ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оптическое построение поля направлений и поля пространственных частот из "Методы компьютерной оптики Изд2 " При восстановлении полной информации о световом поле требуется знать также фазы коэффициентов разложения. В этом случае следует использовать амплитудно-фазовый фильтр. [c.637] Формула вычисления поля направлений (10.113) может быть непосредственно применена к классу изображений со структурной избыточностью [57 , функция интенсивности которых должна обладать достаточной гладкостью для возможности ее дифференцирования. Таким классом изображений являются, в частности, интерферограммы, для которых интуитивное понятие поля направлений связывается с направлением интерференционных полос и совпадает с определением (10.113). [c.637] Вращая щель (рис. 10.34а) и вырезая сегменты в верхней части фурье-илос-кости, можно просканировать все направления линий, имеющиеся на изображении в диапазоне [О, тг). Наличие механически подвижного элемента — вращающейся ще-ли, — усложняет реализацию этого метода и увеличивает время формирования поля направлений. Целесообразно исключить подвижный элемент, как это предложено в [58]. Для этого попеременно вводятся в схему два пространственных фильтра и осуществляются простые вычисления. [c.639] А — количество выделяемых направлений. Затем с помощью линзы делается еще одно фурье преобразование распределение интенсивности в выходной плоскости че рез телекамеру вводится в компьютер в виде массива чисел. [c.640] И вновь выполняется фурье-преобразовапие интенсивность в выходной плоскости запоминается в памяти компьютера в виде массива чисел. [c.640] В [59] был предложен метод построения поля направлений с использованием пространственного фильтра из бинарных дифракционных решеток. Суть метода заключается в следг ющем. [c.640] Далее парциальные изображения обрабатываются в компьютере. Чтобы выделить на парциальных изображениях зоны с одинаковым направлением, проводщ тся процедура бинаризации. Кал-сдое парциальное изображение сравнивается поточечно с другими, и если интенсивность в данной точке парциального изображения максимальна по отношения к интенсивностям соответствующих точек других парциальных изображений, то в данной точке этого парциального изображения значение интенсивности принимается равным 1, если это условие не соблюдается, то значение интенсивности принимается равным 0. Поле направлений получается из набора парциальных изображений простым сложением с умножением на коэффициент равный соответствующим значениям тлов наклона сектора решетки. [c.641] В этом эксперименте в фильтре, изображенном на рис. 10.34в, менялось количество секторов от 2 до 16, с каждым из этих фильтров вычислялось поле направлений для 10 тестовых изображений. На рис. 10.36а,б,в,г изображены соответственно поля направлений, которые были построены с выделением 2, 4, 8, 16 направлений для изображения на рис. 10.35а. [c.642] На рис, 10.37 изображен график зависимости погрешности вычисления поля направлений ОТ количества вьщеляемых направлений п. [c.642] Как видно из графика, существует минимум погрешности вычжа1ения при п = 7 — 8. При увеличении п среднеквадратичное отклонение сначала уменьшается в результате увеличения числа выделяемых направлений, но затем в результате того, что в спектре вырезаются все более узкие сектора, форма локальных областей одижакового направления начинает все более искажаться, из-за влияния стыков дифракционных решеток, и е возрастает. [c.643] В эксперименте у фильтра, изображенного на рис. 10.34в, менялся период дифракционных решеток с каждым из этих фильтров вычислялось поле направлений от 10 тестовых изображений. На рис. 10.38 изображен график зависимости ошибки вычисления поля направлетш от отношения периода дифракционной решетки пространственного фильтра й к ширине пространственного спектра Т контурного изображения. Под шириной пространственного спектра, в данном случае, понимается минимальный диаметр круга, с центром на оптической оси системы, который полностью покрывает области в частотной плоскости, где интенсивность отлична от нуля. Так как в эксперименте использовалось изображение, квантованное по 256 уровням, то условие отличия интенсивности от нуля заменялось на условие превышения интенсивности 1/256 от максимальной интенсивности в спектре. [c.644] что чем меньше отношение /Т, тем меньше погрешность вычисления поля направлений для данного метода вычисления. Конечно при этом, суш,ествует ограничение на уменьшение периода дифракционной решетки, вызванное появлением эффектов квантования и дискретизации при синтезе пространственного фильтра, которые экспериментально не исследованы. Также уменьшение периода решетки ограничено технологическими возможностями, а расширение спектра ограничено геометрическими размерами установки. Поэтому в оптической установке отношение периода дифракционной решетки й к ширине спектра Т следует выбрать, исходя из возможностей технической реализации в пределах от 0,0015 до 0,003. [c.644] Из рисунка 10.39 видно, что шум в изображении слабо влияет на структуру поля направлений. Шум генерировался с помощью датчика псевдоо1учайных чисел. [c.645] Так как ошибка вычисления, очевидно, должна изменяться не только от отношения сигнал/шум, но и от количества вьщеляемых направлений в изображении, исследования устойчивости метода вычисления поля направлений к шуму были проведены для случаев, когда количество выделяемых направлений изменялось от 2 до 16. На рис. 10.40 изображены графики зависимости ошибки вычисления поля направлений е от отношения сигнал/шум для п — 4,8,16. В дальнейшем будем обозначать отношение сигнал/шум как S/N. [c.645] Из рис. 10.40 видно, что при S/N 4 среднеквадратичное отклонение поля направлений практически постоянно при фиксированном n и почти не увеличивается, по сравнению с среднеквадратичным отклонением поля направлений от незашум-ленного изображения. При S/N 4 среднеквадратичное отклонение начинает резко возрастать и в среднем для данного набора тестовых изображений при S/N — 1 достигает 0,35 (при n = 8). [c.645] На рис. 10.42 представлен прим ер одного из 10 тестовых изображений, для которых определялась зависимость ошибки е от отношения Q. В экспериментах, как в численном, так и в натурном, выделялось 4 направления. Для каждой зоны одного направления ошибка е считалась отдельно. [c.646] На рис. 10.43 представлен график зависимости ошибки вычисления поля направлений е от Q. Кривая 1 соответствует численному эксперименту, кривая 2 соответствует натурному эксперименту. В натурном эксперименте тестовые изображения с помошцю лазерного принтера выводились на прозрачную пленку. Для каждого из изображений, с помощью оптической установки, которая подробно описана в разделе 10.3.1, формировалось поле направлений. [c.646] Как видно из графика для вычисления поля направлений с погрешностью меньше 10% необходимо, чтобы значение Q не превышало 0,2. Небольшое различие между графижами объясняется техническими погрешностями натурного эксперимента неточное совмещение парциальных изображений, погрешности в изготовлении дифракционных решеток, небольшая расфокусировка парциальных изображений. [c.647] Вернуться к основной статье