Фильтрация оптическая

При измерении дымности ОГ дизелей нашли применение два метода фильтрации потока ОГ определенного объема с последующим измерением степени черноты фильтра оптическим путем и метод, основанный на измерении оптических характеристик ОГ, которые зависят от ослабления светового луча при прохождении через измерительную трубку (кювету) или рассеивания светового потока содержащимися в газовом потоке частицами. [c.23]

Распознавание образов. Во многих областях науки и техники требуется решать задачи, связанные с выделением сигнала, предмета или образа из совокупности подобных ему, но имеющих некоторые отличия. Существует общий метод оптимального решения таких задач. Он основан на преобразовании сигнала, несущего информацию об объекте, в спектр частот исходного сигнала, который подвергают дальнейшей обработке (фильтрации) с помощью частотных фильтров, пропускающих лишь излучения определенных частот. Оптический сигнал, представляющий собой распределение амплитуд и фаз световой волны, идущей от объекта, также может быть разложен на частотные составляющие. Однако в отличие от частот радиодиапазона (временных), свет разлагается на пространственные частоты, которые можно наблюдать непосредственно на. экране или проявленной фотопластинке. [c.50]

Улучшение качества оптических изображений. Голо-графический метод исправления изображений путем исключения аппаратной функции также основан на принципе обратимости опорной и объектной волн. Для изготовления голографического пространственного фильтра в плоскость / (см. рис. 16) помещают транспарант изображения объекта, которое построено оптической системой (ее аппаратную функцию). Голограмму по-прежнему регистрируют в частотной плоскости 2 и после проявления помещают на прежнее место. Затем в плоскости / устанавливают транспарант, подлежащий исправлению, а пучок, служивший опорным при записи голографического фильтра, перекрывают. Вследствие фильтрации в плоскости 3 образуется исправленное изображение транспаранта. [c.53]

Дефектоскопическая информация во многих случаях представляет собой изображения различного типа. Например, при контроле усталостных трещин оператор сравнивает изображения эталонной и контролируемой поверхностей.. Аналогичные операции многократно выполняются при сравнении формы однотипных изделий, выявлении дефектов заданного типа на фоне структурных помех и т. д. Это вызывает утомление операторов и приводит -к ошибкам распознавания дефектов. Во всех этих случаях эффективно применение когерентно-оптических методов фильтрации основных частот изображения, позволяющих устранить ошибки операторов. Любое изображение можно представить его частотны.м спектром (спектром Фурье), представляющим собой совокупность синусоидальных решеток с различным периодом изменений яркости и различной ориентации на плоскости. Двумерное преобразование Фурье может быть -выполнено с помощью ЭВМ, однако оптические устройства выполняют эту операцию существенно проще и быстрее. Воздействуя на спектр изображения с помощью различных устройств (масок, диафрагм), можно осуществлять его обработку в реальном масштабе времени. [c.97]

Рис. 25. Схемы согласованной оптической фильтрации

В случае применения КОП анализируется спектр-Фурье исследуемых структур, получаемый с помощью оптических процессоров, описанных выше. Перспективно применение гибридных методов контроля, при которых предварительная обработка изображений (выделение объектов с заданными признаками, проведение операций типа свертки, пространственной фильтрации и т п.) производится быстродействующими КОП, а процедуры последующей классификации структур осуществляются ЭВМ (подсчет коэффициента формы, вычисление числа одинаковых элементов в поле зрения, корреляционный анализ, вычисление статистических характеристик и т. д.). [c.114]

Как следует из (237), сигнал с выхода фотоприемника содержит низкочастотную составляющую т) Е1 + Е1) и переменную составляющую 2т] 5 о os ((Од ), частота которой равна доплеровской частоте. Этот сигнал после фильтрации может быть подан на блок измерения доплеровской частоты. Описанный способ сравнения частот двух световых пучков с применением квадратичного фотоприемника в качестве смесителя известен как метод оптического гетеродинирования [162]. [c.281]

ОПТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР — устройство для фильтрации частотного либо углового спектра оптического излучения. [c.459]

В качестве введения в обширную сферу приложений оптической фильтрации и обработки изображений изложены основные идеи в области амплитудной, фазовой и голографической фильтрации, иллюстрированные примерами из оптической и электронной микроскопии и быстро развивающейся области распознавания образов. Также кратко описана обработка на основе корреляции спектров мощности и геометрической оптики. [c.7]

Здесь нет необходимости углубляться в обширную область методов создания освещенностей, применяемых в оптической микроскопии. Однако полезно показать на рис. 1.7 некоторые приемы, специально используемые для наблюдения и регистрации дифракционных картин Фраунгофера, как правило, в целях оптической фильтрации (гл. 5). Из них на рис. 1.7, а представлен еще один способ получения той же освещенности, как на рис. 1.5 и 1.6, в то время как схемы б и в дают почти такие же картины как а. Если необходима детальная передача фазы и амплитуды, требования к схеме являются более строгими. Полный учет свойств линз, формирующих изображения, показывает, что в этом случае требуется схема, представленная на [c.23]

Важность подхода с использованием этой модели состоит в ее чувствительности к процессу, при котором пространственные частоты структуры объекта (периодической и непериодической) выражаются дифрагированными волновыми фронтами и восстанавливаются для формирования изображения. Использование когерентного освещения позволяет воздействовать на дифракционную плоскость (плоскость пространственных частот) таким образом, что формирование изображения может управляться посредством фильтрации . Это один из аспектов оптической обработки, другие упомянуты в разд. 5.5. [c.85]

Таким образом, оптическая фильтрация является особой формой оптической обработки, при которой пространственное фурье-преобразо-вание объекта обеспечивает заранее определенное воздействие на изображение. Основы этого метода были заложены в теории формирования изображения, разработанной Аббе. [c.109]

Рис. 5.13. Основная схема когерентной оптической фильтрации (О-плоскость объекта D-дифракционная плоскость 1-плоскость изображения).

Те же принципы используются теперь для обработки электронных микрофотографий на ЭВМ. Фотографическое изображение преобразуется в цифровую форму путем измерения оптической плотности, а для выполнения преобразований Фурье и фильтрации используется ЭВМ. При применении этого метода сохраняется информация как о фазах, так и о интенсивностях, и в общем он обеспечивает более широкие возможности, чем оптический метод для коррекции аберраций и других нежелательных эффектов, связанных с электронной оптикой микроскопа. Если рассматривать электронную микрофотографию как апертурную функцию, хотя и очень сложную, то ее преобразование Фурье может быть рассчитано полностью с учетом всех деталей распределения амплитуды и фазы. (Поскольку фазы не видны , то, как правило, в оптической обработке о них с легкостью забывают, хотя в приложениях, подобных описанному, они могут быть столь же или даже более важными, чем амплитуда. Однако, как мы уже отмечали, оптические методы имеют свои преимущества.) [c.112]

Мы упоминали в предьщущем подразделе о важности, а зачастую и необходимости данных, касающихся фазы. Приложение фильтрации, в котором фазы играют ведущую роль, относится к области оптической микроскопии. [c.113]

Для более детального изучения данной области, включающей такие приложения, как обработка изображений, частотная фильтрация и сжатие импульса, читатель может обратиться к соответствующей литературе [12, 14]. В работе [14] содержится обзор многих статей по оптическому фазовому сопряжению. [c.603]

Л. Синтезированные фильтры для когерентной оптической пространственной фильтрации [c.141]

Оптическая обработка данных методами пространственной фильтрации встречается при решении задачи распознавания данных [166] согласованной фильтрации [166, 178] коррекции искажений изображений [135,201—207], в частности получения сверх- [c.141]

На рис. 7.1 изображена классическая схема когерентной оптической пространственной фильтрации. Входной сигнал представляет собой транспарант Т с переменным амплитудным пропусканием, расположенный в передней фокальной плоскости линзы JIi- [c.142]

В первых экспериментах по оптической пространственной фильтрации использовались комбинированные фильтры, состоящие из двух отдельных фильтров чисто амплитудного и чисто фазового [173, 204]. Методы цифровой голографии позволяют синтезировать оптические пространственные фильтры с комплексной функцией пропускания, записанные на одном физическом носителе. [c.142]

При раздельном синтезе амплитудной и фазовой компоненты фильтра для фильтрации можно использовать многозвенные оптические системы. На рис. 7.11 приведен вариант такой схемы двухступенчатой оптической фильтрации [11], использованной в [36]. В задней фокальной плоскости линзы устанавливается [c.151]

Еще одним подходом к оптической фильтрации является подход, основанный на использовании обратной оптической связи [17, 178]. Схема фильтрации для зтого случая показана на рис. 7.14. Свет от лазера L, пройдя через коллиматор К, освещает обрабатываемый транспарант М, установленный в передней фокальной плоскости линзы Л , эта линза переносит транспарант в частотную плоскость Т, а линза переносит отфильтрованное изображение в заднюю фокальную плоскость. Обратная оптическая связь вводится с помощью двух полупрозрачных зеркал 3 и 3 , устанавливаемых во входной и выходной плоскости схемы фильтрации, симметрично наклоненными под некоторым углом Э к вертикали. В частотной области Т возникают две отдельные области, в которых устанавливаются пространственные фильтры с пропусканием ( , т]) — передаточная характеристика системы фильтрации с разомкнутой обратной связью (классическая схема фильтрации — рис. 7.1) и ( , т]) — передаточная характеристика цепи обратной связи. Если зеркало 3 закрепить на пьезоэлектрическом датчике, тогда в цепи обратной связи можно вводить произвольную фазу ф. Частотная характеристика всей системы для этого случая имеет вид [c.153]

Синтезированные фильтры могут применяться не только в когерентно-оптических системах пространственной фильтрации, но и в некогерентных системах [189—191, 196]. Однако, несмотря на отдельные преимущества методов некогерентной фильтрации, возможности выбора формы импульсного отклика фильтра в этом случае весьма ограниченны. [c.154]

В заключение отметим, что использование синтезированных голограмм в качестве пространственных фильтров в когерентных оптических системах обработки данных ограничивается главным образом линейной фильтрацией, хотя в последнее время появились сообщения о возможном использовании синтезированных голограмм в оптических системах для создания систем с пространствен-но-неинвариантными свойствами и выполнения нелинейных оптических преобразований [57, 101, 102, 109, 110]. [c.154]

Используя нелинейные оптические среды, меняющие свою прозрачность в зависимости от интенсивности падающего света, можно построить адаптивную систему, реализующую алгоритм фильтрации, определяемый формулами (7.14), (7.15) [78). [c.156]

Фильтрация ЧМ оптических импульсов. При спектральном описании фурье-компоненты импульса на выходе и входе диспергирующего оптического устройства связаны соотношением [c.47]

В рассмотренном примере центральные частоты пропускания фильтра и спектра импульса совпадают. Другие примеры оптической фильтрации в технике формирования сверхкоротких импульсов обсуждаются в гл. 4. [c.48]

Успешные эксперименты с оптическими солитонами, результаты которых не только качественно, но и количественно согласуются с теорией, стимулировали развитие новых направлений в экспериментальных и теоретических исследованиях. Перечислим основные из них 1) управление огибающей и спектром пикосекундных импульсов, включая их сжатие с переходом в фемтосекундный диапазон 2) изучение распространения солитонов на сверхдальние расстояния с компенсацией потерь 3) создание солитонных лазеров 4) генерация в световодах импульсных последовательностей с предельно высокой частотой повторения 5) нелинейно-оптическая фильтрация. В последующих параграфах мы обсудим основные результаты, полученные по этим направлениям. [c.204]

Фазово-проходной метод контроля 247 Фазовращатель 215, 247 Фильтрация оптическая 97, 98 Флюорография 371, 322 Фокусное расстояние 326, 327 Фотоколиметры 112 Фотоматериалы инфракрасные 101 Фотоны 48 — Выбор энергии при [c.486]

Физики Мичиганского университета Э. Лейт и Ю. Упатниекс, которые занимались вопросами пространствен ной фильтрации оптической информации, использовали методы радио локации для обработки информации. Естествен вопрос, какое отноше ние к оптике имеет радиолокация, теория связи Выяснилось, что мож но назвать ряд оптических проблем, касающихся передачи, накопле ния и обработки информации, которые аналогичны проблемам опти ческой фильтрации и обнаружения, рассматриваемых теорией связи Разница есть только в природе информации. В системах связи она имеет временную природу. Это означает, что по форме волна тока или напряжения оказывается модулированной. В оптических системах у информации пространственная природа - амплитуде и фазе света свойственно пространственное распределение. Представляя себе про- [c.49]

Качественные тенденции пространственной фильтрации процессов с дисперсией (а 0, рэ О), приводящей к разрушению пространственных структур при их конвекции мимо фильтрующего устройства (дифракционной рещетки), и процессов, сохраняющих пространственные масштабы (а = 0, Р = 0), в основном совпадают, хотя количественные соотношения, характеризующие глубину фильтрации (оптическую резкость полос), существенно ухудшаются по мере роста дисперсионных эффектов. В обоих случаях увеличение числа приемников N при фиксировайном йх приводит к увеличению остроты характеристик направленности основных максимумов, а увеличение при любом изменении числа N или его сохранении-к увеличению углового интервала (скважности) между основными максимумами. При увеличении коэффициента а значение максимума, не меняя своего положения, уменьшается по амплитуде тем больше, чем больше значение хт. [c.114]

На рис. 25 показана схема согласованной оптической фильтрации. В этом случае роль пространственного фильтра выполняет Фурье-голограмма эталонного объекта, схема получения которой понятна из чертежа. Отличие структуры контролируемого объекта от эталона приводит к изменению сигнала фотоприемника, показания которого пропорциональны степени корреляции исходного и текущего изображений. Схема эффективна для технологического контроля печатных плат. Вначале получают голограл мы платы в нормальных условиях, а затем платы нагревают (или охлаждают) изме- [c.97]

Интроскопы предназначены для визуализации внутренней структуры объектов, непрозрачных в видимой области спектра, но прозрачных в УФ (ультрафиолетовой) или И К (инфракрасной) областях спектра. Схема ин-троскопа показана на рис. 26. Она включает источник УФ или ИК радиации, оптическую систему фокусировки излучения и его спектральную фильтрацию, а также преобразователь изображений. [c.99]

Применение когерентного излучения. Высокая степень монохроматичности и малая расходимость когерентного оптического излучения определяют области его практического использования. Излучение с высокой временной когерентностью может быть использовано для передачи информации на оптических частотах при решении задач, связанных с оптической интерференцией (измерение расстояний, линейных и угловых скоростей, деформаций поверхностей и т. д.) в качестве стандарта частоты. Высокая направленность пространственно-когерентного излучения обусловливает ряд его преимуществ перед некогерентным излучением небольшую величину энергетических потерь, связанных с расходимостью пучка высокое угловое разрешение, поз- воляющее точно направить луч на малый объект и существенно сократить помехи возможность пространственной фильтрации при приеме сигналов. Отсюда следует, что узконапрявленное оптическое излучение может быть эффективно использовано при передаче информации на большие расстояния, при оптической локации удаленных объектов (особенно для выделения объекта среди других целей), при измерении углов и расстояний по принципу, на [c.343]

Преобразование пространственно-случайных (спекл-оо-лей) в оптических системах. Из теории фильтрации случайных сигналов линейными колебат. системами хорошо известна связь между спектрами мощности (фурье-образами корре.г1яц. ф-ций) сигналов на входе и. выходе фильтра H( i))i , где Я((в) — частотная характеристика фильтра. Аналогичное равенство справедливо для решения задачи фильтрации спекл-полей в оптич. (пространств.) фильтрах [c.388]

Ценным применением фильтрации этого типа стал разработанный в 1964 г. А. Клюгом и Дж.Е. Бергером [31] анализ электронных микрофотографий больших биологических молекул на основе оптической дифракции с использованием электронной микрофотографии в качестве дифракционной маски. [c.110]

Рис. 5.14. Оптическая фильтрация в электронной микроскопии, а-электронная микрофотография негативно окрашенной уплощенной трубчатой структуры в бактериофаге (х 200000) б-картина оптической дифракции от а (кружками обведены дифракционные пятна, связанные со структурой на одной стороне уплощенной трубки. Маска сдепана так, что только эти пятна формируют изображение) в-результирующее отфильтрованное изображение, показывающее спиральную структуру из молекул, объединенных в щестигранники [14].

В первом эксперименте на длине волны 1,06 мкм [22] 60-пикосе-кундные импульсы были сжаты в 15 раз после прохождения 10-метрового световода и пары решеток Ь 2,5 м). В другом эксперименте [23] был достигнут коэффициент сжатия 45 использовались световод длиной 300 м и компактная дисперсионная линия задержки из пары решеток. Обычно в сжатых импульсах на 1,06 мкм значительная доля энергии переносится в несжатых крыльях импульса, поскольку для уменьшения оптических потерь обычно используют меньшие длины световодов, чем те, которые предписаны уравнением (6.3.5). Когда дисперсионные эффекты не проявляются до конца, только центральная часть импульса имеет линейную частотную модуляцию и энергия в крыльях остается несжатой. Для устранения этих крыльев применяется метод спектральной фильтрации [24]. При этом используется тот факт, что крылья содержат спектральные компоненты крайних частот спектра импульса их можно устранить, помещая диафрагму (или фильтр) рядом с зеркалом М, на рис. 6.2. На рис. 6.7 сравниваются автокорреляционные функции сжатых импульсов, полученные со спектральной фильтрацией и без нее [64]. Начальные 75-пикосекундные импульсы были сжаты до 0,8 пс в обычном волоконно-решеточном компрессоре при этом коэффициент сжатия был более 90. При использовании метода спектральной фильтрации крылья в сжатом импульсе были устранены, при этом длительность импульса увеличилась лишь до 0,9 пс. Данный метод был использован для генерации импульсов заданной фопмы за счет использования специального амплитудно-фазового экрана вместо обычной диафрагмы [63-65]. Кроме того, для этих целей можно также использовать [66] модуляцию по времени импульсов с частотной модуляцией сразу на выходе из световода (до прохождения пары [c.162]

Интересные результаты получены в [411 при численном расчете квазистатичес-кой самофокусировки супер гауссовских пучков. Область движения фокуса зависит от вида пространственного распределения и достигает максимального значения при гауссовской форме. Показано также, что самофокусировка пучка в совокупности с пространственной фильтрацией в оптической системе позволяет повысить контраст импульса и управлять формой огибающей последовательности импульсов. [c.88]

Нелинейно-оптическая фильтрация шумов в бездисперсионном режиме сжатия менее эффективна, так как на малых расстояниях не происходит существенного сглаживания амплитудно-фазовых флуктуаций. Кроме того, в бездисперсионном режиме нарушается взаимно однозначное соответствие между временем т и текущей частотой со(т). Тем не менее спектральная фильтрация позволяет стабилизировать параметры излучения за счет снижения степени сжатия (например, для а=0,2, - =0,64, отношение Os/S уменьшается с 23 до 12 % при уменьшении S от 4,3 до 3,3). [c.186]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...