению этого метода [29]. На рис. 3 иллюстрируется улучшение изображения в сканирующем электронном микроскопе [30].



Рис. 3. а — исходное изображение, полученное в сканирующем электронном микроскопе при оптимальных условиях (разрешение — 200 А, увеличение — 50 OOOX , напряжение — 25 кВ); б и в — изображения, обработанные гологра-фическим способом; разрешение стало лучше 70 A, и соответственно вырос контраст [30]. 598 Гл. - 10. Области применения

10.6.2.2. Кодирование и декодирование изображений с пространственными фильтрами, вычисляемыми на ЭВМ

Кодирование и декодирование изображений представляет собой имеющую большое значение и интересную область оптической обработки изображений. Если изображение f(x, у) необходимо закодировать в виде g(x, у) методом пространственной фильтрации, то

фильтр, используемый для этой цели, должен иметь пропускание G(p, q)/F(p, q), поскольку эта величина описывается отношением двух комплексных функций: такой фильтр легче синтезировать с помощью ЭВМ, чем построить обычными голографическими методами.

Впервые синтезированную на ЭВМ голограмму произвольной комплексной функции фильтра создали Ломан с сотр. [7, 211. Чтобы получить такую голограмму, прежде всего необходимо сделать выборку комплексного поля. В каждой точке выборки комплексное поле представляется прямоугольной щелью, ширина которой пропорциональна амплитуде, а ее смещение в поперечном направлении (от точки выборки) пропорционально фазе. Синтезированную на ЭВМ голограмму можно рассматривать как дифракционную решетку с целенаправленно введенными дефектами Желаемое комплексное поле получается в результате косвенных фазовых эффектов в одном из дифракционных порядков (рис. 4). На рис. 5 показана такая голограмма-фильтр, преобразующая букву G в знак +. Экспериментальные результаты применения этого фильтра были получены Ломаном и сотр. І23] (рис. 6).
Предыдущая << 1 .. 82 83 84 85 86 87 < 88 > 89 90 91 92 93 94 .. 143 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed