Оптические методы гильберт-преобразований световых сигналов

• Автор: Арбузов, Виталий Анисифорович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 275 с. : ил.

Глава 1. ОПТИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ГИЛЬБЕРТА И ФУКО-ГИЛЬБЕРТА
1.1. Преобразование Гильберта
1.2. Изотропное преобразование Г ильберта когерентной
оптической системой с точечным источником света
1.3. Преобразования Гильберта и Фуко-Гильберта некогерентными двухканальными оптическими системами с протяженным источником
1.4. Изотропные преобразования Г ильберта и Фуко-Г ильберта некогерентными одноканальными оптическими системами с крестовидным и кольцевым источниками
1.5. Реализация оптических процессоров, выполняющих ч'
изотропное и одномерное преобразование Гильберта и Фуко-Гильберта с крестовидными источниками света
Выводы по главе
Глава 2. РЕКОНСТРУКЦИИ ФАЗОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ
2.1. Реконструкция функции прозрачности амплитудно-фазовых объектов по комплементарным тенеграммам Фуко-Г ильберта
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 пространственно-частотной 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 повышенной
устойчивостью к ошибкам позиционирования деталей
5.2. Экспериментальное исследование параметрически возбужденных волн на поверхности тяжелой жидкости в электрическом поле

5.2.1. Экспериментальная установка
5.2.2. Обсуждение результатов экспериментов
5.3. Контроль и измерение оптических искажений в криволинейных деталях из прозрачных термопластичных материалов
5.4. Применение методов гильберт-оптики в экспериментальной
гидро- и газодинамике и в 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 цветной гильберт-визуализации амплитудно-фазовой структуры газовых и
конденсированных сред
Приложение 4. Акты внедрения результатов диссертации
темы соответственно. Тогда, используя соотношения (1.34) и (1.35), распределение интенсивности света на выходе такого устройства можно представить как
Цх, у) = М2А| 0,5 [1 - ехр (-; у) fix, у)} + j 0,5 [l + exp (-;' у) (х, у)] |2 +
+10,5 [1 - exp (-j у) f{x, у)] + j 0,5 [l + exp {-j у) (х, у)] |2}=
= 0,25 • М2А {4 (1 - cos у ) |/(х, у)|2 + 2 (l + cos у ) [|КЖ(5,- у)|2 + |Ку(х, у)|2 J +
+ 4 sin у (Re [f(x, у) К;(х, у)]+ Re [fix, у) К’(х, у)} }
= М2А {2 sin2(0,5y) |/(х, у)|2 +cos2(0,5y)|Kv(x,y)f +
+ sin у Re [fix, у) (К;(х,у) + К’(х, у))]}, (1.53)
где верхний знак (+) берется при выполнении условия 1, а нижний, наоборот, - при условии 2. Сравнительный анализ показывает, что первые два слагаемые в выражении (1.53) представляют собой приведенное аналитическое выражение (1.22) для изотропного преобразования Фуко-Гильберта с весовыми коэффициентами
а = 2 sin2 — = 2 cos2—; Р = cos2 — = sin2 —; (1-54)
2 2 2
Определяя последний (третий) член выражения (1.53) как ошибку в полезном выходном сигнале функционального преобразователя, отметим,, что в отличие от рассмотренного выше варианта применения полутоновых фазовых фильтров Гильберта (или чисто амплитудных фильтров), в данном случае аддитивная помеха будет присутствовать и при обработке чисто амплитудных изображений, описываемых соответственно действительными функциями fix, у).
Эти недостатки устраняются в рассматриваемых ниже одноканальных схемах. Первая из них приведена на рис. 1.5. Устройство содержит: лазер — 1; микрообъектив - 2; поляризационный светоделительный кубик — 3; поляризационные четвертьволновые фазовые пластинки — 4, 5; цилиндрические зеркала - 6, 7; коллективные линзы - 8, 8'; дви-