ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дифференцирующий эффект бинарной голограммы из "Голография " В этом доказательстве рассмотрены лишь точки, лежащие на огибающей пространственного спектра, т. е. гармоники, несущие наибольшую энергию, и показано, что в двоичной голограмме происходит подъем этой огибающей. А это и характеризует увеличение доли высоких пространственных частот, что, в свою очередь, порождает тенденцию к дифференцированию. Дифференцирующий эффект проявляется в полной мере для симметричных изображений, в которых Фр = О, а также для таких, у которых фазовый спектр постоянен или медленно меняется. Если же Фр меняется существенно и резко, то становится несправедливым предположение о периодическом характере Ор, и вместе с этим о дифференцирующем эффекте. [c.105] Примером тому служит голограмма Фурье, полученная с рассеивателем. В этом случае фаза случайна, следовательно, случайно и значение косинуса. Огибающая функции уже не является амплитудным спектром, и в области низких частот ее подъема не наблюдается. Она близка к прямой, параллельной оси частот, и в этом смысле подобна двоичной голограмме. Поэтому получение двоичной голограммы из цифровой с рассеивателем должно приводить к значительно меньшим искажениям, чем без него. [c.105] В следующем параграфе показано, что дифференцирующий эффект может быть однократным, двукратным и многократным. Из голограммы же, полученной с рассеивателем, силуэтное изображение восстанавливается без заметного подчеркивания контура. Переход от бинарных голограмм к многоградационным также снижает эффект дифференцирования и приводит к заполению световой энергией внутренней части изображения объекта. [c.105] Цифровые голограммы простейших объектов уже были показаны ранее. Помимо них были получены также голограммы прямоугольника, треугольника, звезды, а также различных силуэтов летательных аппаратов. Процесс восстановления изображения с этих голограмм машинным путем также изложен выше - восстановленный объект совершенно идентичен исходному. В то же время восстановление изображения оптическим путем дает иногда интересные результаты, особенно при сравнении синтезированных голограмм с физическими. Сопоставление показало, что, кроме принципиальных различий, вызванных способом получения голограмм (таких, как дискретность, непрерывность и др.), имеются различия, вызванные побочными явлениями. [c.106] Сравнение физических и цифровых голограмм одного и того же объекта показало,что изучать структуру голограммы и зависимость ее характера от различных факторов значительно удобнее по цифровым голограммам, поскольку они более свободны от влияния неконтролируемых параметров, дают возможность легко получать нужные качественные характеристики непосредственно при выведении из машины. [c.106] Каждое поле содержит два изображения объекта. Это - третье и четвертое слагаемые в упомянутом соотношении. Главные компоненты этих изображений расположены симметрично относительно начала координат и смещены от него на расстояния, равные смещениям исходного изображения. Правильное расположение исходного изображения в анализируемом поле позволило избежать наложения одного восстановленного изображения на другое. Восстановленная картина содержит также случайные пятна различных размеров и конфигурации. Это помехи, вызванные упомянутыми ранее побочными явлениями при цифровом голографировании. [c.108] А теперь рассмотрим более внимательно структуру изображения объектов. На рис. 54 показана фотография восстановленного изображения прямоугольника, причем вверху - полученное с рассеивателем, а внизу - без него. Верхнее изображение - силуэтное, нижнее - контурное. Контурное изображение появилось вследствие большого динамического диапазона бинарной голограммы и из-за значительного снижения энергии низких пространственных частот по сравнению с энергией высоких. Энергия центральной части фигуры оказалась перераспределенной в ее краевые части. [c.108] На рис. 55 приведены амплитудные спектры голограммы прямоугольника вдоль одной из осей, полученные с рассеивателем и без него (сторона прямоугольника а = 8/128). Видна существенная разница в распределении энергии. У голограмм Фурье с рассеивателем энергия сравнительно равномерно распределена по пространственным частотам и при квантовании существенного ее перераспределения не происходит. При восстановлении изображений по таким голограммам подчеркивания контуров не заметно. По всей фигуре световой поток распределен равномерно. [c.108] У изображений более сложной формы кратность дифференцирования может быть равна двум и более. На таких изображениях видно два или три контура. Многоконтурность приводит к затруднению дешифрирования. Хорошо известно, что информационная способность контурных изображений очень высока. В настоящее время оконтуривание объектов, т. е. искусственное подчеркивание контуров, является методом, используемым при машинном анализе фотографий, получаемых с самолетов и спутников. Этот метод сушественно облегчает работу дешифровщиков. [c.110] Эксперимент удалось сфотографировать (рис. 56). На левом кадре видно, что основная часть светового потока вызывает лишь его засветку, и только небольшая часть используется для восстановления изображения. Уже на третьем кадре заметно, что изображение объекта почти сформировалось, но еще значительная доля светового потока не использована и вызывает фонов)оо засветку кадра с максимальным воздействием на его центральную часть. А вот пятый кадр показывает, что качество восстановленного изображения близко к оптимальному объект отчетливо различим, контрастность кадра возросла, контур объекта подчеркнут за счет эффекта дифференцирования. Структура носит периодический характер. В центре имеется яркая отметка, являющаяся изображением опорного источника. [c.110] Еще один эксперимент показан на рис. 57. Его результаты показывают третий вид неточности - неперпендикулярность плоскости голограммы относительно оси светового потока. Это приводит к нелинейным искажениям восстановленного изображения. Порядок чередования кадров на рисунке слева - направо. На первом и втором кадрах нелинейные искажения еще не заметны, а уже на третьем и далее видно, что объект вытягивается по оси Ох, оставаясь неизменным но оси Оу. Графические зависимости этих искажений даны для каждого кадра рядом. [c.111] Хорошо видно, как меняется характер коэффициента искажения к и f j объекта в зависимости от угла Ф2 между плоскостью, перпендикулярной к оптической оси установки, и плоскостью голограммы. Видно, что при угле в 30° один из размеров объекта становится вдвое больше первоначального. [c.111] Процесса, каждый из которых выполняет определенную стадию преобразования дв гмерной информации, содержащейся в анализируемом поле. Блок введения изображения в ЭВМ дискретизирует изображение и преобразует каждый отсчет в цифровую форму. Степень дискретизации и квантования зависит от технических параметров устройства введения и определяет разрешйющую способность изображения, представленного в цифровой форме, а значит, и точность его представления. [c.112] Следуюпога блок переводит изображение из предметной плоскости в плоскость пространственных частот с помощью вычисления двумерного комплексного пространственно-частотного спектра изображения. Этот же блок вычисляет составляющие комплексного сцектра амплитудную, фазовую и др. [c.112] Блоки вычисления голограмм и библиотечный служат для получения цифровых голограмм, фильтров и накопления их на магнитной ленте или дисках. Блоки фильтрации и восстановлею1Я моделируют процессы взаимодействия когерентного излучения с комплексным фильтром, восстановления изображения и принятия решения. Решающий блок служит для выдачи на блок печатания двумерного оптического сигнала с выхода каждого из блоков модели. [c.112] На схеме видно, что многие из блоков связаны с блоком выведения информации, т. е. выходной сигнал этих блоков может быть вьгаеден на блок печатания для анализа информации. [c.113] Цифровая голография как метод реализации голографического процесса с помощью ЭВМ стала возможной благодаря наличию детально разработанного математического аппарата, адекватно описывающего волновое поле при формировании голограммы и восстановления изображения. С этих позиций цифровую голографию можно рассматривать как метод моделирования голографии физической. [c.113] Вернуться к основной статье