Постобработка голограмм сфокусированного изображения в цифровой голографической интерферометрии
Савонин С.А., Рябухо П.В., Рябухо В.П.
Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского,
Институт проблем точной механики и управления РАН

 

DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-1-26-35

Аннотация:
Рассматриваются методы повышения контраста интерференционных картин в цифровой голографической интерферометрии посредством численной линейной фазовой модуляции и интерполяционной обработки цифровых голограмм сфокусированного изображения. Показано, что линейная фазовая модуляция голограммы приводит к смещению спектра пространственных частот объектного поля, а процедура ступенчатой интерполяции голограммы – к расширению окна пространственного спектра голограммы. В обоих случаях обеспечивается возможность выделения более широкого диапазона частот восстановленного объектного поля и, как следствие, существенное уменьшение размеров спеклов восстанавливаемого изображения объекта и увеличение контраста полос голографической интерферограммы. Эффективность методов показана на голографических интерферограммах упругого прогиба металлической мембраны, жёстко закреплённой по контуру.

Ключевые слова :
цифровая голография, интерферометрия, голограммы сфокусированного изображения, численная постобработка, методы интерполяции, контраст интерференционных полос, микродеформация.

Литература:

  1. Schnars, U. Digital Holography / U. Schnars, W. Juptner. – Berlin & Heidelberg: Springer, 2005. – 164 p.
  2. Kreis, T. Handbook of Holographic Interferometry: Optical and Digital Methods / T. Kreis. – Wiley, 2005. – 547 p.
  3. Оптическая голография / Ж. Априль, А. Арсено, Н. Баласубраманьян [и др.];под ред. Г. Колфилда. Пер. с англ. – М.: Мир, 1982. – Т. 1. – 376 с.
  4. Клименко, И.С. Голография сфокусированных изображений и спекл-интерферометрия / И.С. Клименко. – М.: Наука, 1985. – 224 с.
  5. Giancarlo, P. High-speed digital holographic interferometry for vibration measurement / P. Giancarlo, O. Wolfgang, M.E. Gusev // Applied Optics. – 2006. – Vol. 45, Issue 15. – P. 3456-3462.
  6. Алексеенко, И.В. Измерение вибраций металлического диска методом цифровой стробоскопической голографической интерферометрии сфокусированных изображений / И.В. Алексеенко, М.Е. Гусев // Автометрия. – 2008. – Т. 44, № 1. – С. 111-117.
  7. Гусев, М.Е. Методы цифровой голографической интерферометрии и их применение для измерения наноперемещений / М.Е. Гусев, А.А. Воронин, В.С. Гуревич, А.М. Исаев, И.В. Алексеенко, В.И. Редкоречев // Наносистемы: физика, химия, математика. – 2011. – Т. 2, № 1. – С. 23-39.
  8. Диков, О.В. Цифровая голографическая интерферометрия микросмещений объектов с рассеивающей поверхностью / О.В. Диков, С.А. Савонин, В.И. Качула, В.П. Рябухо // Компьютерная оптика. – 2012. – Т. 36, № 1. – С. 51-64.
  9. Anand,  A. Diffusivity studies of transparent liquid solutions by use of digital holographic interferometry / A. Anand, V.K. Chhaniwal, C.S. Narayanamurthy // Applied Optics. – 2006. – Vol. 45, Issue 5. – P. 904-909.
  10. Sheoran, G. Lensless Fourier transform digital holographic interferometer for diffusivity measurement of miscible transparent liquids / G. Sheoran, A. Anand, C. Shakher // Review of Scientific Instruments. – 2009. – Vol. 80. – P. 053106-1–053106-6.
  11. Абрамов, А.Ю. Исследование процессов взаимодиф­фу­зии в тонких прозрачных средах методами лазерной интерферометрии / А.Ю. Абрамов, О.В. Диков, В.П. Ря­бу­хо, А.Б. Шиповская // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 3. – С. 253-264.  
  12. Kreis, T. Digital holographic interference-phase measurement using the Fourier-transform method / T. Kreis // Journal of the Optical Society of America A. – 1986. – Vol. 3, Issue 6. – P. 847-855.
  13. Gonzalez, R.C. Digital Image Processing Using MATLAB / R.C. Gonzalez, R.E. Woods, S.L. Eddins. – 2nd edition. – Gatesmark Publishing, 2009. – 827 p.
  14. Parker, J.R. Algorithms for Image Processing and Computer Vision / J.R. Parker. – 2nd Edition. – Wiley, 2010. – 504 p.
  15. Jacquot, M. Sampling of two-dimensional images: prevention from spectrum overlap and ghost detection / M. Jacquot, P. Sandoz // Optical Engineering. – 2004. – Vol. 43, Issue 1. – P. 214-223.
  16. Грузман, И.С. Цифровая обработка изображений в информационных системах / И.С. Грузман, В.С. Киричук, В.П. Косых, Г.И. Перетягин, А.А. Спектор. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 352 c.
  17. Goodman, J.W. Speckle Phenomena in Optics: Theory and Applications / J.W. Goodman. – Greenwood Village: Roberts and Company Publishers, 2009. – 384 p.
  18. Островский, Ю.И. Голографическая интерферометрия / Ю.И. Островский, М.М. Бутусов, Г.В. Островская. – М.: Наука, 1977. – 336 с.
  19. Feuer, A. Sampling in Digital Signal Processing and Control / A. Feuer, G.C. Goodwin. – Springer, 1996. – 580 p.
  20. Смит, С. Цифровая обработка сигналов. Практическое руководство для инженеров и научных работников / С. Смит. – Додэка XXI, 2012. – 720 с.
  21. Котельников, В.А. О пропускной способности «эфира» и проволоки в электросвязи / В.А. Котельников // Успехи физических наук. – 2006. – Т. 49, № 7. – С. 762-770.
  22. Басараб, М.А. Цифровая обработка сигналов на основе теоремы Уиттекера-Котельникова-Шеннона / М.А. Басараб, Е.Г. Зелкин, В.Ф. Кравченко, В.П. Яковлев. – М.: Радиотехника, 2004. – 72 с.
  23. Половко, А.М. Интерполяция. Методы и компьютерные технологии их реализации / А.М. Половко, П.Н. Бутусов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 320 с.
  24. Prajapati, A. Evaluation of different image interpolation algorithms / A. Prajapati, S. Naik, S. Mehta // International Journal of Computer Applications. – 2012. – Vol. 58, Issue 12. – P. 6-12.
  25. Leclercq, M. Digital Fresnel holography beyond the Shannon limits / M. Leclercq, P. Picart // Optics Express. – 2012. – Vol. 20, Issue 16. – P. 18303-18312.
  26. Гребенюк, К.А. Восстановление изображения с цифровой Фурье-голограммы в условиях превышения частоты Найквиста / К.А. Гребенюк, А.А. Гребенюк, В.П. Ря­бу­хо // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2012. – № 2. – С. 24-28.
  27. Grebenyuk, K.A. Digital off-axis holography: reconstruction from undersampled pattern / K.A. Grebenyuk, A.A. Grebe­nyuk, V.P. Ryabukho // 3rd International Topical Meeting on Optical Sensing and Artificial Vision, AIP Conference Proceedings. – 2013. – Vol. 1537. – P. 102-106.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20