Главная > Оптика > Введение в когерентную оптику и голографию
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

7. Оптическая фильтрация с помощью голограммы согласованного фильтра

Пример оптической корреляционной фильтрации показан на рис. 13, а схема используемого устройства — на рис. 14 и 15. Тространственная фильтрация в оптике впервые была описана в работах [1, 2]. Позднее стало очевидно, что главную проб? лему пространственной фильтрации, которая сводится к изготовлению комплексного фильтра, можно решить путем голографической регистрации фильтра, т. е. на основе принципов голографии, впервые описанных Габором [6] в 1948 г. (метод восстановления волнового фронта).

Качественное описание и история оптической фильтрации были даны в разд. 3, где было отмечено, что схема корреляционной фильтрации, широко используемая в настоящее время (см. рис. 14 и 15), базируется на работах Марешаля, Кроса и О'Нейла, на работе Катрона и других авторов, а также на ключевой статье Ван дер Люгта [7]. Следует также отметить, что в общем случае оптическая фильтрация, понимаемая в смысле сложения или вычитания произвольных частей изображения, может потребовать введения принципа синтеза изображений, описанного впервые Габором, Строуком и др. [5] (разд. 9), либо метода оптической компенсации (разд. 4 гл. 6), подобного тому, который был впервые описан Строуком, Рестриком и др. [11] также в 1965 г.

Изложим теперь основные принципы оптической корреляционной фильтрации с помощью согласованного фильтра.

Система, приведенная на рис. 14 и 15, относится к когерентным системам. Предмет О, расположенный в плоскости изображается оптически на плоскости без изменения масштаба. Если в плоскости поместить соответствующий пространственный фильтр, то можно селективно отфильтровать любые пространственные частоты изображения О, подобно тому, как это осуществляется в системах радиосвязи.

Поскольку весь процесс в пространстве между должен происходить в когерентном свете, то пространственный фильтр должен быть комплексным (амплитудно-фазовым) фильтром.

Рассмотрим в качестве примера операции фильтрации (см. рис. 13) задачу поиска слова «CHRIST» на одной из страниц книги.

Поскольку процесс корреляционной фильтрации сводится в основном к операции корреляции между неизвестным или же

(кликните для просмотра скана)

Рис. 14. Корреляционная фильтрация (разд. 7).

желаемым словом (в данном случае «CHRIST») и остальными словами на этой странице, то на выходном изображении оптического коррелятора появятся всплески яркости в местах, где значение такой корреляции достигает максимума. Положение слова «CHRIST» отмечено ярким пятном света, соответствующим свертке

которая показана на рис. 15, где

— комплексный фильтр слова «CHRIST» в координатах определенных на стр. 47 [выражение (6а) гл. 31].

Кроме максимума корреляции слова «CHRIST» с соответствующим словом «CHRIST» на исследуемой странице, корреляционная фильтрация также дает графический ответ на вопрос о степени корреляции «неизвестного» слова «CHRIST» с другими словами текста. Например (см. рис. 13), видно, что имеется определенная корреляция слова «CHRIST» со словом что и следует ожидать, а также слова «CHRIST» со словом Однако, кроме этого, имеется заметная корреляция со словами

Фотография на рис. 13 поясняет три основные ступени процесса фильтрации при когерентном освещении. На рис. 13, а показан диапозитив, на котором необходимо определить положение слова «CHRIST». На рис. 13,б дан «фильтр», полученный путем регистрации на когерентном фоне дифракционной картины

Рис. 15. Корреляционная фильтрация (разд. 7),

слова «CHRIST» по схеме преобразования Фурье (рис. 16). Легко убедиться в том, что комплексный фильтр аналогичен голограмме Фурье. На рис. 13, в показано восстановленное по фурье-образу изображение слова «CHRIST», полученное в фокалькой плоскости линзы, при освещении фильтра коллимированным светом.

Рис. 16. Схема голографии Фурье для получения комплексно-сопряженного фильтра

На рис. 13, д показано отфильтрованное изображение и изображение нулевого порядка (рис. 13, г), полученные на выходной плоскости.

Все эти эксперименты выполнены на пленке Polaroid P/N. Среди многих применений только что описанной корреляционной фильтрации особенно привлекают возможности автоматического чтения и автоматизации библиотечного дела.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление