Метод - пространственная фильтрация
Cтраница 1
 |
Схема пространственной фильтрации изображений. 15 - 320. [1] |
Метод пространственной фильтрации лежит в основе оптических методов обработки изображений. Он основан на явлении дифракции света и свойстве сферической линзы осуществлять двумерное фурье-преобразование над когерентными оптическими сигналами. [2]
Наиболее часто используется метод пространственной фильтрации оптических сигналов и изображений. В этом случае модулируемый световой пучок проходит через Фурье-объектив, в фокальной плоскости которого располагается нож Фуко или заслонка малого диаметра, подавляющая низкие частоты пространственного спектра изображения, характерные для смодулированного пучка. [3]
Одной из фундаментальных проблем, связанных с применением методов оптической пространственной фильтрации [4, 7, 14, 16] к реальным фотографическим изображениям, является шум, обусловленный зернистостью фотоматериала; этот шум проявляется в виде нерегулярной пространственной структуры, разрушающей изображение. Поскольку такая нерегулярность носит случайный характер, то, чтобы свести ее проявление к минимуму, необходимо обратиться к статистическим методам. [4]
Из всего многообразия задач по обработке изображений, решаемых методом пространственной фильтрации, в настоящем параграфе кратко рассмотрены лишь те, цель которых улучшить качество изображений. Это задачи повышения общего контраста малоконтрастных изображений, устранения расфокусировки и смаза, уменьшения влияния помех и шумов. Основополагающие работы по улучшению качества изображений методом пространственной фильтрации выполнены А. Тауджиучи [144, 145], Строуком [146, 147] и др. Проведенные к настоящему времени исследования полностью подтвердили эффективность и перспективность этого метода. [5]
Одним из видов апостериорной обработки фотоизображений является ослабление влияния помех и шумов методом пространственной фильтрации. Будем полагать, что и сигнал, и помеха описываются детерминированными двумерными функциями, имеющими фурье-преобразование. [6]
Одна проблема обусловлена сложностью обработки спекловых полей, которая, как показано выше, успешно решается при помощи методов амплитудной и голографической пространственной фильтрации. Другая проблема связана с федингом интерференционного сигнала, вызываемого модовым шумом, обусловливаемым случайными и неконтролируемыми воздействиями на многомодовые волоконные световоды. Однако сложная структура спекл-картины, создающая значительные трудности с обеспечением достаточного пространственного разрешения, в первом случае и сложная методика обработки во втором, пока еще не позволили найти им достаточного применения на практике. [7]
Так как почти невозможно сохранить поверхности линз достаточно чистыми, для того чтобы устранить искажения волнового фронта, стали широко использовать метод пространственной фильтрации. Принцип его очень прост. Линза, расширяющая лазерный пучок ( почти плоскую волну), фокусирует его на расстоянии f от линзы. Если на расстоянии f поместить экран с точечным отверстием, то большая часть рассеянного света дальше не пройдет и волновой фронт станет однородным. На практике диаметр отверстия можно делать в 2 - 3 раза большим, что не приводит к существенным искажениям волнового фронта и значительно облегчает центрирование отверстия. [8]
Отталкиваясь от общности двух этих методов когерентно-оптических измерений, нетрудно прийти к возможности использования в топографической интерферометрии приемов, характерных для спекл-интерферомет-рии, а именно методов пространственной фильтрации с целью расшифровки интерференционных картин. [9]
Исторически сложилась такая ситуация, что о пространственной фильтрации, как о необходимом приеме для формирования интерферограмм, стали говорить в связи с появлением и развитием спекл-интерферометрии. В первых работах по спекл-интерферометрии [79 - 81] было выделено два метода пространственной фильтрации: фильтрация в фурье-плоскости объектива с помощью непрозрачного экрана с отверстием и фильтрация в плоскости спеклограммы путем освещения малой ее области неразведенным лазерным пучком. В первом случае интерферограмму наблюдают в плоскости изображения объекта, во втором - наблюдаемая интеферограм-ма модулирует квадрат модуля автокорреляционной функции того участка объекта, в пределах изображения которого проводится освещение не разведенным ( узким) лазерным пучком. [10]
Рассмотрим принципы обработки изображений оптическими методами с целью улучшения их качества. Это не означает, конечно, что рассматриваемые алгоритмы обработки нельзя реализовать в реальном времени ( при наличии соответствующей элементной базы), однако анализ обработки фотоизображений удобен в методическом отношении и, кроме того, значительное число практических применений метода пространственной фильтрации связано с необходимостью обработки именно фотоизображений, получаемых при некогерентном освещении. [11]
Из всего многообразия задач по обработке изображений, решаемых методом пространственной фильтрации, в настоящем параграфе кратко рассмотрены лишь те, цель которых улучшить качество изображений. Это задачи повышения общего контраста малоконтрастных изображений, устранения расфокусировки и смаза, уменьшения влияния помех и шумов. Основополагающие работы по улучшению качества изображений методом пространственной фильтрации выполнены А. Тауджиучи [144, 145], Строуком [146, 147] и др. Проведенные к настоящему времени исследования полностью подтвердили эффективность и перспективность этого метода. [12]
Страницы: 1