Применения оптических методов обработки изображений

ПРИМЕНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИИ [c.260]

Метод пространственной фильтрации лежит в основе оптических методов обработки изображений. Он основан на явлении дифракции света и свойстве сферической линзы осуществлять двумерное фурье-преобразование над когерентными оптическими сигналами. Операции пространственной фильтрации изображений реализуются в различных оптических системах, однако, наибольшее применение нашла двухлинзовая схема (рис. 7.1.1). [c.225]

Изящные примеры использования оптических преобразований были обнаружены в рентгеновской кристаллографии, где, как отмечено в гл. 2, формирование изображений атомов не может быть выполнено непосредственно, потому что отсутствуют линзы, которые могут быть использованы для сведения дифрагированных рентгеновских лучей. Отметим, что если зарегистрированы только интенсивности, то фурье-сум-мирование не может быть выполнено ни аналитически, ни экспериментально из-за отсутствия данных о фазах. В годы формирования указанного направления исследований У. Л. Брэгг сыграл ключевую роль в разработке методов оптического фурье-анализа для рассмотрения и решения этой и других проблем рентгеновской кристаллографии. Несмотря на то что развитие ЭВМ привело к машинным методам решения фазовой проблемы , работа Брэгга явилась важным вкладом в широкую область оптической обработки. В качестве основной литературы по развитию и применениям оптических методов к дифракции рентгеновских лучей, читатель может обратиться к работам, упомянутым в начале этого раздела. [c.99]

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]

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]

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]

Рассмотрим принципы обработки изображений оптическими методами с целью улучшения их качества. Будем полагать, что обрабатываемое изображение предварительно зарегистрировано на некотором носителе, т. е. оптическая обработка изображений носит апостериорный характер. Это не означает, конечно, что рассматриваемые алгоритмы обработки нельзя реализовать в реальном времени (при наличии соответствующей элементной базы), однако анализ обработки фотоизображений удобен в методическом отношении и, кроме того, значительное число практических применений метода пространственной фильтрации связано с необходимостью обработки именно фотоизображений, получаемых при некогерентном освещении. [c.244]

С другой стороны, большая длина волны расширяет возможности ГНК, поскольку объекты, непрозрачные для оптических волн, становятся прозрачными для акустических. Это свойство позволяет разглядывать исследуемый объект по всему объему. Результатом применения такого акустического метода является изображение внутренней структуры трехмерного испытуемого объекта. Это изображение особенно полезно при определении местонахождения различных дефектов внутри исследуемого объекта. Акустическая голография обладает целым рядом других преимуществ при формировании видимых изображений облученного звуком объекта. В частности, к этим преимуществам относятся способность к визуализации трехмерного изображения в реальном времени, быстрая запись и обработка акустической информации, огромная глубина поля зрения, относительная нечувствительность к турбулентности окружающей среды, способность к переработке информации об объекте, полученной от отдельных выбранных точек объекта, определение местоположения дефектов в объектах и, наконец,способность регистрировать сигналы с существенно более низкими мощностями, чем в любом другом случае, [c.327]

Поскольку многие оптические процессоры являются системами, предназначенными для решения определенных задач, мы опишем также некоторые частные применения оптических корреляторов. Во многих случаях используется одно существенное свойство оптических корреляторов — способность управлять форматом входных данных. Особенно привлекательным является применение этого свойства при конструировании пространственно-неинвариантных оптических корреляторов, которые мы также рассмотрим. Будут описаны как корреляторы изображений, так и корреляторы электрических сигналов, а также системы распознавания, в которых на вход подается не одна, а поступают две функции (входная и эталонная) в реальном времени одновременно и при этом не используется, как обычно, постоянная эталонная функция. Естественно, во всех рассматриваемых системах распознавания (если только допускают условия их применения) одна эталонная функция может быть заменена другой, но при этом система может стать более сложной. Другие предложения для осуществления практических систем распознавания образов оптическими методами предполагают использование предварительной и последующей за оптической электронной обработки, т. е. использование гибридных систем [141, а также многоканальных согласованных фильтров. [c.551]

Авторы уверены в том, что системы технического зрения, использующие методики моделирования высокого уровня, в случае применения оптических методик могут получить ряд преимуществ, поскольку они объединяют элементы как цифровых (например, обнаружение/усиление края объекта, фурье-методи-ки для вычислений признаков), так и символьных (сопоставление с образцом, распознавание объектов и т. д.) вычислений [14]. Так как такие системы требуют интенсивной работы с базой знаний, то применение систем с большой пропускной способностью памяти (см. разд. 10.4) может облегчить решение некоторых задач, связанных с итерационным процессом идентификации. Наиболее совершенные системы понимания изображений [15, 16] требуют сопряжения чисто цифровой обработки изображения, выполняемой на самом низком уровне выделения фрагментов изображения, с символьными вычислениями, выполняемых на более высоких уровнях в процессе классификации и распознавания объектов [17]. Сочетание цифровых и символьных вычислений для решения таких задач технического зрения, как управление оптическими потоками, может явиться для оптических вычислений наиболее важным применением в области ИИ. [c.313]

Третья причина связана со специфическими особенностями лазерного сигнала по сравнению с обычным оптическим излучением. Высокая временная когерентность лазерного сигнала приводит к резким флуктуациям интенсивности оптического изображения. Подобные флуктуации отрицательно сказываются на эффективности распознавания, чтобы избежать этого, необходимо разрабатывать специальные методы по улучшению качества лазерных изображений и синтезировать оптимальные алгоритмы их распознавания. Отмеченный отрицательный эффект с лихвой окупается теми новыми возможностями, которые открываются именно благодаря высокой когерентности лазерного сигнала. Это прежде всего голографические и интерферометрические методы, применение которых позволяет осуществить оптимальную обработку принимаемого локационного сигнала, а также адаптивные методы. [c.6]

Монография заканчивается приложением, в котором изложены идеи и прогнозы применения дефектоскопических устройств в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Особого внимания здесь заслуживают описания метода построения автоматизированных систем обработки результатов дефектоскопии, устройств оптической связи и видеомонитора, обеспечивающего одновременное наблюдение (можно в цветном изображении) структуры исследуемого сварного соединения и динамики сварочного процесса в соответствующих точках исследуемого шва. Помимо решения задач дефектоскопии, использование видеомонитора открывает новые возможности - для осуществления управления и оптимизации сварочных процессов. [c.8]

Вторым преимуществом ультразвуковой голограммы является то, что она представляется в виде, удобном для применения методов оптической обработки информации, что также может помочь в расшифровке изображений ). С этой точки зрения ультразвуковая голограмма является записью информации [c.154]

В данном параграфе кратко рассмотрены некоторые наиболее интересные применения оптических методов обработки изображений. Эти применения связаны главным образом с необходимостью выполнения над изображениями операций спектрального анализа, пространственной фильтрации и корреляционного анализа. Более полные сведения о состоянии и применении оптических методов обработки информации даиы в обстоятельных обзорах А. Вандер Люгта [153, 154] и Дж. Строука [155]. [c.261]

С этой точки зрения интересны работы Строука по улучшению изображений электронных микроскопов с помощью голографических фильтров [163]. Применение оптических методов обработки информации для обработки спектрограмм, рентгенограмм, изображений с электроинЫ1х микроскопов и т. п., для устранении влияния аппаратных функций спектральных приборов, рентгеновских установок, электронных микроскопов на качество формируемых ими изображений может явитьси эффективным средством существенного увеличении разрешающей способности этих приборов (до нескольких раз) без каких-либо конструктивных усовершенствований самих приборов. [c.263]

Второе важное направление развития средств диагностирования машин связано с применением автоматизированных систем обработки изображения (АСОИЗ). Очевидно, что наибольший объем диагностической информации на практике можно представить в двух- или трехмерном виде. Тра щци-онно и стабильно по этому пути развивается рентгенография, рентгенотелевидение, тепловидение, эндоскопия, оптическая и ультразвуковая голография, звуковидение, магнитопорошковые, магнитографические, капиллярные методы и средства контроля качества. [c.225]

Голот рафические методы обработки измерительной информации находят широкое применение при построении измерительных преобразователей (датчиков) положения, линейных размеров, формы, а также деформации и скорости перемещения объектов. Перспективность применения этих методов объясняется тем, что информация о геометрических параметрах и физическом состоянии объекта непосредственно и полно выражается в световых полях, рассеянных. этим объектом. Измерительная информация заключена во всех характеристиках отраженной объектом световой волны амплитуде, фазе, длине волны, а также ее поляризации. Существенной особенностью задачи контроля геометрических параметров объектов при этом является необходимость регистрации и обработки многомерных входных сообщений, содержащихся в световых полях или изображениях объектов. Эти сообщения отличаются высокой информативностью, причем повышение требований к точности и быстродействию измерительной системы приводит к необходимости увеличения количества принимаемой и обрабатываемой информации. Поэтому применение обычных оптических методов обработки измерительной информации с одномерным кодированием. электрических сигналов, вырабатываемых фотоэлектрическим преобразователем датчика в процессе сканирования изображения контролируемого объекта, либо недостаточно. эффективно, либо вообще не решает поставленной задачи. [c.87]

Крупицкий Э. И., Фрндман Г. X. Применение когерентной оптики и голографии в системах распознавания изображений. — В кн. Оптические методы обработки информации. Под ред. [c.298]

Сейчас, в период компьютеризации, все больше физиков обращается к цифровой голографии как методу всестороннего изучения голографического процесса. Вычислительная техника с ее широкими возможностями количественной поточечной обработки изображений позволяет промоделировать весь голографический процесс от начального момента формирования голограммы до момента восстановления по ней исходного изображения, включая многие промежуточные этапы преобразования оптической информации. Цифровая голография как метод реализации голографического процесса с помощью ЭВЛ стала возможна благодаря наличию детально разработанного математического аппарата, адекватно описывающего волновое поле лазеров при формировании голограммы и восстановлении изображения. Достаточно большой опыт расчета волновых полей на ЭВМ, создание численных методов гармонического анализа двухмерных сигналов с помощью ЭВМ, разработка весьма эффективного алгоритма быстрого преобразования Фурье— все это явилось основой применения цифровЪй Техники в голографии. [c.111]

Голография, как явление, позволяет в принципе регистрировать и воспроизводить волновые поля объектов, движущихся с большими скоростями (вплоть до релятивистских), при этом воспроизводится амплитуда, фаза, спектральный состав и поляризация излучения. Развиваются методы, дающие возможность записать изменение параметров излучения во времени. Свойство голограммы формировать обращенные (сопряженные) волны находит важное применение для компенсации влияния оптических неоднородностей сред. Процессы, протекающие в трехмерной голограмме, как показано Ю. Н. Де-нисюком, в некоторых отношениях родственны процессам мышления и могут быть в дальнейшем использованы для их имитации. На основе трехмерной голограммы может быть создана сверхплотная оптическая память. Одним из новых научно-технических достижений стала компьютерная томография (метод плоских сечений), позволяющая получать скрытые от глаза сечения внутренних органов человеческого тела, сечения, получаемые при компьютерном синтезировании их рентгеновских и акустических изображений. Думается, что сочетание этого метода с голографией, т. е. синтез объемных изображений органов (головной мозг и т. п.), последовательное освобождение их (путем голографической обработки изображений) от закрывающих их тканей, должно предоставить еще большие возможности. [c.123]

Книга посвящена теории и практическому применению новых оптических методов, основанных на пягпистой струкчу-ре (спекл-структуре) изображений, получаемых в когерентном свете. Такие методы открывают новые возможности в отношении измерения смещений, деформаций, вибраций, определения формы и качества диффузных объектов, обработки изображений. [c.4]

Пять последующих глав посвящены практическим приложениям, в основе которых лежат указанные выше явления гл. 6 — оптической обработке изображений, модулированных спеклами, гл. 7 — регистрации перемещений и деформаций диффузных объектов, гл. 8 — применениям в астрономии, гл. 9 — измерению шероховатости поверхностей. Наконец, в гл. 10 рассматриваются некоторые другие применения оптики спеклов, в частности для исследования прозрачных объектов, определения макрорельефа диффузных поверхностей, аппаратной функции и аберраций оптической системы, а также для исследования движения диффузных объектов. Особо отмечу астрономические приложения, примером которых может служить один из самых красивых экспериментов в оптике, проведенный астрономом Лабейри. Он исследовал двойные звезды, уподобляя атмосферную турбулентность диффузору, и, в частности, измерил замечательным методом, открываю-ихим поистине Е евиданные возможности, их видимый диаметр. [c.8]

Применение методов оптической обработки информации позволяет в принципе существенно сократить время, необходимое для восстановления томограмм. Эта возможность была использована в работе [135] для создания метода наблюдения внутренней структуры объектов в реальном времени, который получил название томографической видеографии. В предложенном оптико-электрон-ном процессоре фильтрация проекций производится акустоопти-ческим конвольвером, а все остальные операции выполняются над фильтрованными проекциями в некогерентном оптическом тракте, аналогичном тому, который изображен на рис. 6.9. Отличие заключается в том, что диафрагма 4 отсутствует, а элементы 1, 2 заменены дисплеем, на котором высвечивается полученная из конвольвера одномерная фильтрованная проекция. Так как после фильтрации проекция становится биполярной, для ее отображения [c.181]

В [33] описано применение обычной схемы когерентно-оптической фильтрации для этой цели. В качестве р-фильтра использовался двумерный полутоновой амплитудный транспарант с линейно нарастающим от центра к периферии пропусканием, синтезированный аналоговым методом вращающейся маски. Исходное поперечное суммарное изображение фотографически уменьшалось и помещалось в специальную кювету с иммерсионной жидкостью. Несмотря на эти меры, качество восстановленной томограммы было недостаточным из-за наличия спекл-шума, характерного для когерентных систем оптической обработки информации. [c.182]

В отличие от лазерной голографии оптического диапазона использование микрорадиоволн связано с рядом существенных преимуществ а) когерентная длина волны составляет сотни километров, поэтому возможен неразрушающий контроль сильноудаленных предметов б) при достаточно малом числе отсчетов дифракционной картины для восстановления приемлемого по качеству изображения перспективно применение хорошо отработанных методов радиотехнической обработки полезной информации, позволяющих быстро и с высокой достоверностью проводить сравнение аналогичных изделий или их сортировку (в том числе на базе теории распознавания образов) в) передача опорного сигнала непосредственно на детектор без излучения [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...