Голография - это получение изображения исследуемого объекта с помощью восстановления волнового фронта. Г олографический опыт является тонким физическим экспериментом, требующим уникального оборудования и большого мастерства от экспериментаторов - слишком много факторов влияют на ход процесса получения голограммы и в конечном счете на ее качество. Тут и неравномерность лучистого потока лазеров, фазовые неоднородности деталей оптической системы, дефекты фотослоя, а также вибрации установки. Все это приводит к снижению разрешающей способности голограммы. Безвозвратно теряется часть информации и надежда на получение высококачественного восстановленного изображения. В то же время практика научных исследований показывает, что в тех случаях, когда сложность и взаимосвязь физических процессов не позволяют в чистом виде анализировать протекание одного из них, можно с успехом использовать математическое моделирование, при котором за счет разумного абстрагирования от несуществующих факторов удается выделить нужный процесс и проследить его ход. Такое математическое моделирование физической голограммы обеспечивает цифровая голография.
Сохранение воспроизводимой информации о фазе является уникальной особенностью голографического процесса. В противоположность этому фотография может сохранить только пространственное распределение интенсивности света в предметной сцене (объекте): с помощью линз фотоаппарата оно воспроизводится в сфокусированном изображении и записывается на плоскость фотоснимка. Однако интенсивность представляет собой величину, усредненную по всем фазам световой волны, и поэтому не содержит информации о фазе волны, идущей от объекта. В голографическом методе информация об амплитуде и фазе несфокусированной волны, идущей от объекта, кодируется с помощью опорной волны еще до регистрации.
На данный момент голография имеет широкое научное и практическое применение в различных областях, например, для исследования гидрометеорологических процессов [1], для тестирования микролинз [2, 3] или для изучения частиц, в том числе планктонных видов в их среде обитания при помощи подводных голографических камер [4]. Непосредственно так же с помощью цифровой голографии регистрируются интегральные характеристики оптических материалов и сред [5, 6].
Несмотря на ряд преимуществ использования методов цифровой голографии для решения подобных задач, при восстановлении в изображениях частиц присутствуют шумы, снижающие качество восстановленных изображений. Существует различные методы подавления шумов [7] в восстановленных из цифровых голограмм изображений. В данной работе исследуется пространственно-частотный метод [7-10].
Целью данного исследования является определение границ области применения методов пространственной фильтрации в цифровой голографии.
Исходя из цели работы, поставлены следующие задачи:
1. анализ научной литературы по теме исследования;
2. проведение численных экспериментов на модельных объектах в целях исследования методов пространственной фильтрации;
3. определение границ области применения методов пространственной фильтрации;
4. систематизация результатов научных исследований и подготовка текста бакалаврской работы.
В ходе работы была установлена зависимость критериев качества от расстояния между тест-объектом и плоскостью регистрации.
Анализ графиков зависимости значений граничного перепада и граничного контраста изображения тест-объекта до и после применения пространственно-частотного метода от расстояния между объектом и плоскостью регистрации показал, что для оценки границы применения пространственно-частотного метода необходимо использовать два критерия совместно: граничный перепад и граничный контраст.
Проведенные в настоящей работе исследования зависимости граничного контраста и граничного перепада восстановленного действительного изображения тест-объектов от расстояния между объектом и плоскостью регистрации позволили сделать вывод о том, что пространственно -частотный метод необходимо применять на расстояниях много больших размера тест - объектов.
