Цифровая оптика

Анализ томографической интерферометрии как метода исследования внутренней структуры объектов и процессов проводился не только экспериментально (см. 4 2.2 и 4.3 3), но и с использованием методов математического моделирования. Применение ЭВМ для изучения свойств и особенностей работы оптических приборов и устройств используется в последние годы достаточно широко. Не случайно в настоящее время выделилось целое направление в оптических исследованиях, получившее название цифровой оптики. [c.137]

Оптико-механические измерительные приборы. Эти приборы находят широкое применение в промышленности, поскольку позволяют выполнять измерения различных изделий с высокой точностью. По сравнению с механическими головками они имеют значительно большие пределы измерений, могут иметь табло с цифровым отсчетом. При необходимости их можно использовать для автоматического управления производственными процессами. Оптико-механические приборы бывают контактные (оптиметры, длиномеры, измерительные машины) и бесконтактные (микроскопы и проекторы). [c.120]

Существуют различные приборы для контроля цилиндрических (с), конических (к), червячных (G) червяков (Z) и прочих (R) колес станкового (S) и накладного (М) типов, разделяемых по классам точности на три группы А, АВ и В. Интенсивно разрабатываются полуавтоматические и автоматические приборы, в том числе приборы активного контроля, использующие экранную оптику, цифровой отсчет, запись результатов измерения, машинную обработку результатов, управление производственным процессом н т. п. [c.333]

Современное оборудование ЦИЛ и КПП по своему составу характеризуется широким применением механических приборов с электроникой, электронных и оптико-электронных приборов в оптико-механических приборах применяют измерительные системы с устройствами цифрового отсчета в машинах для измерения зубчатых колес, червяков и ходовых винтов используют измерительные системы с электронными регистрирующими приборами отсчет размеров по штриховым мерам и автоколлимационным прибором производят с применением фотоэлектрических преобразователей. [c.210]

Неавтоматические средства измерения различаются типом отсчетного устройства (штриховое, цифровое, стрелочное и световое). Тип отсчетного устройства зависит от конструкции измерительного средства. Стрелочный отсчет (СО) применяется в механических системах (индикаторы, пружинные измерительные головки) и в ряде измерительных преобразователей. Световой отсчетный индекс (СИ), позволяющий исключить погрешности параллакса, используют в оптико-механических приборах (оптиметры, оптикаторы, интерферометры контактные и т. п.). Оптические приборы выпускают с окулярным и экранным визированием и отсчетом. Последние меньше утомляют глаза оператора и способствуют повышению точности и производительности измерений. Отсчетные шкалы приборов и измерительных головок могут быть линейными, угловыми и круговыми. На каждой шкале имеются штрихи и числовые отметки. В ряде случаев используют измерительные и контрольные устройства с дистанционным отсчетом, когда входной (чувствительный) элемент измерительной системы и отсчетное устройство связаны мобильным соединяющим звеном и когда они находятся на значительном расстоянии друг от друга. При этом измерительный (контрольный) прибор (КП) обязательно имеет измерительный преобразователь (ИП). Контрольные средства используют и без преобразователя, например жесткие калибры (ЖК) и автоматы с клиновой щелью для сортировки тел качения. [c.189]

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]

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]

Под оптической обработкой информации мы понимаем обработку изображений, сигналов и вычисления выполнение операций линейной алгебры, цифровые вычисления), реализуемые в соответствующих оптических и оптико-электронных системах. Безусловно, оптические запоминающие устройства и устройства [c.260]

Одним из наиболее привлекательных решений проблемы ложных корреляций, возникающих при распознавании знаков, по-видимому, является применение цифровых алгоритмов обработки распределения интенсивности на выходе оптического коррелятора. 1ри таком подходе не стремятся решить целиком проблему с помощью либо только оптической корреляции, либо только цифровой обработки, а используют для этой цели соответствующий гибридный оптико-цифровой процессор, который объединяет в себе достоинства обоих подходов. Другой подход к этой проблеме заключается в использовании СПФ на целые слова, а не на отдельные буквы [17]. Экспериментальные данные показывают, что увеличение длины ключевого слова или фразы приводит к быстрому уменьшению взаимных корреляций с другими словами. Поэтому в случае оптического распознавания слов заметно уменьшается число ошибок. Это находится в хорошем согласии с доводами, объясняющими отсутствие ложных взаимных корреляций при распознавании образов, у которых полоса пропускания, интенсивность и структурные изменения входных изображений значительно больше. [c.592]

При решении задачи оптического распознавания образов и знаков важную роль играют два системных компонента коррелятора пространственно-временные модуляторы света для ввода данных и для синтеза согласованных пространственных фильтров. Необходимо провести большую работу по объединению различных систем, уделяя при этом особое внимание высокому оптическому качеству модуляторов. Обычно все придерживаются единого мнения относительно того, что окончательная система оптического распознавания, которая будет иметь преимуш,ества над всеми остальными, должна представлять собой гибридную оптико-цифровую систему с предварительной и (или) последующей цифровой обработкой. В этом направлении еще необходимо проделать значительную работу, особенно в области разработки цифровых алгоритмов, целесообразных для использования при оптической обработке информации. [c.593]

Логарифмирование, квантование, ограничение уровня, пороговое ограничение и аналого-цифровое преобразование являются примерами интересных и важных нелинейных операций обработки изображений, которые успешно выполняются средствами когерентной оптики. В настояш,ее время разработан ряд методов для реализации этих нелинейных опе-раций. Среди них полутоновые экраны, методы тета-модуляции и нелинейные устройства с обратной связью. Ниже обсуждаются принципы работы некоторых схем, выполняющих нелинейные операции. [c.606]

Помимо оптических методов обработки изображений, существует большое число цифровых методов 12, 151, которые играют теперь важную роль. Вообще говоря, оптические методы имеют преимущества благодаря своей большой емкости и способности обрабатывать изображения с большим числом информационных данных. Со своей стороны, цифровые методы более гибки, способны выполнять большое число различных математических операций. Продолжающийся прогресс в области оптико-цифровых приборов, по всей вероятности, приведет к плодотворной идее гибридной обработки, при которой реализуются преимущества как оптических, так и цифровых методов. [c.618]

Если форма изображения сложна, а число градаций велико, то ручное введение становится затруднительным. В этом случае только автоматизированное введение изображения может обеспечить решение задачи синтезирования изображений. Исходное изображение представляет собой либо фотоснимок, либо рисунок. Оптико-электронное устройство считывает изображение, т. е. преобразует значения его характеристической функции (прозрачности, яркости) в электрический сигнал, а затем преобразует его в цифровой код. Последовательность таких кодов вводят в память машины для дальнейшей обработки. Современные считывающие устройства работают с сетками от 16 х 16 до 1024 X 1024, число градаций они обеспечивают в пределах 16. .. 256. Отметим, что для цифрового представления каждой точки изображения ЭВМ использует от четырех до восьми двоичных разрядов. [c.76]

При расчете дифракционных компенсаторов методами геометрической оптики не учитывается дифракция волн в свободном пространстве. Методы цифровой голографии [3-15] позволяют синтезировать голограмму, которая может формировать заданный волновой фронт в первом порядке дифракции, что уменьшает энергетическую эффективность оптического элемента. Ниже рассматриваются итеративные процедуры, использование которых позволяет формировать заданные волновые фронты, свободные от недостатков вышеназванных методов. [c.568]

В работе [87] рассмотрен гибридный оптико-цифровой метод обработки интерферограмм, основанный на оптическом построении поля направлений и поля частот. Значения двух соответствующих отсчетов в поле частот (ПЧ) и поле направлений (ПН), аналогично датчику Гартмана Шаке, задают координаты вектора наклона плоскости касательной в данной точке к искомой функции фазы. [c.667]

Термин "компьютерная оптика" является относительно новым и не приобрел еще строгого определения. Разные авторы очень часто вкладывают в него различное содержание. Можно сказать, что в самом широком смысле слова "компьютерная оптика" - это компьютеры в оптике и оптика в компьютерах. Сюда относятся численные решения задач дифракции и фокусировки излучения, автоматизированное проектирование и гибкое автоматизированное производство оптических систем, обработка изображений, оптический вычислительный эксперимент, оптические процессоры и запоминающие устройства, цифровая голография. [c.178]

Оптическое кодирование может быть непрерывным (аналоговым) или дискретным (цифровым). В последнем случае в дополнение к уже перечисленным операциям оптическое кодирование должно включать квантование изображения или световых полей объекта, т. е. разделение на ряд отличных друг от друга в ггространстве по яркости или по иному признаку дискретных элементов, каждому из которых может быть приписан соответствующий кодовый знак. Таким образом, под цифровым многомерным кодированием надо понимать квантование входного изображения или световых полей объекта и последовательное пространственное перераспределение. элементов квантования по определенному закону (коду). Цифровое оптическое кодирование дает возможность получить результат измерения в сжатой цифровой помехоустойчивой форме и исключить процесс развертки изо(5ражения или световых полей с целью преобразования их в одномерный электрический сигнал. При этом роль фото.элект-рического преобразователя датчика сводится лишь к считыванию результатов измерения, полученных в оптике датчика в виде пятен светового кода. Рассмотрение свойств голографического процесса показывает, что голограмма может быть идеальным элементом для создания кодирую- [c.88]

Переход от традиционного программного управления к более совершенному адаптивному (а в перспективе и к интеллектуальному) управлению КИР требует автоматизации как процесса программирования измерений с учетом метрологических требований и технологических условий, так и процесса управления программой с заданным качеством ее отработки в изменяющейся производственной обстановке. Рассмотрим особенности синтеза адаптивного управления процессом координатных измерений на примере КИР УИМ-28, разработанного Ленинградским оптико-механическим объединением им. В. И. Ленина [62]. В состав КИР УИМ-28 входит управляющий вычислительный комплекс и собственно измерительная машина, включающая измерительную головку, исполнительные механизмы и систему электрических прнволов со встроенными датчиками сигналов обратной связи. Управляющий вычислительный комплекс представляет собой стойку управления на базе микроЭВМ с необходимым программным обеспечением, средства цифровой индикации и алфавитно-цифровое печатающее устройство. [c.292]

Преобразование частотного и угл. спектров, быстрое управление амплитудой и фазой световых волн, являющиеся следствием нелинейпых взаимодействий и само-воздействий, лежат в основе действия широкого класса нелинейнооптич. устройств. Кроме традиц. преобразователей частоты и параметрич. генераторов, в прикладной Н. о. разработаны системы нелинейной адаптивной оптики, эфф. компрессоры сверхкоротких световых импульсов, бистабильные и мультистабильные элементы быстродействующих цифровых и аналоговых оптич. процессоров. [c.294]

В схеме прибора предусмотрен ряд устройств для юстировки. Так, правильная установка образца, обеспечивающая выход и попадание зеркально отраженного пучка на приемник 10, достигается с помощью системы зеркал 11 и приемника 1, а установка приемника 8 в точку, где собираются отраженные от зеркала 7 лучи, осуществляется визуально с помощью оптического устройства 4, снабженного волоконной оптикой. В ряду приборов отметим установку [42], где реализован относительный метод измерения TIS, и измерение а проводится сравнением с эталонным образцом, среднеквадратичная шероховатость поверхности которого измерена с максимальной точностью. Установка для измерения TIS с фотометрическим шаром фирмы Балзерс схематично изображена на рис. 6.6, где излучение от Не—Ne-лазера 1, проходя прерыватель 2, ослабитель 3 и апертуру 4, падает на поверхность исследуемого образца 5. Зеркально отраженный поток выводится из фотометрического шара через отверстие 9. Интегральное значение рассеянного потока с детектора 8 поступает на синхронный усилитель 6, куда одновременно поступает опорный сигнал падающей интенсивности. Сигнал с синхронного усилителя пропорционален отношению /о//д, входящему в формулу (6.11). Измеренное значение а индицируется на цифровом вольтметре 7. Значения а порядка 0,5 нм были измерены с помощью описанной установки фирмы Балзерс в работе [37]. Как было показано в работе [30 ], метод позволяет проводить измерения а и не дает возможности определения параметров поверхности в плоскости (X, У). Это ограничение метода TIS было преодолено в приборе, в котором была обеспечена возможность измерения углового [c.237]

Схема типичного устройства ввода барабанного типа показана на рис. 3.2. Изображение на фотопленке закрепляется на барабане, в поверхности которого вырезано окно. Развертка изображения осуществляется за счет вращения барабана и поступательного перемещения в осевом направлении С-образной каретки, на которой расположены источники света и фотоэлектронный умножитель с соответствующей фокусирующей оптикой. Луч света от стабильного источника освещения, проходя через участок фотопленки, форма и размеры которого определяются диафрагмами, модулируется по интенсивности. Это приводит к соответствующей модуляции тока ФЭУ, поступающего в квантователь. На выходе квантователя получается цифровой сигнал, соответствующий почернению фотопленки, усредненному по освещенному участку. На одной оси с барабаном находится датчик углового положения барабана, яляющийся генератором координатного сигнала для ЦВМ. За один оборот барабана сканируется одна строка изображения, после чего каретка с осветителем и ФЭУ может по сигналу из ЦВМ с помощью шагового двигателя и прецизионного винта переместиться в положение, соответствующее следующей строке сканирования. [c.51]

В описанных экспериментах композиционные макроголограммы восстанавливались на просвет и в монохроматическом свете. Но можно изготовить и такие голограммы, которые будут восстанавливаться в белом свете и могут рассматриваться не только на просвет, но и на отран<ение. Для этого они должны быть гибридными оптико-цифровыми голограммами. [c.138]

Ярославский Л. П. Цифровая голография.— В кн. Материалы советско-франц. симпоз. по оптико-спектральным приборам и приборам для обработки изображений. М., 1977. [c.212]

В 50 раз. Измерения картины полос проводились непосредственно на каждом кадре пленки, их истинная длина пересчитывалась на цифровой вычислительной машине. Были введены поправочные множители для промейсутков времени между кадрами и для усиления множители учитывали разности хода лучей в оптике киносъемочной камеры. [c.219]

Как мы видели, всего лишь в нескольких случаях можно использовать изяш,ные аналитические методы. Прямые измерения распределения поля в большинстве случаев слишком громоздки. По мере распространения цифровых компьютеров определение электростатических и магнитных полей, используемых в электронной и ионной оптике, стало преимущественно вычислительной задачей. Определение поля обычно требует решения задачи со сложными граничными условиями. Универсального рецепта для решения этой задачи не существует, но в то же время есть ряд мощных методов. Далее мы детально рассмотрим наиболее важные численные методы вычисления полей. [c.141]

Голограммы Фурье и Френеля. Методы цифровой голографии начали разрабатываться в конце 60-х годов в связи с широким проникновением в оптику компьютеров и средств машш-шой графики. Появление компьютеров дало реальную возможность для численного расчета амплитудно-фазовых характеристик светового поля в плоскости элемента, исходя из характеристик восстанавливаемого объекта. Развитие средств машинной графики предоставило возможность для записи закодированных значений рассчитанной функцш-1 пропускания голографического элемента на физическом носителе. Методы цифровой голографии открыли возможность синтезировать голограммы объектов, заданных математически. В настоящее время количество публикаций по цифровой голографии исчисляется тысячами. Основополагающими работами след -ет назвать работы [3-9. [c.20]

Проведение натурных экспериментов в компьютерной оптике. Для ввода оптических изображений в цифровую память можно использовать разнообразные преобразователи оптического сигнала в электрический телевизионные трубки на основе видиконов, фотодиодные матрицы, ПЗС-матрицы. Электрический сигнал затем должен быть преобразован в цифровой код. Основная трудность состоит в разработке цифровых методов анализа оптических сигналов. Здесь опять, как и в за цаче синтеза ДОЭ, мы сталкиваемся с необходимостью обрабатывать на ЭВМ двумерные массивы чисел и решать некорректные обратные задачи. Решение осложняется тем, что зарегистрированный и записанный в память ЭВМ двумерный сигнал содержит, помимо полезной информации, различного рода погрешности возм тцения и искажения. Причин для появления мешающих факторов много это неравномерность освещения регистрируемого изображения, вибрации, колебания напряжения в регистрирующей аппаратуре, квантование непрерывного сигнала и т.п. [c.45]

Определять направления линий на изображении можно, не только ПН, но и осуществляя преобразование Хоу Радона от изображения. Оптико-цифровое устройство для выполнения преобразования Хоу-Радона (ПХР) [89], основано на реализации свойства ПХР переводить неосевую точку в сдвинутую синусоиду. Это устройство содержит матрицу НхШ микро-голограмм, каждая из которых фор шрует, при освещении плоским пучком, участок кривой равной одному периоду синусоиды, сдвинутой от центра координат пропорционально смещению микро-голограммы [c.673]

Существует ряд актуальных задач обработки изображений, таких как выделение признаков при распознавании образов, которые наиболее оперативно решаются гибридными оптико-цифровыми методами. В данной главе разработаны оптикоцифровой метод построения поля направлений, и его возможные применения для идентификации дактилограмм и реконструкции фазы светового поля ио интерферограмме. В многочисленных вычислительных и натурных экспериментах исследованы свойства этого метода, и доказана эффективность его применения в указанных выше задачах. [c.676]

Так как количество дактилограмм в системах персонального доступа и мировых базах данных постоянно увеличивается, то очевидно, что цифровые методы анализа дактилограмм могут оказаться недостаточно быстрыми для практического использования. В этом случае гибридные оптико-цифровые методы, основанные на построении поля направлений, дают эффективное решение проблемы. [c.677]

I - рентгеновский излучатель 2 - приемник рентгеновского изображения 3 - РЭОП 4 - оптика 5 - телевизионная передающая трубка б - видеоконтрольное устройство 7 - аналого-цифровой преобразователь 8 - аналого-запоминающее устройство 9 - блок запоминающего устройства /О - ЭВМ II - архив 12 - цифроаналоговый преобразователь 13 - рентгеновское питающее устройство [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...