Голографический способ вычитания изображений

где 10561272. Способ по и. 1 о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что угол между опорной и предметной волнами изменяютна величину, соответствующую требуемой апертуре восстанавливающего пучка и опоецеляемую формулой ДЧ = агсз 1 п(Л/2 А),с" - изменение угла между опорной и предметной волнами;А - длина волны;,4 - диаметр апертуры восстанавливающего пучка.1Изобретение относится к оптической обработке информации голографическими методами, в частности к мето-.дам выявления разницы между двумяизображениями .объектов, имеющих одинаковые участки выявления изменений,происходящих с объектом или нарушений структуры его поверхности в промежутке времени между двумя экспозициями (вычитание изображений),19Известен способ определения разницы между двумя изображениями, включающий последовательную регистрациюв диффузно-рассеянном когерентном излучении на одну регистрйрующую средудвух изображений сравниваемых объек"тов, введение фазового сдвига передвторой экспозицией путем поперечногосдвига диффузора, восстановление раз" .ностного изображения путем освещения 20полученной фотопластинки параллель"ным пучком когерентного излучения,фильтрацию разностного изображенияпосредством помещения в фурье-плоскости оптической системы щели, сов- .25падающей с темной полосой сформированной интерферограммы и формироВаниена экране разностного изображения 1.1 1,Однако применение операции фильтрации, осуществляемой в минимуме диф- ЗОФузно рассеянного интерференционногополя, приводит к формированию разностного изображения с низким уровнемосвещенности и, следовательно, с боль.шой чувствительностью к помехам(низ- З 5кой помехоустойчивостью) .Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является голографический способ вычитания изображений, включающий последовательнуюрегистрацию в диффузно рассеянномкогерентном излучении на одну регистрирующую среду двух Фурье-голограмм .сравниваемых объектов,. введение фазового сдвиГа перед второй экспози 3цией, восстановление разностного изображения и обратное Фурье-преобразование восстановленного поля, Фазовый сдвиг вводигся помещением в канал опорного пучка полуволновой фазовой пластинки. Для точного получения фазового сдвига величиной 3 в плоскость объекта помещают вспомогательный точечныйисточник и, наблюдая в плоскости регистрации за картиной интерференции между вспомогательной и опорной волнами, юстируют положение полуволновой фазовой пластинки. Затем убирают вспомогательный точечный источник, помещают на его место сравниваемый объект и производят вторую экспозицию. При освещении голограммы широким восстанавливающим пучком, волны, соответствующие одинаковым участкам сравниваемых объектов, приходят в плоскость изображения в противофазе и поэтому гасятся, а волна, соответствующая разнице между объектами, формирует разностное изображение Г 2 3Однако известный способ вычитания изображений обладает низкой помеха". устойчивостью, что объясняется прак-, тической невозможностью реализации получения точного фазового сдвига по всей площади голограммы, а это приводит к появлению помех при Формировании разностного изображения, Кроме того, необходимость применения вспомогательного точечного источника и прецизионной юстировки полуволновой фазовой пластинки делает способ, сложным и технически трудно реализуемым.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости способа, а также его упрощение и увеличение уровня освещенности разностного изображения.Поставленная цель достигается тем, что в голографическом способе вычи3 105 тания иэображений, включающем последовательную регистрацию в диффузно рассеянном когерентном излучении на одну регистрирующую среду двух фурье- голограмм сравниваемых объектов, вве дение фазового сдвига перед второй экспозицией, восстановление разностного изображения и обратное фурье- преобразование восстановленного поля, необходимый фазовый сдвиг вводят путем изменения"угла между предметной и опорной волнами, а восстановление осуществляют пучком монохроматического излучения ограниченной апертуры в пределах области голограммы, соответствующей минимуму интерференционной картины в разностном изображении.Кроме того, угол между опорной и предметной волнами изменяют на величину, соответствующую требуемой апертуре восстанавливающего пучка и определяемую формулойдЧ = агсз 1 п.(Л/24)где ЮЮ- изменение угла .между опорной и предметной волнами;Л - длина волны;4 " диаметр апертуры восстанавливающего пучка.Период полос д на интерферограмме., образующейся в результате голографической регистрации двух волновых фронтов на двухкратно экспонированной голограмме, связан с,изменением угла между опорной и пред" Г .метной волнами д"У между экспозиция,ми простым соотношениемд"Ч= агсзюпР/д)Ш где 3 - длина волны используемогоизлучения.Для заданной. апертуры восстанавливаю щего пучка всегда можно определить 40 необходимое изменение угла дЧ, Например, если для восстановления разностного изображения используется ограниченная апертура диаметром 0,25 см и период полос д, следовательно, должен 45 быть порядка 0,5 см, то необходимое изменение угла сй между опорной и предметной волнами определяется из Формулы (1), как 1,2 10 4 рад, что хорошо подтверждается экспериментально.При реализации предлагаемого голографического способа вычитания изоб". ражений может быть достигнута высо" кая помехоустойчивость, заключающая ся в том, что неточность изменения угла между опорной и предметной волнами практически не сказывается на 6127 4результатах вычитания, и при необходимости легко компенсируется соответствующим изменением диаметра апертуры восстанавливающего пучка.Интерференционные полосы, которыевосстанавливаются в плоскости голограммы и соответствуют изменению угла между опорной и предметной волнамимежду экспозициями, носят синусоидальный характер, Поэтому, разностноеизображение восстанавливается наиболее точно, если диаметр апертуры восстанавливающего пучка равен ширинетемной полосы интерферограммы. Когдадиаметр апертуры превосходит это значение, в восстановленном разностномизображении возникают помехи, представляющие собой изображения объектов, присутствовавших как при первой,так и при второй экспозициях. Поэтому уменьшение диаметра апертуры вос.станавливающего пучка до 0,1 д (дпериод полос интерферограммы) позволяет еще снизить уровень помех всравнении со случаем, когда апертураравняется 0,5 д .Кроме того, данный способ не трубует прецизионнойюстировки и тщательного контроля параметров интерФеренционной картины, что делает егопростым и технически легко реализуемым,Голографический способ вычитанияизображений позволяет достигнуть высокого уровня освещенности разностного изображения, что обусловленовозможностью сосредоточения всейэнергии восстанавливающего пучка в пределах области голограммы, соответствующей минимуму интерференционной картины, т,е, применением неразведенного лазерного пучка. Ослабление восстанавливающего пучка структурой голограммы можно свести к минимуму, выполняя голограмму фазовой (отбеленной). Все это также приводит к значительному превышению уровня освещенности разностного изображения над уровнем помех, а следовательно, к увеличению помехоустойчивости по сравнению с известным способом.Чтобы аналитическИ продемонстрировать принцип голографического спо;соба вычитания изображений, запишемчасть коэффициента пропускания двукратно экспонированной фурье-голограммы, ответственную за формировайие одного из сопряженных изображений,. ,Дух координата в плоскостиголограммы;Л - длина волны используемого излучения;т - фокусное расстояниеиспользуемой оптическойсистемы;Т 1 Я) и Т 2 - фурье-образы первогои второго объектов сфункциями пропускания(отражения) С.,(х) ий(х) во входной плоскости соотретственнох - координата во входной2 Оплоскости;- угол между опорной ипредметной волнами;изменение этого угла перед второй экспозицией. ": Введем обозначениег 9(Х) = Й (Х) " Й.Х) 2где йо(х) соответствует разнице меж"ду объектами,тогда (2) можно записать в видеф: Т фф+ехр 2 е, 2 Дехр(3) восстанавливающей волной с еди ничной амплитудой)ДАХР 2 ум. 1 ои получим волну в плоскости голограммы.К%)Т)%) 1 ер (2 Зт е )+ ее Т ехр(2 у1,Если центр восстанавливающего пучка в плоскости голограммы приходится на координату ,.ф (2 п+1)з 1 по 9/2 Л(п = = 0,1;+2), то выражение в квадратнйх скобках в (3) обращается в ноль, и в плоскости голограммы вос ,станавливается волновое поле(1(Р - т., (5) :которое после обратного фурье-преобразования соответствует разностномуизображению в плоскости хО(х) = С (х)На Фиг, 1 изображейо устройстводля регистрации двухкратно экспонированных фурье-голограмм в соответствии с предлагаемым способом; наФиг. 2 - устройство для восстановления разностного изображения.Устройство для регистрации (фиг,1)содержит источник 1 света (лазерЛГ), затвор 2, телескопическуюсистему 3, полупроизрачное зеркало 4и глухое зеркало 5, установленное на,поворотном устройстве с угломернымотсчетом, диффузор 6, объект (транспарант) 7, оптическую систему 8(ирисовая.диафрагма) 11, двукратноэкспонированная фурье-голограмма 12,оптическая система 13 (объектив "Индустар") и экран 14,Устройство работает следующим образом,Пучок света от источника 1 расширяется телескопической системой 3и падает на полупрозрачное зеркало 4 .Отраженный пучок попадает на зеркало 5 и найравляется на регистрирующуюсреду 9 (опорный пучок), Прошедшийчерез зеркало 4 свет освещает черездиффузор 6 объект 7 и оптическая сисетема 8 формирует в плоскости регистрирующей среды 9 фурье-образ объектного поля. С помощью затвора .2 проводят первую экспозицию, Затем объект7 заменяется на вычитаемый, имеющийодинаковые с ним участки, После этого осуществляют поворот .зеркала.5 навеличину, которая приводит к образованию полос с периодом, соответствующим удвоенному диаметру апертурыдиафрагмы 11, Эта величина определяется из формулы (1). После проведениявторой экспозиции с помощью затвора2 производят Фотохимическую обработ"ку фотопластинки, включающую отбеливание. Затем фурье-голограмму 12освещают источником 10 света, пучок,которого ограничивают диафрагмой 11,причем центр освещающего пучка наголограмме совмещается с областью,соответствующей локализации центратемной полосы интерференционной кар1056127 оставитель Аджаловехред В.ДалекорейКорректор Р. Макаренко Редактор Н, Рогулич Тираж 473 ВНИИПИ Государст по делам изобр 3035, Москва, Ж"3аз 9301/3 Подписномитета СССРткрытий ногоний д. 4/5 кая Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,7тины. Оптическая система 13 осуществляет обратное фурье-преобразование восстановленного поля и строит раз- . ностное изображение на экране 14. 5Использование предлагаемого голо" графического способа вычитания изображений обеспечивает по сравнению с известным более высокие помехоустой" чивость и.уровень яркости раэностного 10 изображения за счет введения фазового сдвига путем изменения угла между опорной и предметной волнами на этапе регистрации и осуществления восстановления пучком монохроматическогоизлучения ограниченной апертуры впределах минимума интерференционнойкартины. Это позволяет говорить овозросшей эффективности голографического способа вычитания иэображенияпо сравнению с известным. Кроме того,возможность использования восстанавливающего пучка. ограниченной апертуры(неразведенного лазерного пучка) приводит к повышению уровня освещеннос"ти разностного изображения, что говорит о существенных энергетическихпреимуществах предлагаемого способа.