Восстановление изображения объекта по спекл-структуре дифракционного поля

• Автор: Максимова, Людмила Александровна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПО КАРТИНЕ ДИФРАКЦИОННОГО ПОЛЯ

1.1. Восстановление фазовой информации об объектной волне

1.2. Общая постановка задачи формирования и восстановления изображения

1.3. Линейные методы восстановления изображения

1.4. Нелинейные методы восстановления изображения

1.5. Итерационные методы восстановления изображения

1.6. Голографический способ записи и восстановления световой волны

1.7. Когерентно оптические методы восстановления изображения в астрономии

1.8. Формирование изображений с помощью дифракционных оптических элементов

1.9. Выводы
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗЫ РАЗВИТОГО СПЕКЛ-МОДУЛИРОВАННОГО ДИФРАКЦИОННОГО ПОЛЯ
2.1. Постановка задачи
2.2. Обзор исследования статистических параметров развитых спекл-полей
2.3. Исследование условий формирования действительных спекл-полей
2.4. Экспериментальное исследование случайных фазовых соотношений в дифракционном спекл-модулированном поле
2.5. Выводы

ГЛАВА 3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА ПО ЗАПИСИ ИНТЕНСИВНОСТИ ДИФРАКЦИОННОГО СПЕКЛ-МОДУЛИРОВАННОГО ПОЛЯ
3 Л. Постановка задачи
3.2. Представления о механизмах формирования изображения, восстанавливающегося с голограммы
3.3. Когерентно-оптические системы, выполняющие Фурье-преобразование
3.4. Особенности записи и восстановления световой волны с помощью Фурье-голограмм
3.5. Экспериментальные схемы цифровой регистрации пространственного распределения интенсивности дифракционного поля объекта
3.6. Алгоритмы моделирования голограммной структуры с использованием распределения интенсивности дифракционного поля объекта и восстановления его изображения
3.6.1. Алгоритм восстановления изображения с помощью голографически подобного дифракционного оптического элемента
3.6.2. Алгоритм восстановления изображения с помощью с помощью цифровых Фурье-спеклограмм
3.7. Особенности восстановления изображений рассеивающих объектов с различной степенью симметрии с помощью цифровых Фурье-спеклограмм
3.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В связи с тем, что период электромагнитных колебаний, относящихся к оптической области спектра, очень мал, приемники излучения способны регистрировать только величину световой энергии, интенсивность, среднюю за период. В результате усреднения можно судить только об амплитуде колебаний, информация о фазе теряется [1]. Но, именно, фаза содержит в себе информацию о пространственном расположении объекта, и, таким образом, измерения, в которых не содержится информация о фазе, не позволяют составить полное представление о свойствах объекта, являющегося источником волн.
Применение лазеров привело к созданию новых методов записи и восстановления изображений, была изобретена голография, именно для записи и амплитуды, и фазы световой волны, совокупность которых содержит полную информацию об объекте. При всех своих достоинствах: точное
воспроизведение деталей объекта и его пространственного расположения, возможность практического применения в области точных измерений, порядка длины волны света [2-7], в голографии имеется ряд трудностей, а именно трудоемкость записи голограмм и сложность технического оборудования, необходима хорошая виброзащищенность. Поскольку при регистрации голограммы используют несколько лазерных пучков, необходимо, чтобы выполнялось условие их взаимной когерентности [8-9].
Естественно, возникает такой вопрос, возможно ли обойтись в процессе регистрации одним лазерным пучком, без использования опорного когерентного, и как в таком случае восстановить полную информацию об объекте? Это является актуальным, поскольку в ряде случаев невозможно реализовать голографический принцип; кроме того, часто требуется раздельный анализ амплитудной и фазовой информации. Как показано в работе [10], одно измерение интенсивности в плоскости наблюдения не позволяет восстановить исходное поле, для этого необходимо провести дополнительные измерения

|а(а>)|=|Оо(ю)| + ^(0);
(р{(о) = (ро(со) + С{со). При подстановке выражения (1.65) в (1.64) получается
(1.65)
0{х) = ^ 1 $П0 Н + и (й?)]ехр{/'^о 0») + №>)}} ■
(1.66)
Выполняя обратное преобразование Фурье от суммы функций, находим
Как видно из полученной формулы (1.67) в решении присутствует аддитивный шум 1]{х), оценка истинного изображения 0о(х) характеризуется сверткой этого изображения со случайной функцией, обусловленной ошибкой в нахождении фазы.
1.8. Формирование изображений с помощью дифракционных
С развитием компьютерной техники открылись широкие возможности в области записи и восстановления изображения неголографическими методами, дало реальные возможности, исходя из характеристик восстанавливаемого объекта, для численного расчета амплитудно-фазовых характеристик светового поля в плоскости дифракционно-оптического элемента (ДОЭ). Вариация параметров ДОЭ, например, коэффициент пропускания, показатель преломления или рельеф поверхности, рассчитываются таким образом, чтобы дифракция световой волны на таком элементе приводила к формированию изображения восстанавливаемого объекта [166]. Методы цифровой голографии открыли возможность синтезировать голограммы объектов, заданных математически. Работы [165,167-169] посвящены вопросам восстановления изображения методами цифровой голографии.
С/(х) = ^ 1р'(<0)ехр{/>о(<») + *№)}};
ц(х) = Т*1-1 {ехр{г'<Дщ)}};
0(х) = Од (х) * 7?(х) + и{х)
(1.67)
оптических элементов