ЦИФРОВОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГОЛОГРАММ

Книга посвящена основам теории цифрового представления волновых полей, их преобразованиям, алгоритмам вычисления этих преобра,зований, синтезу и записи голограмм, пространственным фильтрам для оптических систем обработки данных, визуализации информации, методам цифрового восстановления голограмм и интерферограмм, цифровому моделированию голографических процессов. Показано применение методов в оптике, акустике, измерительной технике, при неразрушающем контроле. [c.2]

В восьмой и девятой главах обсуждаются основные проблемы цифрового восстановления голограмм и интерферограмм используемые математические модели, алгоритмы восстановления, методы обработки восстановленных изображений. [c.5]

Глава 8. Цифровое восстановление голограмм [c.162]

ЦИФРОВОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГОЛОГРАММ [c.162]

Цифровое восстановление голограмм может использоваться также для измерения и контроля характеристических излучаю- [c.169]

В [107, 108] рассматривалась возможность использования цифрового восстановления голограмм и интерферограмм для анализа амплитудно-фазовых фронтов поля, прошедшего через исследуемый объект При обработке голограмм на ЭВМ. амплитудная и фазовая составляющие восстановленного изображения восстанавливаются раздельно. Это дает возможность непосредственно получать количественную информацию об амплитудно-фазовых характеристиках волнового фронта. [c.106]

Цифровое восстановление голограмм и интерферограмм [c.106]

При цифровом восстановлении голограмм и интерферограмм в области формирования изображения возникает нулевой фон из-за наложения на искомое поле других компонентов, не несущих информацию. Представляет интерес проанализировать распределение поля в области определения его амплитудных и фазовых компонентов и исследовать влияние основных параметров голографирования, а также дискретизации голограммы и интерферограммы на качество изображения. [c.107]

Блок-схема цифровой модели процесса регистрации и восстановления голограмм Фурье и Френеля показана на рис. 10.2 [59, 60, 81]. В этой модели объект задается двумя последовательностями чисел, описываюш их значения амплитуды и фазы поля соответственно. Эти последовательности генерируются либо детерминированной функцией, либо в виде последовательностей псевдослучайных чисел с гауссовским распределением и заданным энергетическим спектром. Эти последовательности создаются с использованием описанного выше алгоритма (рис. 10.1). [c.197]

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

И ее восстановлении, контролируемый объект 3 и датчик 4, включающий голограмму набора цифровых кодов 5, щелевые диафрагмы 6, блок 7 фотоприемников и блок <3 усилителей формирователей. [c.94]

Тем самым задача синтеза Фурье-голограмм объекта (ж, ) сводится к цифровому расчету] матрицы Fg (г, s) по матрице отсчетов (к, I) и двум аналоговым процедурам интерполяции для получения (v , Vy) и интерполяции по восстановленным отсчетам 6j (А , I). Особенности реализации этих аналоговых процедур будут рассмотрены далее. [c.12]

В частности, волновой фронт от аналоговой голограммы может служить в качестве восстанавливающего волнового фронта для цифровой голограммы. В этом случае аналоговая голограмма должна быть голограммой точечного источника, необходимого для восстановления синтезированной голограммы Фурье, т. е. при восстановлении плоским фронтом голограммной линзы или сферического зеркала. [c.138]

Метод голографического копирования. Этот метод описан в [111] для бинарных синтезированных голограмм и состоит в съемке по схеме голографирования во встречных пучках синтезированной голограммы, используемой как объект съемки. Полученную таким образом голограмму, строго говоря, нельзя назвать гибридной, так как это фактически обычная оптическая голограмма, но она может позволить наблюдать результат восстановления синтезированной голограммы в белом отраженном свете. Поэтому метод пересъемки, хотя его и нельзя считать перспективным, на данном этапе развития цифровой голографии может оказаться практически полезным. На рис. 6.22, а показано изображение, восстановленное в белом свете с гибридной голограммы, полученной методом голографического копирования. [c.139]

Голограммы, записанные на том или ином физическом носителе, необходимо для восстановления в цифровых процессорах преобразовать в цифровой сигнал. Если, как это обычно бывает, голограммы записаны на фотоматериале в виде распределения плотности почернения, для их преобразования в цифровой сигнал могут использоваться устройства, подобные описанным в 3.1. При этом главной проблемой является проблема согласования максимальной пространственной частоты голограммы с растром дискретизации, определяемым устройством ввода, коррекция нелинейности и других искажений, вносимых датчиком сигнала. Оптические голограммы обычно имеют пространственные частоты выше 50 ЛИН./мм. Вследствие этого шаг дискретизации при вводе их в ЦВМ должен быть менее 10 мкм, тогда как наиболее доступные и быстро действ уюш ие устройства ввода имеют шаг дискретизации 25 мкм и выше. Поэтому для ввода голограмм в ЦВМ их необходимо оптически увеличить в соответствуюш ее число раз. [c.166]

В принципе коррекцию искажений системы целесообразно выполнять обработкой самой голограммы до ее восстановления. Примеры такой коррекции маскирования и подавления шумов описаны в предыдущем параграфе. Однако в тех случаях, когда, как, например, при подавлении шумов, для коррекции необходима априорная информация о свойствах неискаженных сигналов и изображений, приходится прибегать к обработке восстановленного изображения, так как часто эту априорную информацию легче задать по отношению к самим объектам, а не к их голограммам. Кроме того, следует учитывать, что обработка восстановленного изображения иногда может оказаться в вычислительном отношении более простой, чем эквивалентная обработка голограммы. Так, например, коррекция маскирования путем обработки восстановленного изображения по (8.9) при заданной маскирующей функции может быть выполнена намного быстрее, чем пространственная фильтрация голограммы даже при использовании рекурсивных и разделимых цифровых фильтров. [c.172]

Главной проблемой в коррекции восстановленных изображений является подавление шумов. Для изображений, восстановленных с голограмм, характерен особый и мало изученный вид шума — шум когерентности или спекл-шум, связанный с диффузными свойствами реальных объектов и искажениями голограмм в голографических системах [172]. Некоторые результаты изучения статистических характеристик этого шума при различных искажениях голограмм, полученные путем цифрового моделирования, приведены в гл. 10. Эти результаты, а также аналитическое изучение спекл-шума [147] показывают, что спекл-шум является гораздо более сложным объектом как по своим статистическим характеристикам, так и по взаимодействию с сигналом, чем привычный аддитивный флуктуационный независимый от сигнала шум, который обычно рассматривается в работах по обработке изображений [55, 86, 89]. Поэтому вопрос об оптимальной фильтрации такого шума в настоящее время остается открытым и для фильтрации используются методы оптимальной линейной фильтрации (подробнее [c.172]

На рис. 5 показано, как работает сложная двумерная голографическая система хранения информации, приведенная на рис. 4. На рис. 5, а иллюстрируется процесс записи для регистрации страницы данных, и.меющей координаты ху в среде для записи голограммы. В материале для записи голограмм регистрируется распределение амплитуд объектного пучка, которое представляет собой фурье-образ (приближенно) страницы данных из составителя страниц. Это амплитудное распределение интерферирует с опорным пучком в плоскости записи. Оптические элементы системы заставляют объектный и опорный пучки пересекаться (посредством дефлекторов пучка) в любой выбранной плоскости памяти ху, принадлежащей среде для хранения информации. Таким образом объектный и опорный пучки автоматически следят друг за другом. Процесс считывания при восстановлении страницы данных показан на рис. 5, б. При этом считываемая страница находится в той же плоскости с координатами ху, что и страница, записанная на рис. 5, а. Но теперь присутствует лишь опорный пучок. Ол проходит через сРеду для записи голограммы так, как это показано на рис. 5, б. Но на решетке голограммы часть опорного пучка дифрагирует, образуя комплексный волновой фронт, копирующий амплитуду, фазу и направление распространения волнового фронта исходного объектного пучка, используемого при записи. Падающее на нее распределение световых пятен (цифровые данные) считывается матрицей фото детекторов. [c.424]

К настоящему времени определены направления, на которых применение цифровой голографии дало определенные результаты, - это изучение голографического процесса во всех его звеньях расчет на ЭВМ голографических фильтров, необходимых для пространственной фильтрации восстановление изображений с голограмм, полученных неоптическими (акустическими, радиолокационными) средствами визуализация условных изображений несуществующих предметов и т.п. [c.8]

Мы уверены, что наши молодые читатели знакомы с предметом Информатика и вычислительная техника , изучаемым в школе. Поэтому, пользуясь известными понятиями, расскажем, какие этапы включает в себя процедура получения цифровой голограммы и восстановления с нее изображения. Вот эти этапы [c.69]

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]

Рассмотрим основные соотношения, характеризующие процесс восстановления изображения по его голограмме Фурье. Это соотношение потребуется для анализа изображения, восстановленного по цифровой голограмме оптическим путем. Схема установки для восстановления показана на рис. 48. В левой ее части есть точечный источник света S (газовый лазер). От него параллельный пучок света проходит через линзы и Лу На выходе линзы действует плоская волна, падающая на голограмму Фурье, расположенную в плоскости Г. Прозрачность голограммы в каждой точке плоскости Г характеризует функция [c.95]

Это позволяет нам сказать, что увеличение цифровой лупы приближенно равно 350 раз вдоль строки и 550 раз вдоль столбца. При пересъемке цифровой голограммы на фотопластинку коэффициент уменьшения выбирают из желаемого размера восстановленного изображения с учетом соотношений [c.101]

Х0,86 мм , а восстановленное изображение получалось несколько разномасштабным по осям. Ввиду того, что цифровая голограмма содержала 128 строк, при уменьшении требовалось обеспечить разрешающую способность 64 линии на миллиметр при контрастности, близкой к единице. [c.102]

На поверхности контролируемого объекта с помоизью лазера и блока оптических элементов создают световое пятно. Отраженный от контролируемого объекта свет направляют на голограмму матового экрана и восстанавливают записанное на ней изображение шумового светового пятна. Свет, распространяющийся от изображения шумового светового пятна, освещает голограмму набора цифровых кодов, с которой восстанавливается изображение кода числа, равного перемеизению или микродеформации контролируемого объекта. При этом разреизение в восстановленном изображении кодов определяется не размером восстанавливающего источника, а размером восстановленного голограммой светового пучка, который может быть сделан необходимо малым подбором размеров и структуры изображения шумового пятна. [c.95]

Компьютерная система ультразвукового контроля с когерентной обработкой данных может быть использована для получения высококачественных изображений дефектов в твердых телах по многочастотным цифровым акустическим голограммам. С ее помощью возможно осуществление растровото сканирования поверхности исследуемого образца и регистрадаи эхосигналов, рассеянных неоднородностями. Последующая когерентная обработка этих данных обеспечивает получение изображения дефектов с высоким разрешением и исключительной помехоустойчивостью. Восстановленные изображения позволяют определять реальные размеры дефектов, их наклон, координаты и делать обоснованные суждения о типе дефекта (плоский, объемный) [34, 39]. [c.403]

Первые работы но цифровой голографрги появились почти сразу же за первыми работами по оптической голографии [152, 210, 93, 94, 15, 66]. Поначалу это были попытки повторения па цифровых моделях оптических схем записи голограмм для получения оптических пространственных фильтров и моделирования годографических процессов. Несколько позднее была поставлена задача визуализации информации с помощью синтезированных голограмм [67, 42, 13], цифрового восстановления акустических и радноголо-грамм [2, 4, 66], измерения диаграмм направленности антенн [8], автоматического анализа ннтерферограмм. В настоящее время цифровая голография складывается в достаточно самостоятельное направление со своими задачами и методами. Цель предлагаемой книги — очертить это направление, обобщить результаты, накопленные к настоящему времени и разбросанные во множестве статей, и дать обзор известных и намечающихся практических применений цифровой голографии. [c.4]

Результат восстановления записанной таким образом голограммы был приведен выше на рис. 4.24. В 10.3 приведено такое мешающее изображение, выделенное путем цифрового моделирования процедуры синтеза и восстановления голограммы, зарегистрированной по методу двухфазовой записи. [c.103]

Ниже описано несколько экспериментов по цифровому восстановлению изображений с оптических и акустических голограмм [41, 81]. При восстановлении оптической голограммы Фурье [37] исходная голограмма с максимальной пространственной частотой, приблизительно равной 100 лин/мм [39], фотографически увеличивалась в 20 раз. После увеличения голограмма была введена в, ЦВМ в виде матрицы из 512 X 512 чисел, полученных в результате измерения видеосигнала на растре 512 X 512 элементов. [c.167]

Цифровой голографией называется метод получения и восстановления голограмм, при котором основная роль отводится компьютеру. Роль компьютера заключается в расчете распределения коэффициента прозрачности или преломления по полю голограммы, которое затем записывается в оптической запоминаютцей среде. С помотцью компьютера рассчитывается и восстанавливается изображение, которое записано на такой синтезированной голограмме и которое можно было бы получить оптическим путем. [c.180]

Основной принцип получения акустич. голографич. изображений аналогичен оптич. Г. сначала регистрируется картина, полученная в результате интерференции двух звуковых волн — рассеянной предметом и опорной, а затем по полученной записи — акустической голограмме — восстанавливается либо исходное изображение предмета, либо структура рассеянного этим предметом поля на нек-ром расстоянии от него. В акустич. Г., особенно используюш,ей УЗ-вой диапазон частот, восстановление исходного поля по акустич. голограмме обычно производится с помощ,ью когерентного света подобно тому, как восстанавливается оптич. голограмма. С появлением быстродействуюш пх ЭВМ и развитием алгоритмов быстрого преобразования Фурье стало возможным осуществлять цифровое восстановление акустич. голограмм, особенно на низких и звуковых частотах. Для того чтобы оптически восстановить голограмму, её надо сделать видимой. С этой целью применяются различные способы визуализации звуковых полей. Оптич. изображение акустич. голограммы может быть зафиксировано на фотоплёнке и затем восстановлено в когерентном свете. [c.90]

Другой метод цифрового многомерного кодирования основан на свойстве голограммы изменять форму и координаты восстановленно1 о изображения в зависимости от положения восстанавливающего источника. При изменении координат восстанавливающего источника изображение будет перемещаться. Если закодировать положение восстановленного изображения, то можно определить координаты восстанавливающего источника. [c.89]

Рис. 3. Цифровой метод восстановления акустической голограммы i иалучатель 2 — двумерная решётка приёмников а—яа-дающий генератор Л

ЗАПОМИНАЮЩИЕ ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА используют голография, способ записи, хранения н восстановления информации, представленной в двоичном коде, алфавитно-цифровом виде или в виде изображений. Информация может быть записана как плоская или объёмная, амплитудная, фазовая или поляризационная голограммы (см. также Голография). При этой достигается большая плотность хранения ( 105бит/мм ), высокая помехоустойчивость и надёжность. Благодаря этим особенностям 3. г. у, перспективны для создания памяти ЭВМ. [c.50]

В третьей главе описаны технические средства цифровой голографии устройства ввода-вывода голограмм в ЦВМ, схемы восстановления синтезированных го.тюграмм, материалы, используемые для записи синтезированных голограмм. Ею завершается первая часть книги, посвященная теоретической и технической базе цифровой голографии. [c.5]

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]

Ввод информации в оптическую голографическую память осуществляется составителем страниц, или составителем блока данных, который преобразует цифровые электрические сигналы непосредственно в двумерную оптическую матрицу двоичных знаков. В двулучевой голографической схеме составитель страниц помещается на пути объектного пучка. При восстановлении информации голограмма будет давать изображение в плоскости матрицы фотодетекторов, которая будет копировать образуемую составителем страниц матрицу, состоящую из единиц и нулей (светлые и темные точки). [c.433]

Отпечатанную цифровую голограмму затем фотографируют с соответствующим уменьшением и используют для восстановления изображения оптическим путем. Так была синтезирована простейшая двоичная цифровая голограмма. Прозрачность ее имела только два значения О или 1. Процесс получения двоичных голограмм рассчитан на примение печатающих устройств АЦПУ-128. Использование всех 128 разрядов алфавитно-цифрового устройства (АЦПУ) позволяет получить двоичную голограмму в виде матрицы размером 128 X 128 элементов. Для печатания уровня черного выбирают один из символов, хорошо заполняющий чернотой поле знака. Иногда используют несколько символов. Уровень белого обозначает пробелом. [c.77]

Это показано на рис. 50. В нижней правой его части - поле изображения. Оно обведено двойной линией. В верхней части поля, в левом углу, расположена первая и вторая составляющие, немного ниже одно из восстановленных изображений, а другое - в левой верхней части. Они закрашены одинаково, но возле них указаны координаты, отличающиеся знаком при х и у. Однако вследствие дискретности цифровой голограммы функция х,у), а следовательно, и все ее составляющие являются периодическими. Это и показано на рисунке расположением многих изображений прямоугольника на всем восстановленном участке. Эта периодичность восстановленной картины накладывает определенные требования на размещение исходного изображения в плоскости П. Для того чтобы оставался свободньпл участок для формирования симметричной составляющей изображения при восстановлении, нужно исходное располагать определенным образом. [c.99]

Восстановление изображений с цифровых голограмм оптическим методом состояло из двух этапов подготовка цифровых голограмм к восстановлению и собственно оптическое восстановление изображения с синтезированных голограмм. Исходньпл материалом служили заготовки цифровых голограмм Фурье простейших изображений, отпеча-7 99 [c.99]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...