ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

- воздействие на структуру потока излучения с целью придания желаемых свойств (напр., малой расходимости) либо обработки переносимой этим потоком информации (см. Оптическая обработка информации). В оптич., ИК- и ближнем УФ-диапазонах используются фокусирующие элементы для создания пространственных фильтров, к-рые осуществляют эфф. и разнообразное управление пространственным спектром излучения. В рентг. и др. КВ-диапазонах фокусирующие линзы и зеркала отсутствуют, для выделения узкого коллими-рованного пучка в этих диапазонах применяются наборы последовательно установленных экранов с расположенными на одной линии отверстиями в них.

Чаще всего П. ф. сводится к преобразованию фурье-спектра двумерного распределения поля по сечению светового пучка. Кроме разложения волны в фурье-спектр применяются и иные виды разложений (напр., с помощью преобразования Френеля), но значительно реже.

Фурье-фильтрация используется во многих традиц. методах исследования объектов, непосредств. наблюдение к-рых по тем или иным причинам невозможно или затруднено. Стандартная схема оптич. систем с фурье-фильтрацией приведена на рис. Близкий к параллельному пучок света от лазера либо от иного малого источника света 1, помещённого в фокальной плоскости коллимирующей линзы 2, проходит через исследуемый объект 3 и попадает в фурье-фильтр, состоящий из двух положительных софокусных линз 4 и 6 и расположенного в их общей фокальной плоскости фазово-ампли-тудного транспаранта 5. В фокальной плоскости линзы 4 формируется фурье-образ распределения поля перед

4016-42.jpg

Схема пространственной фильтрации: 1- источник света; 2- коллимирующая линза; 3- исследуемый объект; 4 и 6 - софокусные линзы; 5 - транспарант; 7- плоскость изображений объекта.

этой линзой (см. Матричные методы в оптике). Транспарант осуществляет необходимое воздействие на спектр, линза 6- обратное преобразование Фурье. Перевёрнутое изображение объекта находится в плоскости 7 на расстоянии 4f от него, где f - фокусное расстояние линз 4, 6 (для простоты считаем их идентичными).

Если объект является самосветящимся (плазма, продукты взрыва) и его зондаж осуществляется с помощью излучения источника 1, то для уменьшения засветки изображения собств. светом объекта используют транспарант в виде непрозрачного экрана с отверстием на оси, пропускающим весь поток зондирующего излучения. Для наблюдения мелких рассеивающих свет частиц и оптич. неоднородностей в прозрачных средах используют т. н. теневые методы, при к-рых перекрывают центр. часть сечения фокальной плоскости. В результате до системы регистрации доходит лишь рассеянный свет и распределение освещённости в плоскости 7 соответствует картине распределения неоднородностей (источников светорассеяния) в плоскости объекта.

Намного большая чувствительность к малым фазовым возмущениям достигается с помощью метода фазового контраста (метода Цернике). Прозрачный объект, являющийся источником возмущений, освещается идеальной плоской волной; после его прохождения распределение комплексной амплитуды волны приобретает вид 4016-43.jpgгде f - зависящие от поперечных координат фазовые отклонения, к-рые и подлежат регистрации. Транспарант представляет собой прозрачную пластинку с таким утолщением (либо выемкой) в малой при-осевой зоне, что между светом, проходящим через эту зону и через остальную часть сечения, создаётся разность хода l/4.

При малых фазовых отклонениях f величина 4016-44.jpg1+if; первому члену разложения соответствует плоская волна и=const), фокусируемая линзой в центр. часть транспаранта, второму - рассеянный свет, проходящий мимо центр. зоны. Введение фазового сдвига между этими компонентами приводит к тому, что после фильтра 4016-46.jpg if = 1 - f, |u2|4016-47.jpg(1 - f)24016-48.jpg1 - 2f. T. о., фазовые искажения превращаются в вариации интенсивности, причём в отличие от теневых методов реакция здесь является линейной.

Если, оставив транспарант там же, поместить в плоскость 7 плоское зеркало, свет на обратном пути будет подвергаться аналогичному преобразованию и при подходе к объектной плоскости окажется, что и4016-49.jpg1 +4016-50.jpg if=1-if4016-52.jpge-if, т. е. реализуется обращение волнового фронта.

П. f. применяется также для улучшения качества изображений, распознавания образов, осуществления их сортировки и т. п. Напр., используя транспарант в виде непрозрачного экрана с щелью, можно избавиться от полос на изображении, вызванных строчной развёрткой; частично или полностью подавив низкие пространственные частоты, можно осуществить "оконтури-вание" изображений. Реализуемы фильтры, резко снижающие дефекты изображения, вызванные расфокусировкой при фотографировании; фильтры, отмечающие яркими точками в плоскости изображений местоположение к.-л. заданной буквы в служащем объектом напечатанном тексте, и т. д. Следует, однако, иметь в виду, что распознавание образов резко затрудняется, если неизвестны заранее масштабы и ориентировка изображений соответствующих объектов.

При высококогерентных источниках света успешно используются эфф. фильтры самого разного назначения, изготовленные на основе методов голографии (см. Голо-графическое распознавание образов). Можно создать фильтры, воздействующие и на амплитуду, и на фазу отд. фурье-компонент с участием голограмм, осуществляющих лишь амплитудную модуляцию падающего на них света (метод Люгта).

Реально производимая П. ф. нередко заменяется эквивалентной ей матем. обработкой результатов измерений световых полей (при необходимости - с воссозданием рассчитанных откорректиров. изображений).

Лит.: Гудмен Дж., Введение в фурье-оптику, пер. с англ., М., 1970; Передача и обработка информации топографическими методами, М., 1978; Ю у Ф. Т. С., Введение в теорию дифракции, обработку информации и голографию, пер. с англ., М., 1979. Ю. А. Ананьев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ" в других словарях:

  • пространственная фильтрация — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN spatial filtering …   Справочник технического переводчика

  • ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ЧАСТОТА — аналог обычной частоты при задании физ. величины в виде ф ции не времени, а координаты; имеет размерность см 1. Понятие П. ч. очень часто используется в оптике для оценки способности систем оптич. информации передавать информацию об объекте. Для… …   Физическая энциклопедия

  • Дифракция волн — (лат. diffractus  буквально разломанный, переломанный)  явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами… …   Википедия

  • ОДМ 218.5.005-2010: Классификация, термины, определения геосинтетических материалов применительно к дорожному хозяйству — Терминология ОДМ 218.5.005 2010: Классификация, термины, определения геосинтетических материалов применительно к дорожному хозяйству: 2.2.1 армирование (reinforcement): Усиление дорожных конструкций и материалов с целью улучшения их механических… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Почва — У этого термина существуют и другие значения, см. Почва (значения). Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область …   Википедия

  • СП 34.13330.2012: Автомобильные дороги — Терминология СП 34.13330.2012: Автомобильные дороги: 3.1 автомагистраль : Автомобильная дорога, предназначенная только для скоростного автомобильного движения, имеющая раздельные проезжие части в обоих направлениях, пересекающая другие… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 55028-2012: Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства. Классификация, термины и определения — Терминология ГОСТ Р 55028 2012: Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства. Классификация, термины и определения оригинал документа: 2.2.1 армирование: Усиление дорожных конструкций и… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ВВЭР-1000 — Монтаж корпуса реактора ВВЭР 1000 на Балаковской АЭС Тип реактора водо водяной …   Википедия

  • Земля (геология) — Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область, Россия Почва  поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную, гетерогенную, открытую, четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная… …   Википедия

  • Почвообразование — Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область, Россия Почва  поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную, гетерогенную, открытую, четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная… …   Википедия

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»