Разработка пакета прикладных программ для определения волнового фронта в задачах интерферометрии

• Автор: Хованский, Алексей Валериевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ.

1.1. йнтерфарометрические методы в диагностике

плазмы.

I.. Восстановление волнового фронта в цифровой голографии

1.3. Восстановление волнового фронта в области контроля оптических поверхностей .

1.4. Уравнение интерференции.

1.5. Применение ППП для восстановления волнового фронта .

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ППП ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВОЛНОВОГО ФРОНТА

2.1. Математическая постановка задачи восстанов

1 ления волнового фронта.
2.2. Анализ известных ППП и методов для восстановления волнового фронта .
2.3. Требования к ППП для решения задачи восстановления волнового фронта
3. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ППП КОБРА . . .
3.1. Метод комбинированной аппроксимации волнового фронта МЕСА.
3.1.1. Оценка теоретической погрешности Шк на
классе, линейчатых интерферограмм с малыми набегами фаз .
3.1.2. Оценка шумовой компоненты МКА на классе линейчатых интерферограмм с малыми набегами фаз.
3.2. Метод отслеживания линий изофаз МОЛИ
3.2.1. Постановка задачи.
3.2.2. Описание алгоритма отслеживания линий
Г изофаз
3.2.3. Описание класса, на котором задан МОЛИ .
3.2.4. Описание комплекса программ,реализующих МОЛИ
3.2.5. Численное моделирование и применения МОЛИ
3.3. Обоснование методики спектрального и корреляционного анализа на основа быстрого преобразования Фурье
4. СТРУКТУРА И АРХИТЕКТУРА ППП КОБРА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
4.1. Структура ППП Кобра.
4.1.1. Бвза данных
4.1.2. Язык диалога
4.1.3. Диалоговый монитор как ядро системного
НЗПОЛН0НИЯ
4.2. Архитектура ППП Кобра
4.2,1. Ввод и вывод обрабатываемой информации ,
4.2.2. Фильтрация
4.2.3. Коррекция изображения .
4.2.4. Статистический анализ изображения.
4.2.5. Отслеживание изофаз и восстановление волнового фронта .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Таким образом, разработка и создание пакета прикладных программ на ЭВМ для восстановления волнового фронта дает возможность автоматизировать процесс обработки физической экспериментальной информации и значительно сократить временные и трудовые затраты при проведении соответствующих экспериментальных исследований, что и определяет актуальность настоящей работы. Целью настоящей работы является разработка и создание эффективного и удобного инструмента для обработки интерферометрической информации, получаемой в различных областях экспериментальной и прикладной физики, а также для проведения исследований в области обработки изображений. В диссертации предложен новый подход к решению проблемы восстановления волнового фронта с помощью ППП в различных задачах экспериментальной и прикладной физики. В результате исследования и модульного анализа предметной области показана недостаточность традиционных методов восстановления волнового фронта и предложены новые методы: метод комбинированной аппроксимации (ЖА) и метод отслеживания линий изофаз (МОЛЛ), которые применимы на классе произвольной структуры с ограничением на разрешение и контраст. В работе приводится обоснование методики корреляционного и спектрального анализа на основе быстрого преобразования Фурье, дается схема фильтрации, позволяющая реализовать идею универсального настраиваемого линейного фильтра. Создан пакет прикладных программ, реализующий предложенные методы и алгоритмы и позволяиций существенно расширить класс решаемых задач обработки интерфероматрической информации . Созданный ППП является эффективным и удобным инструментом решения задачи восстановления волнового фронта в различных задачах экспериментальной и прикладной физики, а также средством накопления, обобщения и унификации коллективного опыта пользователей и системных программистов в области обработки изображений. Гарантированный максимальный уровень погрешности разработанных методов является принципиальным преимуществом по сравнению с другими методами, что создает предпосылки для решения более сложных задач типа абелизации и других некорректных задач математической физики. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, содержит УС5 страниц текста, Ч рисунков, список литературы включает 4 названия. Описываемый пакет прикладных программ разрабатывался в Институте атомной энергии им . И . В.Курчатова с г. Результаты работы обсуждались на П совещании по диагностике плазмы (г. Харьков, г. I всесоюзной конференции по технологии программирования (гЛСиев, г. ВЦ АН ЗССР, ИВТ АН СССР, ИАЭ им. И.В . Курчатова. В первом разделе диссертации проводится исследование предметной области, связанной с обработкой интерферометрической информации. При этом выявляются два практически важных класса интерферогранм - линейчатые и кольцевые. Эти классы приняты в качестве моделей, на которых проводится сравнительный анализ различных методов. При диагностике высокотемпературной плазмы интерферометриче-ские методы исследования используются для нахождения основных параметров плазмы: пространственное распределение концентрации электронов, температура ионов и электронов, магнитное поле, степень турбулентности и др. При этом фазовые набеги являются правой частью интегрального уравнения 1-го рода (уравнения Абеля), в силу некорректности последнего уравнения, точность и достоверность фазовых набегов имеет принципиальное значение. Из рассмотренных примеров, иллюстрирующих многомодельность,многовариантность задач, а также многоступенчатость процесса обработки, что связано с многими проблемами обработки изображений, делается вывод о необходимости разработки ППП для решения поставленной задачи. Во втором разделе диссертации излагается математическая постановка задачи восстановления волнового фронта как обратной задачи интерференции, приводится краткий обзор известных ППП и методов решения данной задачи. При этом показана недостаточность традиционной схемы восстановления волнового фронта и необходимость синтеза известных методов. Далее приводятся требования к структуре и архитектуре ППП и исследуется проблема выбора системных средств, обеспечивающих данные требования. В третьем разделе диссертации приводится описание новых методов, которые устраняют недостатки традиционной схемы, а именно: метод комбинированной аппроксимации (ЬКА)и метод отслеживания линий изофаз (МОЛИ).