Голограмма машинная

Голограммы, имеющие свойства, аналогичные оптически полученным голограммам, можно изготовить с помощью ЭВМ. Такие голограммы называют синтезированными голограммами. Машинный метод получения голограмм позволяет исследовать некоторые голографические явления путем их математического моделирования. При восстановлении синтезированных голограмм обычными методами получают оптические волны, которые реально не существуют, например, с их помощью можно визуализировать рассчитанные на ЭВМ двумерные и трехмерные математические функции. [c.69]

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]

Это свойство голограмм можно использовать для визуализации информации на выходе вычислительных машин, в тренажерах, управляемых цифровыми процессорами, в телевидении, когда требуется воссоздать изображение по сигналу, несущему информацию об объекте и его пространственном расположении. Для этого нужно по данному сигналу или математическому описанию объекта синтезировать его голограмму. [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]

Универсальные цифровые вычислительные машины являются удобным средством моделирования процессов записи, хранения и восстановления голограмм. [c.201]

Принципиальная схема устройства голографической памяти электронно-вычислительной машины изображена на рис. 44 [36]. При записи информации на фотопластинку F впечатывается система малых голограмм Hi, H-z,. .., Н , на каждой из которых зарегистрирована одна страница памяти. Информация на каждой странице кодируется в виде изображения, характеризующегося определенным распределением интенсивности в некоторой плоскости О. Примерный вид такого распределения представлен в верхней правой части рисунка. [c.110]

Хотя путем визуального наблюдения интерферограммы и можно получить важную качественную информацию, для получения количественных характеристик информации требуется измерять координаты полос и определять их порядок в пределах крупных участков интерферограммы. Определение порядка полос лучше всего достигается визуальной их расшифровкой с учетом известной природы изучаемого явления. Координаты каждой полосы можно измерить вручную с помощью масштабной линейки или оптических компараторов, но для оператора такие измерения очень утомительны, если они хотя бы частично не механизированы. Одно из решений проблемы получения из интерферограммы количественной информации включает частичную механизацию процесса измерения, при этом такие достоинства оператора, как способность визуально определять порядок и расположение полос, сочетаются со способностью машины точно измерять и регистрировать координаты. На рис 5 показана одна из реализаций такого прибора, в котором восстановленное с голограммы изображение с помощью оптической системы подается на телевизионный монитор. Шаговые [c.520]

Появление оптической памяти с емкостью, приближающейся к предельной теоретической емкости трехмерной голограммы, должно оказать существенное влияние на развитие вычислительных машин. В такой памяти можно было бы записать, например, [c.713]

СИНТЕЗ ГОЛОГРАММ НА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ [c.192]

Более реальна разработка систем трехмерной индикации индивидуального пользования, например системы слепой посадки самолетов [67]. Предлагается заснять на большое число голограмм макет аэропорта с посадочной полосой, причем каждая голограмма дает изображение полосы, как ее видит пилот при приземлении. Радиолокатор выдает позицию самолета относительно полосы, а электронная вычислительная машина выбирает нужную голограмму. Пилот видит трехмерную посадочную полосу как реальную и способен посадить самолет в густом тумане по одним голограммам. Пока создан лишь лабораторный макет такой установки. [c.333]

В 1976 г. вышла монография авторов Б. Ф. Федорова и Р. И. Эльмана Цифровая голография - первая книга, в которой были изложены методы синтезирования голограмм на ЭВМ и воспроизведения с них изображения машинным и оптическим методами. Появлению этой книги способствовал Ю. Н. Денисюк, на семинарах которого авторы докладывали результаты своей работы. Он отметил тогда, что цифровая голография как метод моделирования голографии физической может явиться стимулом в ее развитии. Стало возможным создание искусственных объемных картин, рожденных с помощью ЭВМ. Получили дальнейшее развитие когерентные оптические методы распознавания. [c.4]

Некоторая перегруженность отдельных глав формулами весьма понятна - ведь речь идет о цифровой голографии, использующей формулы для обработки их на ЭВМ, о науке, сложившейся из математики, моделирования и разработки алгоритмов. При первом знакомстве с книгой можно не осмысливать формульное содержание, а только попытаться понять цифровую модель. Хорошо подготовленный читатель, знакомый с соответствующими разделами физики и информатики, может сразу же приступить к самостоятельному моделированию, как машинному, так и оптическому, используя эти алгоритмы и синтезированные голограммы. [c.5]

Цифровая голография дает большие возможности мощного и гибкого машинного анализа процесса формирования голограммы и возможность органической стыковки вычислительного звена модели с реальными физическими звеньями на уровне исходного изображения, голограммы и воспроизведенного изображения. [c.8]

Синтезирование голограмм имеет ряд особенностей. К ним следует отнести особенности введения исходных изображений в ЭВМ, размещения информации в запоминающих устройствах машины и выдачи [c.75]

Теперь мы можем подсчитать разрешающую способность изображения, которая сохраняется при введении в машину. Зададимся размером сетки М = 1024 и входной апертурой X = 10 мм. Разрешающая способность будет равна примерно 50 линиям на миллиметр (одна фотографическая линия соответствует двум элементам разложения). Те голограммы, которые были получены впервые, были выполнены на сетках размером 128 X 128, что для входной апертуры в 10 мм имеют разрешающую способность в 6 линий/мм. И здесь интересно отметить особенность применения ЭВМ при обработке оптической информации. Если в оптических системах, как правило, разрешающая способность уменьшается от одного элемента к другому, то в ЭВ остается неизменной, поскольку при БПФ информация не теряется. ( [c.76]

Как известно из главы 2, голографический процесс состоит из двух этапов записи голограммы и восстановления с нее записанного изображения. Теперь, когда у нас имеется записанная на АЦПУ цифровая голограмма объекта, необходимо его восстановить. Есть два метода восстановления - машинный и оптический. [c.95]

Сущность машинного метода состоит в выполнении обратного преобразования Фурье над синтезированной голограммой и получении с помощью АЦПУ новой распечатки, на которой должно быть зафиксировано исходное изображение. [c.95]

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]

Анализ уравнения голограммы показывает, что в правой части содержатся три слагаемых. Первое определяет среднюю прозрачность голограммы, второе —характеризует дополнительную неравномерную засветку голограммы пучком от предмета. Оно содержит лишь часть информации о предмете, так как в ней отсутствует фазовый спектр. Полную информацию содержит третья составляющая. возникающая благодаря интерференции предметного пучка с опорным. Ввиду наличия косинуса она знакопеременная. При положительном значении косинуса она уменьшает прозрачность голограммы, при отрицательном — увеличивает. Эта составляющая представляет собой косинусную волну, промодулированную по амплитуде и фазе. Для простейших объектов функцию пропускания голограммы Фурье нетрудно получить аналитически и примеры расчета таких голограмм даны в литературе [31]. При моделировании голографического процесса на ЭВМ переходят от непрерывных величин к дискретным, с которыми работают машины. Это несколько уменьшает точность результатов, но не вносит принципиальных изменений в процесс, особенно с уменьшением шага дискретизации. Вторым приближением является то, что части плоскостей П и Г, ограниченные прямоугольными апертурами, заменяются сетками, в узлах которых и задаются отсчеты поля. Количество узлов сетчатки выбирается из условия однозначного соответствия между изображением и его дискретным преобразованием Фурье. [c.114]

Восстановление голограмм путем замены интеграла Кирхгофа, описывающего восстановленное изображение интегральной суммой, требует большого количества машинного времени, что существенно сокращает объем обрабатываемой информации. Для уменьшения затрат машинного времени целесообразно представлять интеграл Кирхгофа через дискретное преобразование Фурье (ДПФ), что дает возможность использовать алгоритм БПФ [c.107]

Основным недостатком алгоритма вычисления голограмм является быстрый )ост машинного времени с увеличением числа точек в объекте н на голограмме. Известно, что возможно представление интеграла Кирхгофа через ДПФ. Это позволяет использовать для вычисления интеграла Кирхгофа алгоритм БПФ, что приводит к сокращению числа комплексных операций умножения с случае прямого вычисления интеграла Кирхгофа до N og2 V. [c.156]

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]

Оонов ная идеология приложений, связанных с получением изображений, предназначенных для визуального восприятия, заключается в том, что голограмма в этом случае используется в качестве своеобразного входного устройства в мозг наш мозг устроен весьма специфично —в отличие от современных счетных машин он мыслит образами и требует, чтобы Г1нформация, которая подается ему на вход, также была сформирована в определенные образы. Например, пилоту, который заходит на посадку, можно сообщить все необходимые ему данные — высоту, скорость полета, наклоны самолета, расстояние до взлетной полосы и т. д. Однако посадить самолет по этим данным пилот не сможет. Вместе с тем, если все эти цифры преобразовать в искусственное изображение взлетной полосы, видимое так же, как видел бы ее нилот в данных условиях, то задача посадки не представит никаких сложностей. [c.104]

Перейдем к приложениям голографии в аналоговой и дискретной счетной технике. Принципиальные основы использования голографии в этой области весьма глубоки и, по-видимому, заключаются в том, что операции отображения и познания в известной степени родственны друг другу. Голография— наиболее объективный, и совершенный из известных нам способов отображения внешнего мира, и она, как это и следовало ожидать, открыла ряд удивительных возможностей в области осуществления разнообразных логических операций. Вершиной развития голографии в этом направлении является известная работа американского исследователя Р. И. Ван-Хирдена, выдвинувшего гипотезу о том, что процессы, протекающие в человеческом мозге, аналогичны процессам, происходящим в трехмерной голограмме (34). Однако мы не будем касаться здесь столь сложной области, а остановимся на применениях голографии в устройствах распознавания образов, а также в устройствах памяти счетных машин. [c.108]

Рис. 44. Принципиальная схема устройства памяти электронно-вычислительной машины. По команде счетного устройства луч когерентного излучения L направляется на голограмму Я , на которой записана искомая страница информации. Изображение этой страницы восстанавливается в плоскости О, считывается матрицей фотопрнемников и подается на вход счетного устройства С

В некоторых приложениях голографии возникает необходимость рассчитать голограмму на вычислительной машине и восстановить такую искусственную голограмму обычными методами. Таким образом можно исследовать некоторые голографические явления путем их моделирования. Кроме того, при реконструкции искусственной голограммы можно получить оптические волны, которые реально не существуют. Это может быть использовано при анализе рентгеновских дифрактограмм либо при контроле сложных оптических поверхностей в процессе их изготовления- [c.192]

А. Но в 1964 г. Строук и Фальконер [26] продемонстрировали, что голографии будет доступно высокое разрешение вплоть до 1 А, если применить новую схему получения голограммы и восстановления изображения [27], основанную на преобразовании Фурье, и обобш,ить замечательные результаты, достигнутые методом рентгеновской микроскопии с использованием электронных вычислительных машин [28], или же оптическим восстановлением [29]. Подробнее об этом методе будет говориться в разд. 4 гл. 6. [c.29]

Голография открывает возможность создания трехмерных изображений объектов, которые еиде не удавалось наблюдать, а также синтетических предметов [92]. Например, иа ЭВМ можно пересчитать рентгенограмму неизвестной сложной молекулы белка таким образом, чтобы получить его голограмму, а не изображение, способное дать лишь плоскую индикацию. Затем бинарную голограмму — набор черно-белых линий — можно вычертить на листе бумаги и уменьшить фотографически. Теперь такую синтетическую голограмму нужно просветить лазером и восстановить объемное изображение молекулы. Экспер 1мен-тальное получение синтетических голограмм описано в работе [46]. Способ изготовления синтетических голограмм для имитации трехмерных предметов рассмотрен в работе [ПО]. Светящийся кон ец волокна механически перемещался в пространстве, и на каждой позиции его изображеи 1е регистрировалось на голограмме, благодаря чему при восстановленин возникал куб, состоящий из 120 светящихся точек. Вопросы создания и обработки голограмм на цифровых вычислительных машинах рассмотрены в работе [57]. [c.314]

Распознавательная способность голограмм нашла применение в ряде практических систем. Наиболее известен голографический чтец [17, 18, 53]. Аппарат предназначен для чтения микрофильмов и для ввода текста в вычислительную машину. Голограмма различает 100 букв, записанных на ней под разными углами (по принципу 0-модуляции Ломана). Распознавание заключается в нахождении максимума корреляции при сравнении спектра неизвестной буквы и набора известных букв. [c.314]

Преимуществом метода являются малые размеры узнающего элемента — голограммы, хранящей возможные варианты. Габор подсчитал [43], что на одной голограмме можно записать до 30 букв в 30 вариантах в комбинации с машинным кодом каждой буквы. Это означает, что становится возможным ввод в. машину рукописных текстов. На опознание укажет возникший за голограммой максимум сигнала в виде набора ярких точек — машинного кода данной буквы. Аналогичная голограмма позволит [72] автоматически печатать 1ли показывать на вндеоэкране данные, выдаваемые вычислительной машиной. [c.315]

Основой вычисления является выполнение дискретного преобразования Фурье, причем двумерное преобразование выполняют в два этапа сначала по строкам, а затем по столбцам. Последовательность вычислений показана на рис. 39. Для выполнения одномерных преобразований используется алго()итм быстрого преобразования Фурье (БПФ). Для удобства вычислений матрицу Ср , полученную после преобра-эюания строк, транспонируют и повторное преобразование также выполняют по строкам. В результате двойного БПФ получают коэффициенты и Ьр , по которым и определяют значения Результаты вычислений вместе с заданными параметрами используют для расчета прозрачности голограммы по ее формуле. Эти значения и выдает машина.. [c.75]

Таким образом, ранее было показано, что для получения синтезированных голограмм необходимо вычислять комплексный спектр изображения. Для этого нужно произвести X 20 операций сложения, которые выполняет ЭВМ. Это требует значительного машинного времени. Так, например, для машины БЭСМ-6 (10 опер./с) при матрице размером М X м = 1024 х 1024 потребуется 20 1024 10" с 20000 с, т. е. около шести часов работы, без учета времени на вспомогательные операции. А это совершенно неприемлемо и поэтому, конечно, тормозило использование ЭВМ для синтезирования голограмм и гармонического анализа больших массивов информации. Но когда в 1965 г. был предложен алгоритм быстрого преобразований Фурье, позволяющий (для нашего примера) в 100 раз сократить время вычислений, то стало возможным проводить синтезирование голограмм. Этот алгоритм требует всего MlogM операций, что соответствует для нашего случая 4 мин. [c.75]

Самым же слабым звеном всего процесса синтезирования голограм остается выдача результатов. Цель вычислений - получение готовой цифровой голограммы, которую можно было использовать в физическом голографическом процессе, причем желательно, чтобы голограмму строила сама машина без дополнительных операций. Таких машин, пригодных для широкого пользователя, пока нет, поэтому приходится идти на различные упрощения, связанные с частичной потерей информации. Одним из них является использование серийных печатающих устройств ЭВМ, например АЦПУ - алфавитно-цифровое печатающее устройство. В этом случае разрядная сетка печатающего устройства приравнивается к строке сетки 6 и функция прозрачности голограммы Tpq воспроизводится с помощью различных символов, что, конечно, делает вопроизведение приближенным. [c.77]

Расчет цифровых голограмм был произведен на машине БЭСМ-4. Изображения в машину вводили с перфокарт. Изображения представлялись в машине на квадратной сетке размером 128 X 128 элементов в виде двумерного массива однозначных двоичных чисел. Изображения и цифровые голограммы выводили с помощью АЦПУ-128. Сетки 0 и 0 задавали так, как это было показано ранее, однако с целью сокращения потребного для вычислений машинного времени спектры, получаемые на сетке о , обратному транспонированию не подвергали, т. е. выдавали на печать транспонированными. Это равносильно тому, что оси р и q сетки о менялись местами. [c.79]

Но почему вместо силуэта возникло контурное изображение Дело в том, что, желая максимально упростить проведение машинного эксперимента, пришлось пойти на следующее - делать не многоградационную голограмму, а двоичную бинарную, т. е. был выбран порог Тр и в зависимости от того, какое получали расчетное значение функции 0р q (больше или меньше порогового) представляли его либо единицей, либо нулем. Формирование такой голограммы можно представить следующим образом [c.103]

Это приводит часто к необходимости получить объемное изображение предмета, которого еще не существует, и. следовательно, нельзя получить голограмму такого предмета ойти-ческими методами. В этом случае голограмма рассчитывается на ЭВМ (цифровая голограмма) и результаты расчета соответствующим образом переносятся на фотопластинку. С полученной таким способом машинной голограммы объемное изображение предмета восстанавливается обычным оптическим способом. Поверхность предмета, полученного по машинной голограмме, используется как эталон, с которым методами голографической интерференции производится сравнение поверхности реального предмета, изготовляемого соответствующими инструментатяи. Голографическая ш1терферо-метрия позволяет произвести сравнение поверхности изготовленного предмета и эталона с чрезвычайно большой точностью до долей длины волны. Это дает возможность изготовлять с такой же большой точностью очень сложные поверхности, которые было бы невозможно изготовить без применения цифровой голографии и методов голографической интерферометрии. Само собой разумеется, что для сравнения эталонной поверхности с изготовляемой не обязательно восстанавливать оптическим способом машинную голограмму. Можно снять голограмму предмета, перевести ее на цифровой язьж ЭВМ и сравнить с цифровой голограммой. Оба эти пути в принципе эквивалентны. [c.259]

Голограммы Фурье и Френеля. Методы цифровой голографии начали разрабатываться в конце 60-х годов в связи с широким проникновением в оптику компьютеров и средств машш-шой графики. Появление компьютеров дало реальную возможность для численного расчета амплитудно-фазовых характеристик светового поля в плоскости элемента, исходя из характеристик восстанавливаемого объекта. Развитие средств машинной графики предоставило возможность для записи закодированных значений рассчитанной функцш-1 пропускания голографического элемента на физическом носителе. Методы цифровой голографии открыли возможность синтезировать голограммы объектов, заданных математически. В настоящее время количество публикаций по цифровой голографии исчисляется тысячами. Основополагающими работами след -ет назвать работы [3-9. [c.20]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...