Формирование оптического изображения

Схемы ТВА включают устройства формирования оптических изображений объекта, телевизионную систему и устройство обработки видеосигнала, выполняемого на базе встроенных в структуроскоп микропроцессора или с помощью внешней ЭВМ. В состав математического обеспечения обычно входят программы, обеспечивающие автоматический поиск объектов, контурное слежение и построчное сканирование в пределах заданного контура, [c.114]

ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ [c.18]

Мы подошли теперь к тому, чтобы определить и оценить некоторые общие аспекты формирования оптического изображения, прежде чем заняться более детальным их изучением в гл. 5. [c.18]

Формирование оптического изображения 19 [c.19]

Формирование оптического изображения 23 [c.23]

В гл. 5 мы увидим, что использование результатов дифракции рентгеновских лучей для определения расположения атомов в кристаллах оказывается, по существу, приложением теории формирования оптического изображения Аббе-Портера. Тесная аналогия между принципами построения изображения кристаллической структуры рентгеновскими лучами и формированием обычного оптического изображения было основным предметом интереса для сэра Лоуренса Брэгга на протяжении почти всей его жизни, предметом, в который он внес значительный вклад. [c.46]

Дифракция является промежуточной стадией в формировании оптического изображения. Это означает, в частности, что на стадии дифракции мы можем путем расчета управлять процессом образования изображения. Указанное обстоятельство определяет многие аспекты оптической обработки (гл. 5). Другим главным следствием стала разработка методов определения атомной структуры кристаллов независимо от их сложности по результатам рентгеновской дифракции. [c.50]

В этой главе в общих чертах показаны главные положения фурье-анали-за при формировании оптического изображения и его обработке в условиях когерентного и некогерентного освещения. Они включают как одиночное преобразование Фурье, так и преобразование в сочетании со сверткой и корреляцией. Следует, однако, сразу же привлечь внимание к тому факту, что важность этих положений не ограничивается обработкой данных, имеющих оптическое происхождение. В настоящее время можно привести большое число примеров, когда методы оптической обработки используются для данных, по своей природе не являющихся оптическими. Основная причина кроется в том, что математические операции, которые применяются для большинства оптических систем, часто используются также в системах связи. Оптический аналог весьма привлекателен, поскольку ему свойственно преимущество двумерного представления и параллельной обработки данных. Этот способ во все увеличивающейся степени внедряется в практику в связи с разработкой электронно-оптических устройств сопряжения в сочетании с ЭВМ. Когда по каким-то причинам оптические методы не употребляются, ЭВМ может применяться изолированно в целях использования тех же фундаментальных принципов для цифрового изображения и обработки. [c.84]

Перед детальным рассмотрением указанных вопросов было бы полезно сделать предварительный обзор разд. 5.2, 5.3, посвященных собственно формированию оптического изображения. Оптическая обработка в противоположность построению изображения связана с вмешательством в процесс разными способами и для разных целей и является предметом разд. 5.5. [c.84]

На современном этапе известны две полезные модели формирования оптического изображения, каждая из которых наиболее удачно применяется в совершенно определенных условиях. Обе они были затронуты в гл. 1 и упоминались в той или иной степени в промежуточных главах. [c.84]

При проектировании и анализе линейных электрических цепей один из методов состоял в исследовании выходного сигнала, полученного способом, описанным выше, для случая формирования оптического изображения, т.е. путем свертки входного сигнала (представленного последовательностью импульсов с изменяющейся амплитудой) с единичным импульсным откликом системы. Однако интегрирование, необходимое для исследования влияния различных фильтров, при этом становилось очень сложным. Еще более трудным было обращение свертки, применяемое при проектировании фильтров с условием создания определенных выходных сигналов по заданным входным. Именно применение теоремы свертки обеспечило во многих случаях столь необходимые упрощения. Из этой теоремы следует, что спектр временных частот на выходе линейной электрической системы является просто произведением входного частотного спектра и частотного спектра единичного импульсного отклика системы (ее передаточной функции). Интегрирование во временной области заменяется более простой операцией перемножения в частотной области. Более того, полная частотная характеристика нескольких последовательно включенных фильтров является просто произведением их собственных передаточных функций. Поэтому неудивительны замечания о том, что если бы теория цепей была ограничена временным подходом, то она никогда не получила бы такого развития. [c.87]

Пример аналогии между дифракцией рентгеновских лучей на кристаллах и первой стадией формирования оптического изображения решетчатого объекта показан на рис. 5.7. На рис. 5.7, а изображена часть оптической маски, представляющей собой двухмерную проекцию кристаллической структуры фталоцианина на рис. 5.7,6 показана оптическая дифракционная картина, создаваемая ею [10]. Рис. 5.7,6 согласуется с данными рентгеновских исследований не только в отношении геометрии расположения пятен но и по соответствию экспериментально наблюдаемой рентгеновской интенсивности картине на рисунке. Исторически этот метод вначале применялся для определения неизвестной кристаллической структуры путем изготовления пробных масок на основе химических и других соображений. Он был существенно упрощен при дальнейшем развитии техники (см. конец раздела 2), когда было показано, что основная ячейка и только три периода вполне достаточны в качестве маски, поскольку они определяют структуру, на которой основана двухмерная проекция кристалла. Это иллюстрируется рис. 5.6, где в случае в в качестве маски было использовано большое число повторов (намного больше, чем показано на рисунке) основной ячейки, тогда как в случае д было использовано только четыре ячейки, определяющих структуру кристаллической решетки. Сравнение оптических преобразований показывает, что д вполне достаточно в сравнении сев данной выборке преобразования одной ячейки б на узлах взаимной решетки (преобразование) от основной решетки а. [c.99]

Упрощенная схема формирования оптического изображения представлена на рис. 2.1. Расстояние г от линзы до плоскости, где формируется изображение, связано с фокусным расстоянием линзы /л и дальностью до цели R соотношением [c.62]

Равенство (2.1.16) отражает тот факт, что среднее распределение интенсивности по плоскости изображения пропорционально распределению световой интенсивности по объекту с естественным для формирования оптического изображения масштабным коэффициентом —R/z. Из равенства (2.1.17) можно сделать два важных и специфичных для лазерного изображения вывода. Во-первых, корреляционная функция интенсивности внутри оптического изображения зависит только от расстояния между точками pi и р2. Во-вторых, размер корреляционной ячейки, т. е. той области, где [c.65]

Итак, появление спекл-структуры обязано лишь монохроматическому подсвету и никак не связано с какими-то особыми условиями формирования оптического изображения, отличными от повседневной практики. В связи с этим возникают два вопроса как же происходит исчезновение спекл-структуры при переходе от монохроматического к полихроматическому естественному освещению и как можно было бы устранить нежелательную, по крайней мере в эстетическом отношении спекл-структуру Оба вопроса в определенном смысле взаимосвязаны, поэтому начнем с ответа на второй вопрос. [c.69]

При формировании оптических изображений могут появиться искажения в фазовых соотношениях приходящей световой волны. Подобные искажения могут явиться следствием как прохождения световым лучом турбулентной среды, так и неидеальностью самой формирующей оптической системы. При весьма общих предположениях (см. разд. 1.4) оба вида искажений могут быть описаны соотношением (1.4.14). В таких условиях равенство (2.1.8) оказывается неверным. Выполнив все те же преобразования, которые сопровождали вывод (2.1.8), но имея в виду (1.4.14), получаем, что распределение интенсивности в плоскости оптического изображения описывается выражением [c.81]

Статистические явления так часто встречаются в оптике, что можно было бы без труда составить длинный список примеров. Из-за щирокого разнообразия таких задач трудно найти общую схему для их классификации. Здесь мы попытаемся установить некоторые общие аспекты оптики, которые требуют статистических методов исследования. Эти аспекты удобно обсудить в связи с проблемой формирования оптического изображения. [c.13]

Большинство проблем, связанных с формированием оптического изображения, относятся к следующему типу. Пусть, например, природа допускает некоторое выделенное состояние (скажем, определенную совокупность атомов или молекул в некоторой удаленной области пространства, определенное распределение коэффициента отражения на поверхности с неизвестными характеристиками или определенное распределение коэффициента пропускания в рассматриваемом образце). Оперируя с оптическими волнами, возникающими в результате [c.14]

Теория формирования оптического изображения. Простые правила, которые следуют из элементарной геометрической оптики, позволяют по отдельным геометрическим лучам построить изображение наблюдаемого удаленного объекта в фокальной плоскости приемного объектива. Однако эти правила не позволяют учесть возможное искажение изображения за счет взаимодействия оптической волны со средой между объектом и приемным объективом. Такая возможность обеспечивается только при использовании современной теории формирования оптического изображения [2],. сущность которой состоит в следующем. Если вместо функции взаимной когерентности (2.30) рассмотреть ее фурье-образ [c.72]

ДЛЯ изложения последующих глав мог бы быть опущен. В ней рассматриваются различные задачи, связанные с решением дифференциальных уравнений второго порядка. Показано, что во многих типичных случаях решение можно найти с помощью функции Грина. По-видимому, автор этими примерами хотел как-то обосновать принцип линейной суперпозиции при рассмотрении в дальнейшем процесса формирования оптического изображения. В связи с этим следует отметить, чтю принцип линейной суперпозиции не нуждается в доказательстве, а возможность его применения следует искать в физике явления. Далее заметим, что гл. 3—5, посвященные вопросам геометрической оптики и дифракционной теории, изложены слишком сжато и имеют ряд недостатков, отмеченных в примечаниях редактора. Стиль изложения несколько небрежен. При переводе встречались неясности в изложении и трудности в расшифровке ряда новых терминов, введенных автором. Поэтому пришлось иногда несколько отходить от текста, чтобы сделать его более понятным. Эти недостатки связаны, по-видимому, с лекционным характером книги. Дополнительная литература, приведенная автором, не может претендовать на полноту, ибо содержит лишь основные источники. [c.9]

СЫ, связанные с аберрациями, таким образом, чтобы они были достаточно понятны как аспиранту-физику, так и радиоинженеру. Поэтому в гл. 1 и 2 в общих чертах описана роль функций Грина в математической физике и показаны существенные различия между пространственными и временными фильтрами. В гл. 3 кратко излагаются фундаментальные соотношения параксиальной оптики с использованием компактной и эффективной матричной записи операторов перемещения и преломления. В гл. 4—6 описано влияние различных аберрационных членов на процесс формирования изображения с точки зрения и физической, и геометрической оптики. Содержание перечисленных глав более точно отражалось бы названием Теория связи и формирование оптического изображения . Но в дальнейшем было решено включить в книгу статистическое описание картин, которые часто служат объектами для оптических приборов, и самого светового излучения в скалярной и векторной формах. Строго говоря, книга представляет собой введение в классическую статистическую оптику. Предмет квантовой статистической оптики, находящейся в процессе интенсивной разработки, требует, как мне кажется, совершенно отдельного изложения в более сложной и более современной форме, чем та, которая дается здесь. Но можно думать, что студент будет лучше подготовлен к освоению квантовой оптики, если предварительно овладеет математическими методами более простой классической статистической оптики. [c.12]

Принцип линейной суперпозиции при формировании оптического изображения [c.27]

Целью последующих глав данной книги является детальное исследование возможности использования концепции теории фильтрации, выраженной уравнением (1.16) и наиболее полно разработанной в электрической теории связи, в теории формирования оптического изображения. Короче говоря, именно с этой точки зрения мы будем продолжать рассматривать формирование изображения оптическими системами, рассматривая сами системы как фильтры пространственных частот. [c.29]

Поскольку такой подход обычен в различных областях теоретической и прикладной физики, для нас нет ничего неожиданного в том, что формирование оптического изображения можно описать интегралом свертки, взятым по плоскости объекта, причем весовой функцией для интеграла служит распределение освещенности в изображении точечного источника. Такое представление кажется настолько логичным, что может возникнуть желание непосредственно воспользоваться всеми методами, разработанными в теории электрических цепей, и применить их для описания процесса образования изображения в оптических системах. Но безоговорочное применение этих методов в оптике может привести к ошибочным выводам, так как пространственные фильтры в некоторых отношениях существенно отличаются от временных фильтров. В дальнейшем мы будем рассматривать в основном лишь оптические системы, линейные относительно квадрата электрического вектора, усредненного по времени, т. е. интенсивности света. Тем не менее значительная часть излагаемого материала будет применима (с некоторыми модификациями) к инфракрасным, телевизионным [c.30]

При сведении задачи о формировании оптического изображения к одномерному случаю не следует думать, что частотная характеристика становится одномерной. В общем случае функция рассеяния х, у) не имеет круговой [c.45]

В качестве другого примера, иллюстрирующего метод анализа оптических систем как фильтров пространственных частот, мы рассмотрим теперь проблему формирования оптического изображения с весьма элементарных позиций. Посмотрим, что произойдет с идеальным оптическим изображением (фиг. 2.9), если переместить его из фокальной плоскости. При этом вследствие идеализации явления мы пренебрегаем влиянием дифракции и аберрациями. В дальнейшем мы исследуем их влияние на структуру изображения, но пока что будем иметь дело с идеализированной картиной, чтобы было легче проиллюстрировать нашу точку зрения. [c.49]

Здесь используются две математические модели. Внутренняя функциональная модель отражает физические принципы формирования оптического изображения. Основным понятием этой модели является зрачковая функция, показывающая влияние оптической системы на проходящее через нее электромагнитное поле. Характеристики и понятия этой модели (внутренние характеристики оптической системы) являются объектно-ориентированными и пригодными для описания только оптических систем. [c.8]

Внутренние характеристики основываются на внутренней модели, описываюш,ей физические процессы формирования оптического изображения. Физическим носителем информации в оптических системах является электромагнитное поле, поэтому прежде всего необходимо кратко рассмотреть описание электромагнитного поля, удобное для построения внутренней функциональной модели. [c.31]

В разд. 1.1 мы отметили, что применение линз в опыте Юнга должно обеспечить формирование изображения двух точечных отверстий. В этом случае очевидно, что дифракция на точечных отверстиях является первым шагом в формировании их оптического изображения, а вторым шагом будет рекомбинация этого света линзами в изображение. [c.18]

Глава 5 Формирование и обработка оптического изображения [c.84]

Однако цель данной главы состоит в рассмотрении лишь существа преобразования Фурье, свертки и корреляции, о которых мы уже говорили в оптическом контексте в предьщущих главах. Эти операции образуют основной инструментарий в области формирования и обработки оптического изображения. Для более детальной информации по конкретным вопросам и многочисленным приложениям в областях связи следует обратиться к соответствующей специальной литературе. [c.84]

Для того чтобы создать микроизображение на пленке любого материала, необходимо сформировать его оптическим путем и затем осуществить требуемое воздействие лазерным излученим. В настоящее время известно несколько методов формирования оптического изображения, однако наибольший практический интерес представляют для лазерной литографии проекционный, контурно-лучевой и контурно-проекционный методы. [c.158]

Однако описанное выше прямое использование теоремы свертки как в системах связи, так и в системах формирования оптического изображения вьщвинуло дополнительное требование, а именно инвариантность (или стационарность). Строго говоря, оно означает, что, например, в электрической цепи отклик на единичный импульс должен не зависеть от момента его подачи на вход, т. е. это должна быть система, инвариантная во времени. Таким же образом в системе формирования оптического изображения представление точечного объекта-функция рассеяния точки-должно быть одинаково по всему полю это должна быть система, инвариантная в пространстве (ср. разд. 4.4.1). В начале следующего раздела будут обсуждаться следствия этого требования в обработке оптического изображения. (Рассматривается ситуация, при которой система не является инвариантно линейной. В целом же проблемы нелинейных систем выходят за рамки этой книги.) [c.87]

Книга содержит полезные сведения о различных преобразованиях, выполняемых в линейных системах свертках, преобразованиях Фурье и Ханкеля. Много внимания уделено применению теории преобразований в оптике. Рассмотрены дифракционные поля в приближении физической оптики на отверстиях, освещенных сферической и плоской волной при различной степени когерентности излучения. Описаи дифракционный процесс формирования оптического изображения конечной линзой. Многочисленные примеры помогают освоить аппарат. Изложены принципы, на которых основано объяснение процес сов когерентной оптики голографии, оптической фильтрации, аподизации и г. д. [c.271]

Схемы ТВА включают усфойства формирования оптических изображений объекта, телевизионную систему и усфойство обработки видеосигнала, выполняемого на базе всфоенных в сфуктуроскоп микропроцессора или с помощью внешней ЭВМ. В состав математического обеспечения обычно входят профаммы, обеспечивающие автоматический поиск объектов, контурное слежение и посфочное сканирование в пределах заданного контура, а также вычисление необходимых статистических характеристик объектов. Время ввода телевизионного кадра составляет 0,02 с (реальное время). Время обработки зависит от сложности изображения, характера решаемой задачи и составляет в среднем 0,1. .. 1 с. [c.517]

В гл. 8 н.злагается в основном дифракционная теория Френеля — Кирхгофа и некоторые ее приложения. Кроме обычных вопросов, в ней содержится подробное обсуждение главной проблемы теории формирования оптических изображений — анализа пространственного распределения света вблизи гео- [c.12]

Совершенствование оптических приборов в прошлом происходило неире-рывно>, по мере того, как преодолевались технические трудности. Однако два. обстоятельства не позволяют дать последовательное описание конструкций оптических систем. Во-первых, простая теория не указывает на пределы применимости данного устройства в каждом отдельном случае требуется длительный анализ, часто содержащий утомительные вычисления. Во-вторых, трудности практического характера часто могут препятствовать использованию полезного устройства. В приводимом ниже обзоре нет указаний на практические и теоретические положения, ограничивающие применение тех или иных устройств в нем излагаются только основные принципы работы наиболее важных оитических приборов, что необходимо для понимания более строгой теории формирования оптического изображения, которой посвящены последующие-главы ). [c.223]

Пока что мы рассматривали вопрос о формировании оптического изображения, не учитывая шумов, обусловленных флуктуациями числа фотонов, создающих изображение, или флуктуациями параметров чувствительного элемента (глаза, фотоэлемента, пленки и т. д.). При фотографической регистрации изображения основным источником шума являются флуктуации, обусловленные неоднородной зернистой структурой. Конечно, с точки зрения теории информации для того, чтобы передать определенную плотность информации в битах ) на 1 мм , необходимо учесть не только ширину полосы пропускания (разрешающую способность), но и шумовые ограничения (гранулярность), Это справедливо для всех физических измерений- Каждый реальный физически11 сигнал ограничен во времени, в пространстве и по частоте. Кроме того, при любых измерениях неизбежны шумы. Ограниченной шириной полосы пропускания определяется конечное число степеней свободы формы сигнала, но если бы не было шума, дискретные значения ординаты можно было бы отличать друг от друга с любой степенью точности. [c.165]

Настоящее издание охватывает две учебные дисциплины, традиционно читаемые студентам технических факультетов в рамках базовой естественно-научной подготовки. Первая — Волновая и квантовая оптика — является частью расширенного курса общей физики и освещает закономерности, обусловленные волновой природой оптического излучения, а также эффекты, получившие наиболее логичное и законченное описание на основе квантовых представлений. Вторая дисциплина — Основы оптики — преподается студентам специальностей и направлений, связанных с оптотехникой, оптоэлектроникой и оптоинформатикой. В ней больше внимания уделяется вопросам формирования оптических изображений, взаимодействия света с веществом, энергетической и информационной составляющим оптического сигнала. [c.11]

В главе 9 было отмечено, что развитие теории дифракции привело к появлению таких направлений, как фурье-оптика и голография. Дифракционные принципы формирования оптического изображения использованы в ставших классическими экспериментах по пространственной фильтрации и распознаванию образов. Ниже поясняется суть разработок в области синтезируемых компьютером плоских дифракциотшх оптических элементов (ДОЭ). Исторически первыми элементами плоской оптики были зонные пластинки, френелевские линзы и регулярные дифракционные решетки. [c.313]

РАСТРОВЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ — класс оптич. систем, составным элементом к-рых является растр. Наличие растра образует в системе множество входных в выходных зрачков, смежно расположенных и действующих совместно в формировании оптич. изображения. Такие системы обладают рядом специфич. свойств, таких, как множащее, пвтегрирующеа, анализирующее. [c.294]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...