Синтез голограмм на ЭВМ

В основном расчетные методы применяю для синтеза голограмм Фурье. Главная проблема здесь состоит в том, что расчет интерференционной картины, записанной на [c.69]

Функцию Г (g, т], Q можно назвать математической голограммой. Задача синтеза голограмм заключается в вычислении функции Г (g, т], по заданной функции Ь (х, у, z) и регистрации результата в такой форме, которая допускала бы взаимодействие с излучением для визуализации или восстановления Ъ х, у, z) в соответствии с (1.4). Задача анализа голограмм состоит в выполнении преобразования (1.4). [c.8]

В задаче синтеза голограмм естественно считать, что объект характеризуется достаточно гладкой функцией Ъ- (х, у) , описывающей его коэффициент отражения по интенсивности. Пусть [c.17]

Таким образом, задача синтеза голограмм Френеля сводится к расчету матрицы Г (г, s) по матрице отсчетов Ъ к, Z) и аналоговой интерполяции полученных отсчетов в соответствии с [c.21]

Использование симметрирования при синтезе голограмм в некоторых случаях имеет и программные преимущества с точки зрения организации вычислений и хранения массивов в ЦВМ [51, 81] благодаря тому, что при этом получаемые массивы являются массивами действительных чисел. [c.77]

Цифровая голограмма в процессе записи претерпевает различные искажения, связанные с неидеальностью характеристик записывающих устройств и особенностями используемых для записи сред. Эти искажения следует компенсировать в процессе синтеза голограмм и их записи. Наиболее характерные виды искажений — нелинейные искажения сигнала при записи голограммы, квантование и ограничение динамического диапазона сигнала, собственный амплитудный и фазовый шумы сред, используемых для записи синтезированных голограмм. [c.103]

Таким образом, предыскажение объекта путем приписывания ему диффузных свойств может рассматриваться как достаточно эффективный способ предыскажения для борьбы с нелинейными искажениями, ограничением динамического диапазона и квантованием голограммы. Хотя при синтезе пространственных фильтров его применимость в отличие от нелинейной коррекции ограничена, он может использоваться при синтезе голограмм для визуализации информации. [c.109]

Постановка задачи синтеза голограмм для визуализации информации и математическая модель [c.116]

Задача синтеза голограмм для визуализации информации может быть сформулирована следующим образом. Пусть имеется математическое описание формы и свойств поверхности объекта визуализации, позволяющее найти амплитуду и фазу света на нем при заданном расположении источника освещения. Пусть также задано расположение наблюдателя относительно объекта. Требуется вычислить распределение амплитуды и фазы световой волны, рассеиваемой объектом, в каждой точке наблюдения и зарегистрировать результаты расчета в виде физической голограммы, которая позволила бы наблюдать исходный объект под требуемым ракурсом и при надлежащем освещении. [c.116]

Первые работы по синтезу голограмм для визуализации информации относятся к концу 60-х годов [13, 44, 68, 69]. В них была доказана принципиальная возможность синтеза голограмм на вычислительных машинах и построены голограммы простейших объектов. Эти голограммы, однако, не были пригодны для непосредственного визуального наблюдения. Методы синтеза голо- [c.116]

Чтобы пояснить основные принципы, положенные в основу этих методов, рассмотрим математическую модель синтеза голограмм, пользуясь схемой визуального наблюдения объектов, показанной на рис. 6.1. Положение наблюдателя относительно наблюдаемого объекта определяется на этом рисунке поверхностью наблюдения, на которой располагаются глаза наблюдателя, множество ракурсов рассматривания — углом охвата объекта. Чтобы наблюдатель мог видеть объект в заданном угле охвата, достаточно воспроизвести на поверхности наблюдения с помощью голограммы распределение интенсивности и фазы световой волны, рассеянной объектом. [c.117]

Они позволяют прежде всего свести трехмерную задачу к двумерной. Для этого поверхность наблюдения можно разбить на участки, аппроксимируемые плоскостями, а распределение амплитуды и фазы волны на поверхности объекта заменить, пользуясь законами геометрической оптики, распределением амплитуды и фазы волны на плоскости, касающейся объекта (или просто достаточно близкой к нему, чтобы при пересчете амплитуды и фазы волны можно было пренебречь дифракцией) и параллельной данному плоскому участку поверхности наблюдения. Тем самым задача синтеза голограммы для всей поверхности наблюдения сводится к синтезу фрагментарных голограмм для плоских участков этой поверхности, и эта полная голограмма составляется как мозаика из фрагментарных голограмм . [c.118]

Отметим, что при синтезе голограмм многоплановых объектов можно вводить френелевскую несущую (6.2) отдельно в голограммы разных планов и затем суммировать полученные голограммы 81J. [c.137]

Еще одно применение синтезированного оптического элемента описано в [209]. Синтезированная голограмма устанавливается на выходном зеркале резонатора лазера и управляет распределением мощности излучения в сечении лазерного пучка. Изменение параметров синтеза голограммы позволяет создавать лазеры с различной пространственной структурой луча, корректировать дефекты, имеющиеся в оптических элементах резонатора и трубки лазера, и т. п. [c.161]

Задача восстановления голограмм Френеля или расчета поля в зоне Френеля в принципе родственна задаче синтеза голограмм Френеля. Определенные отличия имеются в подходе к выбору параметров дискретизации голограмм и рассчитываемого поля. Пусть Г ( , т]) — комплексная функция, описывающая зарегистрированную голограмму Френеля. Тогда амплитуда поля на объекте в зоне Френеля [c.164]

Свойство тел диффузно рассеивать падающее на них излучение имеет очень большое значение для возможности наблюдать их, регистрируя это рассеянное излучение. Оно является важным фактором и в физической голографии, и, как было показано выше, при синтезе голограмм. Благодаря диффузности объектов их голограммы оказываются устойчивыми к искажениям, способны восстанавливать изображения объекта с любой своей части и передавать большие перепады яркости объекта при ограниченном динамическом диапазоне материала, на котором зарегистрирована голограмма. [c.196]

НИЯ, которые и дадут искомое распределение интенсивности поля, соответствующего мешающему изображению. Результат такого моделирования показан на рис. 10.11 для исходного изображения рис. 10.10, а (а — мешающее изображение 5х (к, Г) для случая амплитудно-фазовой записи голограммы объекта а с диффузором б — то же для объекта а без диффузора). Рисунок наглядно показывает, что в случае синтеза голограммы с диффузором мешающее изображение совпадает с исходным, наблюдаемым как бы на фоне шума диффузорности. Причина появления этого шума очевидна — это нелинейное искажение амплитудного распределения голограммы (4.36). В случае голограммы без диффузора мешающее изображение напоминает оконтуренный исходный объект. Оконтуривание также связано с искажением амплитудного распределения голограммы неискаженного объекта. [c.208]

Сандвич-голограммы 546, 659, 660 Свертка 28, 85, 167, 555 Светоделитель 318. 437, 504 Связь светотехнических и энергетических единиц 103 — 105 Селекция уровней 615 Симметричные функции 85 Синтез голограмм на ЭВМ 141, 225, 598, 617 [c.732]

СИНТЕЗ ГОЛОГРАММ НА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ [c.192]

Третье направление применения цифровой голографии - изучение методов синтеза голограмм для визуализации информации в радио-видении, звуковидении, в практике измерения характеристик антенн с синтезированной апертурой. [c.113]

Такие возможности голографического метода, как вычитание изображений, компьютерный синтез голограмм, позволяют нам получить объекты , реально не существующие в природе. Например, создать голографическую линзу, которая может фокусировать лучи только определенного цвета и свободно пропускать все другие длины волн. [c.138]

АЛГОРИТМЫ СИНТЕЗА ГОЛОГРАММ ТРЕХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ [c.151]

Мы не будем затрагивать вопросы, связанные с архивной голографической памятью трехмерных изображений. Остановимся только на возможности использования голографии для трехмерного отображения томографической информации, хранящейся в ЭВМ. При анализе трехмерных внутренних структур, как правило, рассматривают две задачи. Первая связана с отображением формы органов как некоторых фигур [20], вторая — с синтезом трехмерных изображений из набора томограмм (сечений). В соответствии с данными задачами и рассмотрим различные алгоритмы синтеза голограмм. [c.152]

При синтезе голограмм произвольных объектов основной вычислительной операцией является расчет поля от объекта на голограмме. В 5.1 анализировался процесс формирования поля, рассеянного трехмерным объектом, в плоскости регистрации. Такое описание соответствует первой задаче, когда необходимо наблю-152 [c.152]

Синтез голограммы включает обычно четыре зтапа. На первом. этапе рассчитывают параметры световой волны амплитуда и фаза) при распространении ее от объекта к голограмме. При. этом исходят из того, что объект, освещенный когерентным светом, может быть адекватно описан ограниченной совокупностью точек, рассеивающих свет. Второй. этап состоит в том, что амплитуду и фазу кодируют с 1К)мощью действительной неотрицательной функции, 1 рафическое отображение которой и представляет собой синтезированную голограмму. Результирующая информация записывается в памяти вычислительной машины и на третьем. этапе отображается на выходном устройстве ЭВМ—графопостроителе или электронно-лучевой трубке, что. дает увеличенное изображение голограммы. Увеличение необходимо вследствие недостаточного разрешения печатных и отображаЮ1Цих устройств. На последнем — четвертом. этапе полученный на ЭВМ рисунок 10Л01 раммы уменьшается оптическим методом до размеров, соответствующих длине волны, использованной при расчете, и регистрируется фотографически в виде транспаранта (который представляет собой синтезированную голограмму). Если полученную таким образом голограмму осветить когерентным светом (от лазера), то восстановится изображение объекта. [c.69]

Голограмму можно получить и без помощи к.-л. волновых полей, рассчитав её структуру на ЭВМ и представив результаты расчёта в виде чёрно-белого транспоранта, наз. цифровой голограммой. Цифровая Г. находит широкое применение в диапазоне радиоволн и в акустике для оптимизации процесса считывания голограмм, при голографич. распознавании образов для синтеза голографич. фильтров, в устройствах гологра-фич. памяти для синтеза голограмм, считывание к-рых впоследствии осуществляется оптич. способом и др. (см. Цифровая голография). [c.511]

В шестой главе рассмотрены методы синтеза голограмм для визуализации информации — одного из основных применений синтезированных голограмм. Описаны методы синтеза композиционных стереоголограмм, голограмм с программируемым диффузором, имитирующих диффузные свойства поверхностей отображаемых объектов, голограмм Френеля, фокусирующихся на различных планах по глубине объектов. Рассматривается также возможность изготовления гибридных голограмм, восстанавливаемых в естественном освещении. [c.5]

Отметим в заключение, что, перейдя от пространственной задачи к плоской, мы, строго говоря, потеряли возможность точного учета глубины и рельефа объекта. Даже в голограл[му Френеля входит только расстояние от объекта до плоскости наблюдения, а не глубина рельефа объекта. Тем не менее остается возможность синтезировать поле, восстапавливающее в определенных условиях поле вблизи объекта. Что касается передачи рельефа, то он будет передаваться в той мере, в которой он сказывается на пересчете амплитуды и фазы волны на объекте в амплитуду и фазу на касательной к нему плоскости, параллельной соответствующему участку поверхности наблюдения. Как это можно использовать в задачах синтеза голограмм для визуализации инфор.мации, рассмотрено в 5.3. [c.10]

С соответствующим углом наклона а. Подобный же при-ем записи голограмм, основанный на сходстве синтезированной голограммы с ин-терферограммой, был указан Ломаном в [13, 100] для случая, когда (г, s) == 0. На рис. 4.12, а приведена голограмма конического волнового фронта,записанная этим способом [189]. Рис. 4.12, б иллюстрирует результат восстановления этой голограммы. На нем показаны концентрические кольца, получающиеся при интерференции восстановленного поля с плоской опорной волной. На рис. 4.12, в представлена картина, восстанавливаемая этой голограммой в дальней зоне дифракции. На этом рисунке заметны 3 кольца, два из которых (большие) являются мешающими. Благодаря правильному выбору угла падения опорной волны при синтезе голограммы они отделены от основного изображения. [c.82]

В физической голографии такого равномерного распределения энергии света по площади голограммы добиваются применением диффузной подсветки. При цифровом синтезе голограмм диффузнук [c.88]

Как указывалось в 5.1, введение диффузора в схему синтеза голограмм приводит к появлению на восстановленных изображениях дополнительного шума диффузности. Для уменьшения этого шума можно воспользоваться регулярными диффузорами, предложенными в ряде работ [88, 125, 139, 146, 170]. Эти диффузоры, будучи приписанными объектам, для которых синтезируются голограммы, будут давать тот же эффект размазывания информации по плогца-ди голограммы, что и случайный диффузор, но сказываются не в появлении случайного шумового узора на восстановленных изображениях, а в виде регулярных решеток, которые не оказывают мешаюш его действия при визуализации информации и могут быть легко учтены при использовании синтезированных голограмм как пространственных фильтров. [c.110]

В настояш ее время предложено два подхода к построению таких последовательностей. В работе [125] описан класс универсальных диффузоров, обладаюш,их тем свойством, что они имеют точно постоянные значения отсчетов интенсивности их голограмм Фурье или Френеля. Эти диффузоры хороши сами по себе, но в сочетании с произвольным объектом не обязательно дадут наилучший результат при восстановлении киноформа этого объекта. Способ построения диффузоров, согласованных с объектом, описан в [140], где для синтеза киноформа предлагается интерацион-ная процедура подбора последовательности фаз, постепенно уменьшаюш ая разброс значений отсчетов интенсивности голограммы данного объекта. Сравнение разного типа диффузоров для синтеза голограмм для голографических запоминаюш их устройств рассматривается в [170]. В цифровой голографии идея регулярного диффузора может найти свое наиболее полное воплош ение, поскольку здесь не возникает проблемы его физической реализации. [c.110]

Такое повторение каждой голограммы по горизонтали используется также и в физической голографии для получения гипостереоскопического изоб-ргжения [186], кода для уменьшения эффективной базы зрения голограммы реального объекта повторяются в горизонтальном направлении. Отметим, что, поскольку при синтезе голограмм расположение объекта и наблюдателя можно произвольно изменять, аффект гипостереоскопичности, т. е. увеличения эффективной базы стереоскопического зрения, нетрудно получить при выборе ракурсов для синтеза голограмм. [c.122]

Стереоэффект на синтезированных голограммах дает реальные возможности решения задачи визуализации объемных тел, заданных своим математическим описанием, средствами цифровой голографии. Кроме того, он открывает определенные перспективы в реализации голографического объемного телевидения. В голо-графическом телевидении стереоголограммы могут синтезироваться на приемной стороне из видеосигнала изображений разных ракурсов передаваемой сцены. Такая телевизионная система с синтезом голограмм на приемной стороне удобна для применения методов трансформационного внутрикадрового кодирования изображения с целью сокращения избыточности. [c.126]

Эффект бликов можно воспроизвести при синтезе голограмм Фурье тел, заданных своим математическим описанием [50, 73, 81, 162]. В задачах визуализации важна передача яркостей и макроформы объекта (т. е. неровностей, значительно больших длины волны источника освещения). Они описываются, по-первых, распределением модуля коэффициента отражения по поверхности объекта, пересчитанного на плоскость, касательную к объекту и нормальную к направлению рассматривания, и, во-вторых, геометрической формой поверхности, по которой можно найти расстояние от каждой точки поверхности до этой плоскости вдоль направления рассматривания. Чтобы передать диффузные свойства поверхности, необходимо дополнить регулярную составляющую фазы коэффициента отражения, описывающую макроформу поверхности, случайной компонентой, описывающей микроформу ловерхности и имитирующей эти диффузные свойства. Для того чтобы имитировать свойство диффузных поверхностей неравномерно рассеивать свет в разных направлениях, случайная ком- [c.126]

Еще один метод синтеза голограмм отдельных планов для визуализации трехмерного распределения плотности электронов в кристаллических структурах был предложен Строуком и др. [63, 208]. В этой работе был использован тот факт, что распределение плотности электронного облака трехмерной кристаллической структуры р (х, у, z) связано с так называемым комплексным структурным фактором F r, s, q), который может быть измерен по рентгеновской дифракции на структуре трехмерным дискретным [c.137]

На рис. 63 показана схема перевода растрового киноизображения в голографическое (синтеза голограммы). В этой схеме пучок света, выходящий из каждого лазера /, расщепляется на два. Один через светорассеивающий растр 2 освещает первичный кинофильм 3 с зарегистрированным растровым изображением. Лучи света, прошедшие пленку 3, затем проходят растр 4 и формируют [c.119]

Имеется ряд веских оснований для такого синтеза голограмм и, в частности, то обстоятельство, что геометрические размеры голографического объекта в этом случае не ограничиваются такими факторами, как когерентность осветцения, вибрация или турбулентность [c.180]

В настоящей главе мы, конечно, не будем сопоставлять томографию со всеми способами отображения информации, а попытаемся выделить некоторые общие черты в голографическом и томографическом методах получения изображения и укажем на их принципиальные отличия [121, 122] Такой анализ нам кажется полезным и интересным не только с методической точки зрения Совмещение этих двух методов в конкретной информационно-измерительной системе позволяет решать гакие важные для практического применения задачи, как трехмерное отображение внутренней структуры и синтез объемных изображений по набору томограмм Возможные методы решения указанных задач будут рас- смотрены в данной главе При этом будут ана чизироваться не только алгоритмы синтеза голограмм математически заданных трехмерных объектов, но и реализация их в оптических системах с преобразованием волнового фронта, т е оптический синтез голограмм Мы покажем также, как взаимное проникновение идей I томографии и голографии позволяет решать проблему скрытых [c.147]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...