Восстановление в оптическом диапазоне

Как известно, проблема получения фазовых характеристик световых полей возникает в разнообразных оптических исследованиях. Трудности непосредственного измерения фазы в оптическом диапазоне заставляют оптиков искать обходные пути пытаться извлекать фазовую информацию из данных об интенсивности. Разумеется, попытки найти простые рецепты решения задачи были обречены на неудачу. Однако за последние 25 лет наметилось серьезное продвижение в проблеме восстановления фазовых характеристик световых нолей. Работы, по восстановлению фазовых характеристик по характеристикам интенсивности с помощью ЭВМ, набирают размах. Важно подчеркнуть, что при этом привлекаются дополнительные данные о поле, например, во многих случаях используются два (а не одно) распределения интенсивности, относящиеся к двум сечениям поля. [c.189]

На рис. 9.8 приведены восстановленный одномерный спектр показателя преломления Еп (точки) [41] и спектр температуры 85], являющийся обобщением серии измерений при отрицательных значениях числа Ричардсона (Н1 = 0.. . —2) с помощью термометров сопротивления (сплошная кривая). Флуктуации показателя преломления в оптическом диапазоне определяются в основном флуктуациями температуры, поэтому можно сравнивать формы спектров этих величин. Из рисунка видно, что восстановленный из оптических измерений спектр показателя преломления хорошо согласуется со спектром температуры в инерционном ин- [c.227]

Информацию о внутренней структуре объекта при зондировании его проникающим излучением, как уже неоднократно указывалось, несет прошедшее через него поле В оптическом диапазоне объект изменяет как амплитуду, так и фазу волны, т е. для восстановления томограммы необходимо измерить обе величины, характеризующие поле. [c.105]

Голограммы диффузных объектов более устойчивы к ограничению и квантованию, так как они (см. рис. 5.2) гораздо более однородны, чем голограммы зеркальных объектов (см. рис. 4.10). Информация об объекте на них распределяется по всей площ ади, как и в оптических голограммах с диффузным освеш ением объекта. В результате этого динамический диапазон голограммы сужается и эффекты квантования и ограничения сказываются только на появлении шума диффузности. На рис. 5.3 показано изображение, восстановленное с такой голограммы объекта, фаза коэффициента отражения которого задавалась как псевдослучайная величина, принимавшая с равными вероятностями значения О и зт, чем имитировалась диффузная подсветка объекта. Если бы голограмма записывалась и восстанавливалась без искажений, шума диффузности не должно было бы быть, поскольку при восстановлении случайная фаза, заданная на объекте, никак не фиксируется, а восстанавливается только его яркость, т. е. квадрат модуля амплитуды световой волны . [c.107]

В диапазоне радиоволн так же, как и в оптическом, голографический процесс состоит из двух этапов - записи голограммы и восстановления изображения. Однако здесь используют другие технические средства. Так, например, для регистрации микроволновых голограмм применяют радиочувствительные материалы и радиоприемные устройства. [c.124]

В настоящей главе рассматриваются различные схемы оптических и оптико-электронных процессоров, позволяющих аналоговым способом реализовать алгоритмы восстановления томограмм по проекциям. Здесь основное внимание будет уделено процессорам с вводом информации о проекциях на каком-либо оптическом регистраторе — фотопленке, пространственно-временном модуляторе света и т. п. Следовательно, обработке могут подвергаться проекции, полученные в любом диапазоне зондирующего излуче-яия. Преобразование такого излучения в оптическое изображение проекций может выполняться, например, для рентгеновского диапазона, флюоресцентным экраном, рентгеновским ЭОПом, види- коном, пленкой, линейкой или матрицей рентгеновских детекторов, [c.170]

Наконец, наша работа была в известном смысле работой Габора наоборот вместо того чтобы идти от сверхкоротких волн к оптическим, мы шли к оптическим волнам от радиоволн. Техника осуществления этой обратной операции находилась буквально в нашем распоряжении. Было. нетрудно сделать голограммы радиоволн помехи, которые досаждали Габору в области электронных волн, исключаются в случае СВЧ-диапазона. Кроме того, основное достижение голографии, а именно сохранение фазы волны и последующее ее использование наравне с амплитудой для создания либо второй волны, либо изображения исходного предмета, в данном случае вообще не представляло проблемы запись фазы и ее восстановление считыванием, к чему стремился Габор, были фактически обычным делом для радиоволн уже много лет. Действительно, теория голографии, разработанная нами,— это по существу новый способ интерпретации давно установленных процессов. То, что раньше рассматривалось как оптическая вычислительная система, теперь описывается на языке голографии. Оказалось, что этот новый метод [c.17]

В пределах настоящего раздела будут изложены методы численного решения аппроксимационных задач для оптических характеристик светорассеяния полидисперсными системами частиц. Решив задачу по восстановлению непрерывного хода s (X), нетрудно затем выделить из ex( ) вторую компоненту в пределах интервала зондирования Л. Этим самым решается одна из очень важных задач прикладной оптики по разделению эффектов рассеяния и поглощения. Заметим, что в ряде случаев поглощение не обязательно должно относиться только к газовым компонентам. Поглощение, и особенно селективное, может относиться и к аэрозольному веществу, обусловленному сильной зависимостью его мнимой части т от X. Эффекты поглощения играют особо важную роль в задачах переноса радиации УФ- и ИК-Диапазонов. Излагаемые ниже методы аппроксимации позволят одновременно [c.226]

Как отмечалось, минимальные значения регистрируемых дифференциальных оптических толщ составляют порядка 0,01. Следовательно, мешающее поглощение на практике становится несущественным, если ХАт /(А % 2 )<0,01. В противном случае для однозначного восстановления профиля концентрации искомого газа необходимо привлечение дополнительной информации о распределении мешающих газов. Такая информация может быть получена при зондировании не на двух, а на нескольких длинах волн, попадающих в области резонансного поглощения мешающих газов. Существуют и другие методы определения концентрации исследуемого газа из данных лазерного зондирования в условиях мешающего поглощения посторонними газами и многокомпонентной воздушной смеси, например, методы 1-й и 2-й производных 13]. Эффекты интерференции в поглощении атмосферными газами имеют место в ИК- и УФ-диапазонах спектра. [c.160]

Таким образом, методами оптической томографии люжно исследовать самые разнообразные параметры объектов и процессов Однако диапазон изменения этих параметров ограничен. Дело в том, что в настоящее время наиболее развиты алгоритмы восстановления томограмм по прямолинейным проекциям, т е часто предполагается, что траектории зондирующих лучей внутри объекта можно считать прямыми линиями Методы восстановления томограмм, как было отмечено в 1 2, в этом случае являются линейными, поэтому данный тип томографии называют линейным. [c.72]

Таким образом, восстановление поверхности трехмерного объекта возможно как на ЭВМ, так и в оптике. В обоих случаях реализуется решение интегрального уравнения первого рода. В случае оптического восстановления алгоритм реализуется чрезвычайно просто и красиво, что, очевидно, и обусловило его широкое распространение на практике. Восстановление на ЭВМ в оптическом диапазоне не нашло применения, хотя на такую возможность для простейших случаев голографии (Фурье, Френеля) Д. Гудмен указал еще в 1969 г. Восстановление на ЭВМ СВЧ- и УЗВ-голо-грамм применяется достаточно широко. [c.150]

На голограммах диффузных объектов ограничение диапазона значений голограммы сказывается в появлении шума диффузности. Характер искажений изображений зеркальных объектов можно оценить по рис. 5.1, на котором представлено изображение, восстановленное с синтезированной голограммы в оптической системе,-Он показывает, что в результате ограничения отсчетов голограммы восстановленное изображение оказывается контурным. Этот факт имеет простое объяснение. Динамический диапазон Фурье-голо-грамм зеркальных объектов очень велик, ибо очень велика разница между интенсивностями низких и высоких пространственных частот их спектра Фурье. В результате ограничения, а также квантования значений голограммы соотношение между низкими и высокими пространственными частотами нарушается в пользу последних, что и приводит к передаче в основном только контурной информации [81]. Правильным выбором функции, корректи-руюш ей нелинейность регистратора, можно частично уменьшить искажения восстановленного изображения. [c.107]

Измерение диаграммы паправленности СВЧ-антспны (особенно большой) вызывает затруднения, так как при таких измерениях приходится удаляться на значительные расстояния от антенны. Вместо этого предложено [2] измерять распределение СВЧ-поля на относительно малом расстоянии от антенны и изготавливать с помощью голографии оптическую модель этого поля. Восстановленное с голограммы оптическое изображение можно с помощью линзы превратить в некоторой плоскости в диаграмму направленности. В статье обоснована возможность масштабных переходов от СВЧ-голограмм в оптический дпа-пазон и приведены результаты измерения диаграмм направленности в 3 см диапазоне зондовым и голографическим методами. [c.314]

Первые экспериментальные работы по формированию радиоголограмм и восстановлению по ним изображения голографируемых объектов были выполнены Р. Дули в 1965 г. и Д. Дуффи в 1966 г. Они использовали системы, аналогичные используемым в оптической голографии. Поэтому такие голограммы стали называть квазиоптическими. С таких голограмм, полученных в сантиметровом диапазоне волн, было получено видимое изображение объектов, однако качество его не было высоким из-за малых размеров радиоголограмм, определяющих разрешающую способность. Изображение, восстанавливаемое по радиоголограммам с синтезированными апертурами, имеет более высокое качество. [c.126]

В заключительной главе монографии излагается теория аппроксимации оптических характеристик рассеивающей компоненты атмосферы. Типичной задачей, которая решается в рамках этой теории, является восстановление непрерывного спектрального хода любой из характеристик светорассеяния по дискретному набору приближенных измерений. В атмосферно-оптических исследованиях выбор этих измерений увязывается с так называемыми окнами прозрачности. Изложенный в главе метод решения ап-проксимационных задач (метод обратной задачи) позволяет одновременно осуществлять интерполяцию и экстраполяцию характеристик в спектральные интервалы, где их непосредственное измерение недоступно из-за сильного молекулярного поглощения либо в силу каких-то иных причин. В последнем случае типичным примером является прогноз аэрозольных характеристик рассеяния в ближние УФ- и ИК-области по измерениям в видимом диапазоне. Методы аппроксимации в полной мере применимы и для угловых характеристик. Иллюстрацией этого служат примеры восстановления непрерывного углового хода аэрозольных индикатрис рассеяния по некоторым опорным ее измерениям в центральной области углов. При этом оказывается возможной оценка значений индикатрисы (то же самое коэффициента направленного светорассеяния) для таких важных направлений, как рассеяние строго вперед или назад. [c.11]

Взаимный прогноз оптических характеристик светорассеяния локальных освещенных объемов атмосферы, соответствующих раз-.личным спектральным интервалам, является одним из главных достоинств изложенной в монографии теории оптического зондирования рассеивающей компоненты атмосферы. Алгоритмы, которые численно решают эту задачу, реализуются с помощью регуляризирующих операторов восстановления и прогноза (экстраполяции). Операторный подход придает указанной теории вполне законченный вид. Остается лишь заметить, что аналогичный подход должен быть развит и в теории поглощения оптического излучения в атмосфере. Только в этом случае теория оптического зондирования поглощающей компоненты будет служить эффективной основой дистанционного контроля метеорологических полей в атмосфере. Речь идет, прежде всего, о теории оптического мониторинга атмосферы средствами активного (СОг-лидары) и пассивного зондирования в ИК-Диапазоне. В заключительном разделе главы изложены подходы к анализу и численному решению нелинейных обратных задач светорассеяния. Эти задачи, как правило, - касаются более тонких аспектов взаимодействия оптического [c.11]

В практике атмосферно-оптических исследований часто возникает необходимость в применении численных методов интерполяции и экстраполяции спектральных и угловых характеристик светорассеяния. Например, это имеет место в задачах разделения спектрального хода молекулярных и аэрозольных коэффициентов ослабления в атмосфере по данным спектральной прозрачности. В случаях, когда требуется дать корректную оценку величины молекулярного поглощения при наличии в соответствующих экспериментальных данных значительного фона рассеяния и т. п. Разработка эффективных методов экстраполяции спектральных характеристик позволит, в частности, прогнозировать значения аэрозольных коэффициентов рассеяния и ослабления в ИК- и УФ-областях, где их непосредственное измерение затруднено из-за преобладания молекулярного поглощения. Исходные оптические данные для подобной экстраполяции можно получить в видимом диапазоне, где имеется достаточно окон прозрачности . Излагаемая ниже теория аппроксимации аэрозольных спектральных характеристик светорассеяния основана на их аналитическом представлении параметрическими интегралами и регуляризирующих алгоритмах численного обращения последних. То, как технически реализуется этот метод аппроксимации, уже говорилось выше, при обсуждении возможных применений операторов восстановления, в первой главе. [c.224]

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]

Мацумура 44] сообщил, что, используя случайные сдвиги фазы, можно также существенно уменьшить макрозернистость, обусловленную царапинами и пылью на линзах, и, кроме того, ослабить интерференционные полосы, вызванные светом, отраженным от оптических поверхностей. Этот спекл-шум представляет собой одну из важнейших проблем, связанных с шумом в когерентных системах формирования изображения. Можно получить восстановленное изображение с высокой эффективностью и высоким отношением сигнал/шум, задавая в пространстве случайное распределение фазы в проходящем свете. Это связано с тем, что свет, дифрагировавший от объекта, освещенного через фазосдвигающую пластинку, распределяется равномерно по регистрирующей среде. Это позволяет максимально использовать динамический диапазон регистрирующей среды. [c.367]

В энергетической фурье-спектроскопии используются как однолучевые, так и двухлучевые схемы с опорным и зондирующим лучами. В однолучевом варианте интерферограмма регистрируется без образца и с образцом поочередно, и пропускание определяется из отношения восстанавливаемых спектров. Поглощение образца вносит в интерферограмму незначительные изменения, и для получения отношения сигнал/шум в восстановленном спектре, равного 100, требуется динамический диапазон регистрирующей аппаратуры свыше 10" . Так как спектр восстанавливается с точностью до постоянного множителя для получения абсолютных значений коэффициентов поглощения, необходимо производить калибровку результатов измерений. Калибровка заключается в определении уровней нулевого и 100%-ного пропускания. Для определения уровня 100%-ного пропускания производят измерения с газом низкого давления, характеризующегося узкими доп-леровскими линиями далеко отстоящими друг от друга. За уровень 100% НОГО пропускания берется значение пропускания в интервале между линиями поглощения. Для определения уровня нулевого пропускания используют большие оптические толщи (D 5). Использование в фурье-спектрометрах поглощающих ячеек с длиной оптического хода до 100 м обеспечивает пороговую чувствительность по коэффициенту поглощения 10 см и относительную погрешность определения интенсивностей линий от 3 до 35 % [32]. [c.144]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...