Оптические методы гильберт-преобразований световых сигналов

• Автор: Арбузов, Виталий Анисифорович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 274 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОПТИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА
ОСНОВЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ГИЛЬБЕРТА И ФУКО-ГИЛЬБЕРТА
1Л. Изотропное преобразование Гильберта когерентной оптической системой с
точечным источником света
1.2. Преобразования Гильберта и Фуко-Гильберта некогерентными двухканальными оптическими
системами с протяженным источником
1.3. Изотропные преобразования Гильберта и Фуко-Гильберта некогерентными одноканальными оптическими системами
с крестовидным и кольцевым источниками
1.4. Технические реализации оптических процессоров, выполняющих изотропное и одномерное преобразование Г ильберта и Фуко-Г ильберта с крестовидными
источниками света
ВЫВОДЫ по ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. РЕКОНСТРУКЦИИ ФАЗОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ
2.1. Реконструкция функции прозрачности амплитуднофазовых объектов по двум комплементарным
тенеграммам Фуко-Гильберта
2.2. Реконструкция фазовых объектов методом оптикоэлектронного моделирования преобразования Гильберта
ВЫВОДЫ по ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РЕКОНСТРУКЦИИ ДВУМЕРНЫХ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ФУНКЦИЙ СВЕТОВЫХ ПОЛЕЙ
В ПРОСТРАНСТВЕ РАДОНА
3.1. Алгоритм вычисления двумерной корреляционной
функции изображений на основе преобразования Радона
3.2. Оценка результатов численного эксперимента по восстановлению корреляционной функции изображений томографическими методами

3.3. Реализация алгоритма корреляции сопоставляемых изображений на основе принципов томографии
в гибридной оптико-электронной системе
ВЫВОДЫ по ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. КОРРЕЛЯЦИЯ И ОКОНТУРИВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ
4.1. Оптико-электронный когерентный коррелятор изображений
с комплексной пространственной модуляцией
4.1.1. Принцип действия коррелятора с дифракционной
решеткой
4.1.2. Техническая реализация коррелятора
с дифракционной решеткой
4.1.3. Поляризационный оптико-электронный коррелятор
4.2. Некогерентные преобразователи изображений на основе фурье-фильтров высоких частот с аподизованной аппроксимацией дифференцирующей пространственночастотной характеристики
4.2.1. Определение импульсного отклика функциональных преобразователей, осуществляющих вычисление
лапласиана
4.2.2. Оптический фильтр пространственных частот с биполярным импульсным откликом, реализующий
вычисление лапласиана
4.2.3. Оптико-электронное преобразование Лапласа
на основе дискретных весовых функций
ВЫВОДЫ по ГЛАВЕ
ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
5.1. Бесконтактные измерители линейных размеров
движущихся деталей
5.1.1. Оптическое двухканальное устройство с уменьшенной зависимостью результатов измерения от ошибок позиционирования деталей
5.2. Экспериментальное исследование параметрически
возбужденных волн на поверхности тяжелой жидкости с помощью изотропного гильберт-визуализатора

5.2.1. Экспериментальная установка
5.2.2. Обсуждение результатов эксперимента
5.3. Контроль и измерение оптических искажений в криволинейных деталях из прозрачных
термопластных материалов
5.4. Применение гильберт-визуализаторов в экспериментальной
гидро- и газодинамике и медицине
5.4.1. Цветной визуализатор полей оптической плотности на основе бихроматического функционального преобразования Фуко-Гильберта
5.4.2. Разработка оптико-электронного комплекса для многопрофильной медицинской диагностики
5.4.3. Полихроматическая визуализация оптической
плотности потоков методами гильберт-оптики
5.4.4. Оптические исследования газодинамических
процессов в гиперзвуковой аэродинамической трубе
5.4.5. Наблюдение крупномасштабных гидродинамических
структур в вихревой трубке и эффект Ранка
ВЫВОДЫ по ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение 1. Описание пакета программ для моделирования процесса вычисления корреляционной функции изображений
томографическим методом
Приложение 2. Оценка погрешности измерений ЛКА
Приложение 3. Преобразование оптических сигналов при 4 цветной гильберт-визуализации амплитудно-фазовой
структуры газовых и конденсированных сред
Приложение 4. Акты внедрения материалов диссертации

суммарное распределение амплитуды света, представляющее собой двумерный
фурье-образ функций Г1(юх,со ) и Е, (сол,о> ), т.е.

Е{ос,у) = —[ [
№ь -И
Г1(оох,о)у) + Е2 (озх,со )
ехр - 7 ~(рх + ду)
1 Л .]
■ с£рс?д.
Используя ранее полученные соотношения (1.17), (1.18), а также (1.9) - (1.15) окончательно получаем
I1 ”(•/(*'>
Е{х, у) = У МЁ1 ехр {) [со;у - ср, («)]}- [—+
Г-1 И •> X - X
1 — 1 _0О

+ 2МЕ1 еХР {з К* - Фп(*)]Ь [- Г-У-„-йу' =
— к ■> у - у
п=1 -да у у

= ехр Ь'Ку - Фг (*)]}+ Ку(х,У)^МЕъ ехр Ь'[®пг - Фг
(1.20)

где МЕ;, МЕп- парциальные амплитуды световых волн в выходной плоскости; х = -Мх и у - -Му - приведенные координаты; Кх(х, у) и К (х, у) - функции, описывающие результат одномерных преобразований Гильберта, вытекающих из соотношений (1.3) и (1.4). Соответственно распределение интенсивности света, усредненной за время наблюдения Ье (экспозиции), в выходной плоскости 15 данного устройства можно записать в следующем виде

д(х, у) = | Кх (х, у)|2 М2 £ Е2, +1 Ку (х, у)|“ М2 £ Е2п +
(1.21)
_ч|2 п/г2 ^
1 = 1 Ч Ь Ь

+ |Кх(х,у)ГМ^ |££ЕгЕтсоз
е д £=1 т=1 „ *1 » IV
2 Гг-"^„Т,П
ху(х,д(мг- }£5ХЕ
г. ,5 „ —

■ к К
(Рп -Рт)5 + Фпт(^)

Ч ь IV

Ие [Кх(х, у) Ку(х, у)]м2 — |X ^ соэ
6 0 ^“1 71 =
(Рп^-91у) + Фпг^)