Разработка метода и оптико-электронной аппаратуры пространственно-частотного анализа оптических изображений

• Автор: Трусов, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с.

Оглавление
Введение
Глава 1. Оптико-электронные ППФ-камеры в существующей иерархии
систем Фурье-анализа
1.1 Электронные спектральные анализаторы
1.1.1 Анализаторы с параллельными фильтрами
1.1.2 Анализаторы с разверткой частоты
1.1.3 Спектральные анализаторы, основанные на методе непосредственного преобразования Фурье
1.1.4 Цифровые анализаторы, осуществляющие дискретное преобразование Фурье и быстрое преобразование Фурье (БПФ)
1.2 Оптические спектральные анализаторы
1.3 Оптико-электронные спектральные анализаторы
1.3.1 Акустооптические спектральные анализаторы
1.3.2 Адаптивный растр, как инструмент Фурье-анализа
Выводы по главе
Глава 2. Преобразование сигналов в оптико-электронных системах
с дискретными растрами
2.1. Общие характеристики задач, решаемых с помощью дискретного перестраиваемого растра
2.1.1. Измерение координат
2.1.2. Обнаружение движения и измерение вектора скорости
2.1.3 Фокусировка
2.1.4 Измерение перемещений в сопряженных растрах
2.2. Модуляция изображения дискретным растром
2.2.1. Идеальный бесконечный р
2.2.2 Влияние окна
2.2.3. Влияние дискретной структуры растра и импульсной характеристики элемента
2.2.4. Влияние неоднородности чувствительности элементов приемника
2.3 Восстановление спектра по проекциям и срезам
Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальные исследования ППФ-камеры
3.1 Макетирование и схема пространственной Фурье-камеры
3.1.1. Узел фазовой автоподстройки частоты
3.1.2. Блок управления
3.1.3 Блок индикатора
3.1.4 Блок фотоприемных устройств
3.1.5 Сумматор
3.2 Описание эксперимента
3.2.1 Равномерно освещенная полоса
3.2.2 Пара щелей
3.2.3 Меандр
3.2.4 Смешанный сигнал
Выводы по главе
Заключение
Список литературы

Введение.
Сфера использования пространственно-частотного анализа оптических изображений в современной технике всё более расширяется. Наиболее общими подходами к получению Фурье-образа является осуществление преобразования Фурье с помощью когерентных оптических процессоров или, как альтернатива, обработка на ЭВМ вводимого с телевизионной камеры оптического изображения. Получение как можно более полного по частотному составу Фурье-образа важно для ряда приложений, в частности для текстурного анализа аэрокосмических снимков, фильтрации помех, решения ряда задач обнаружения по пространственным признакам. Для получения полной информации об изображении может потребоваться несколько сот Фурье-компонент. Вместе с тем можно указать целый ряд практических задач, для решения которых достаточно иметь лишь несколько или даже одну пространственную Фурье-компоненту.
Хрестоматийными теперь уже стали схемы построения оптикоэлектронных угломеров, пеленгаторов, построителей местной вертикали многих и многих устройств, в которых как пространственный фильтр, выделяющий Фурье-компоненту, выступает растр [3, 4, 19, 20]. Рисунок растра, его пространственную структуру оптимизируют по критериям подавления помех и выделения полезного сигнала на одной
пространственной частоте. Такие оптико-электронные системы являются узко специализированными. Переход от одной структуры пространственного фильтра к другой практически невозможен.
Разработчикам камер на ультразвуковых волнах в фотоупругих средах впервые удалось реализовать адаптивный растр с перестраиваемой по

Через ключи в первый момент времени к нагрузке подключается первая половина элементов с 1"г0 по затем со 2 го по (% + 1) и т.д. Создаётся
эффект движения растра с дискретностью перемещения равной размеру одного элемента. Переход к новой, более высокой пространственной частоте может быть осуществлён уменьшением числа элементов в периоде растра Тх. Такое уменьшение возможно до тех пор, пока в периоде не окажется четыре элемента (при двух элементах в растре фаза выходного сигнала будет скачкообразно меняться на 180', что не позволяет, например, определить направление движения исследуемого изображения), т.е. Тг=4хЬ, где Ъ - ширина одного элемента. Пространственный период, таким образом, изменяется от величины Тх=ЪхЫ до Гх=4хЬ, соответственно пространственная частота первой гармоники изменяется от /и = Д£х дг) Д° У(4хЬ)' ош частотУ коммутации элементов /„„ оставить постоянной,
то с увеличением пространственной частоты растра пропорционально увеличится частота модуляции. Если же частоту коммутации /„, сделать программируемой, зависимой от числа п элементов приёмника в периоде растра, то временную частоту первой гармоники можно получить постоянной
и равной /, = “"/п Это весьма существенно, поскольку все
пространственные частоты в этом случае оказывается возможным регистрировать на одной временной частоте /, , (в этом случае при переходе с одной пространственной частоты на другую не меняются частотные и фазовые характеристики фильтра).Рассмотренные альтернативные методы Фурье-анализа сведены в таблицу 1, где дана их сравнительная характеристика.