Качество голографических изображений частиц различной формы в цифровой голографии

• Автор: Каменев, Денис Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ЦИФРОВАЯ ГОЛОГРАФИЯ ЧАСТИЦ

1.1 Принципы голографической регистрации частиц

1.2 Методы цифровой голографии частиц

1.2.1 Общие сведения. Запись голограммы.

1.2.2 Восстановление голографического изображения.

1.2.3 Определение положения плоскости наилучшей фокусировки голографического изображения частицы.

1.3 Особенности голографии частиц различной формы

1.3.1 Аналитический расчёт распределения интенсивности в плоскости голограммы частиц правильной формы для приближения Фраунгофера

1.3.2 Численный расчёт голограмм Френеля

1.3.3 Примеры оценок глубины сцены, требуемых разрешения и полуширины ПЗС-матрицы для эллиптичных и прямоугольных частиц для приближения Фраунгофера
Выводы к главе
2 МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЧАСТИЦ
2.1 Стандартные критерии качества изображения
2.2 Предлагаемые методы оценки качества. Критерии качества -граничный контраст и граничный перепад.
2.3 Обработка изображений, необходимая для программной реализации предложенных критериев качества
2.3.1 Выбор метода выделения границы частицы
2.3.2 Процедура фильтрации и повышения качества изображения
2.3.3 Бинаризация изображения
2.3.4 Выделение областей вдоль границы и устранение помех в бинарном изображении
2.4 Тестирование критериев качества
2.4.1 Исследование чувствительности критериев качества к размытию границы

2.4.2 Исследование чувствительности критериев качества к изменению средней яркости изображения и наложению шума
2.4.3 Исследование влияния ширины выделяемых вдоль границы областей на значения критериев качества изображения
2.4.4 Исследование влияния погрешности определения положения границы на значения критериев качества изображения
2.5 Способы описания формы частиц
2.6 Определение требуемых значений критериев качества для изображений, восстановленных с реальных и численно рассчитанных голограмм
Выводы к главе
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ В ПЛОСКОСТИ РЕГИСТРАЦИИ ГОЛОГРАММ ЧАСТИЦ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ
3.1 Исследование распределения интенсивности в плоскости голограммы
3.1.1 Оценка расстояний от центра до 1,2,3,4 минимума боковых лепестков распределения интенсивности в плоскости голограммы для частиц различной формы для разных расстояний
3.1.2 Сопоставление с требуемыми значениями критериев качества
3.1.3 Экспериментальная проверка полученных результатов
3.2 Исследование влияние разрядности ПЗС-камеры на качество восстановленного изображения
3.3 Исследование влияния размера пикселя на качество восстановленного изображения
Выводы к главе
4. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ЦИФРОВЫХ ГОЛОГРАММ ЧАСТИЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА
4.1 Определение положения плоскости наилучшей фокусировки голографического изображения частицы (ПНФ) с помощью граничного контраста и граничного перепада
4.1.1 Тестирование предложенного метода определения положения

ПНФ на голограммах круглых непрозрачных частиц, расположенных в одной плоскости на этапе регистрации голограммы
4.1.2 Определение положения ПНФ для крупной планктонной частицы
4.1.3 Определение положения ПНФ для численно рассчитанньи

голограмм
4.1.4 Реконструкция трёхмерной траектории движения планктонноз частицы по видеопоследовательности голограмм
4.2 Метод формирования двумерного отображения голографического

изображения объёма с частицами
4.3 Метод уточнения характеристик частиц по двумерным отображениям
4.4 Распознавание планктонных частиц заданного качества по их голографическим изображениям
Выводы к главе 4 Список использованной литературы

В этом выражении (1.45) фигурирует Фурье-образ от амплитудного поглощения частицы (Л), в котором заключена информация о форме частицы. Поэтому, рассчитав тем или иным способом Фурье-образ от амплитудного поглощения частицы заданной формы, становится возможным получение аналитического выражения для распределения интенсивности в плоскости голограммы при регистрации в зоне дифракции Фраунгофера.
Для круглой частицы амплитудное поглощение можно задать с помощью специальной функции cire (рисунок. 1.8) [52].
Рисунок 1.8 - Графическое представление функции спс Амплитудное поглощение круглой частицы с радиусом а определяется соотношением (1.46)
Применив преобразование Фурье-Бесселя [52], Фурье-образ амплитудного поглощения для круглой частицы примет вид:
cire (г/а)

(1.46)