Laboratorium optycznego przetwarzania informacji i holografii

(1)

Laboratorium optycznego przetwarzania informacji i holografii

Katedra Optoelektroniki i Systemów

Elektronicznych, WETI, Politechnika Gdańska

Gdańsk 2006

Ćwiczenie 5. Optyczne przetwarzanie obrazu

(2)

Ćwiczenie 5. Optyczne przetwarzanie obrazu

Laboratorium optycznego przetwarzania informacji i holografii Strona | 2 Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych, WETI, Politechnika Gdańska

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z optycznym przetwarzaniem obrazu obiektu poprzez filtrację przestrzenną transformaty Fouriera obiektu.

2. Optyczne przetwarzanie obrazu

Optyczne przetwarzanie obrazu obiektu realizuje się w układzie filtru przestrzennego 4f z rys. 1.

Rys. 1. Filtr przestrzenny 4f

Proces przetwarzania obrazu polega na filtracji przestrzennej transformaty Fouriera funkcji obiektu. Aby usunąć z obrazu obiektu pewne jego elementy wystarczy w płaszczyźnie transformaty Fouriera zablokować częstotliwości przestrzenne widma naleŜącego do tych elementów obrazu.

Optyczne przetwarzanie obrazu jest procesem względnie łatwym w realizacji gdy w transformacie Fouriera obiektu potrafimy wyróŜnić te jej części, które naleŜą do niepoŜądanych elementów obrazu obiektu oraz gdy eliminowana część widma obiektu nie zawiera częstotliwości naleŜących równieŜ do innych poŜądanych elementów obrazu obiektu. Jeśli tak nie jest, to filtracja przestrzenna nie jest najlepszą metodą przetwarzania obrazu.

(3)

Tym niemniej, w wielu wypadkach, jak np. przetwarzanie fotografii półtonowej, usuwanie z fotografii róŜnego rodzaju regularnych linii itp., optyczne przetwarzanie obrazu poprzez filtrację przestrzenną stanowi atrakcyjne narzędzie współczesnej optyki stosowanej.

3. Zadania do wykonania

3.1. Elementy potrzebne do wykonania ćwiczenia.

Jako filtry naleŜy wykorzystać:

• przeźrocze nr 15 szczelina

• przeźrocze nr 23 szczelina z blokadą składowej stałej

• apertura kołowa

• diafragma

• filtry o róŜnych kształtach wycięte z tektury Jako obiekty naleŜy wykorzystać:

• przeźrocza nr 22, 24, 25, 26, 27

3.2. Filtracja przeźrocza nr 22.

Przeźrocze nr 22 przedstawia fotografię torów cząstek elementarnych w komorze jonizacyjnej. Część torów cząstek została odchylona od linii prostej, część torów cząstek pozostała liniami prostymi. NaleŜy za pomocą filtru dowolnie wybranego przez wykonującego ćwiczenie:

• odfiltrować tory prostoliniowe, pozostawiając zakrzywione,

• odfiltrować tory zakrzywione, pozostawiając tory liniowe.

Określić wpływ blokady częstotliwości zerowej na otrzymany obraz obiektu.

Przeźrocze nr 24 przedstawia półtonową fotografię Einsteina. Za pomocą filtracji wysokich częstotliwości transformaty, uzyskać obraz fotografii o płynnym przejściu między jasnymi i ciemnymi obszarami obrazu. Jako filtr moŜna uŜyć diafragmę lub aperturę kołową.

(4)

Przeźrocze nr 26 przedstawia szkic globusa z gęsto zakreskowanymi niektórymi obszarami. Identyfikując transformatę Fouriera przeźrocza naleŜy odfiltrować niektóre jej części i obserwować wpływ filtracji na obraz obiektu.

Przeźrocze nr 25 przedstawia dwie nałoŜone na siebie fotografie: męŜczyzny i kobiety.

Jedna z tych fotografii zmodulowana jest (wymnoŜona) układem równoległych linii poziomych, zaś druga fotografia zmodulowana jest układem równoległych linii pionowych. JeŜeli obydwa widma przechodzą do obrazu to widoczne są obie fotografie nałoŜone na siebie. NaleŜy odfiltrować fotografię męŜczyzny, pozostawiając fotografię kobiety i na odwrót: odfiltrować fotografię kobiety, pozostawiając fotografię męŜczyzny. Dobór odpowiedniego filtru przestrzennego pozostaje w gestii wykonującego ćwiczenie.

Odfiltrować poszczególne części obrazu przeźrocza nr 27 przedstawiającego strzałkę.

Oznaczenia elementów optycznych na rysunkach:

FP – filtr przestrzenny, Sk - soczewka kolimująca, E - ekran, O – obiekt (przeźrocze),

SF– soczewka realizująca transformatę Fouriera, So – soczewka realizująca obraz obiektu,

Sp – soczewka powiększająca obserwowany obraz.