Обработка изображений / Лаб 5 / Задания к Лаб. №5

Задания к лабораторной работе №5

5.1. Изучение метода дефокусировки

При дефокусировке фазовый контраст возникает благодаря тому, что обратное преобразование Фурье выполняется не полностью за счет того, что регистратор устанавливается не в плоскости изображения.

1.Соберите на компьютере двухлинзовую оптическую схему про- странственно-частотной фильтрации, состоящую из осветительного устройства, двух элементарных оптических каскадов (без фильтра) и регистратора. Задайте параметры оптической схемы так, чтобы линзы имели одинаковое фокусное расстояние, и система могла работать с изображениями размера (512 512) отсчетов.

2.Осуществите ввод изображения транспаранта типа портрет из файла.

3.Задайте изображение чисто фазовым с глубиной фазовой модуляции равной 0.3. Убедитесь, что если регистратор находится в плоскости изображения (расстояние перед регистратором равно 0), то контраст в получаемом изображении отсутствует.

4.Получите фазово-контрастные изображения этого фазового транспаранта при дефокусировках (расстояниях перед регистратором), соответственно равных: 0.1м; 0.5м; 1м; 5м; 10м. Вычислите контраст в получен-

каком-либо представительном сечении (там, где наибольшие изменения яркости) изображения. Постройте график зависимости контраста от величины дефокусировки. Оцените искажения в получаемых изображениях в зависимости от степени дефокусировки.

5. Проделайте пункты 3 - 4 для этого же изображения при глубине фазовой модуляции соответственно равной: 0.01; 0.05; 0.1; 0.5; 1; 2; 5.

5.2.Изучение метода Цернике

Вметоде Цернике фазовый контраст возникает благодаря тому, что в плоскости частот двойной оптической системы устанавливается фильтр, осуществляющий сдвиг фазы световой волны в области нулевых пространственных частот на / 2 .

1. Соберите на компьютере двухлинзовую оптическую схему про- странственно-частотной фильтрации, состоящую из осветительного устройства, двух элементарных оптических каскадов, фильтра и регистратора. Задайте параметры оптической схемы так, чтобы линзы имели одинаковое фо-

1

кусное расстояние, и система могла работать с изображениями размера (512 512) отсчетов.

2.Осуществите ввод изображения транспаранта типа портрет из файла.

3.Задайте изображение чисто фазовым с глубиной фазовой модуляции равной 0.3. Установите фильтр Цернике в плоскости пространственных частот, используя пункт «Аналитическое моделирование» и задавая амплитуду

фильтра постоянной, а фазу по формуле:

x, y / 2 , если x, y 0 и 0, в остальных случаях.

4.Получите фазово-контрастное изображение этого фазового транспаранта. Вычислите контраст в полученном изображении, исходя из ра-

венства: Imax Imin / Imax Imin , где Imax, Imin соответственно максимальное и минимальное значения яркости на каком-либо представительном сечении (там, где наибольшие изменения яркости) изображения.

5. Проделайте пункты 3 - 4 для этого же изображения при глубине фазовой модуляции соответственно равной: 0.01; 0.05; 0.1; 0.5; 1; 2; 5.

Постройте график зависимости контраста от глубины фазовой модуляции. Объясните искажения в получаемых изображениях в зависимости от глубины фазовой модуляции.

5.3. Изучение метода ножа Фуко

Вметоде ножа Фуко фазовый контраст возникает благодаря тому, что

вплоскости частот двойной оптической системы устанавливается фильтр, обрезающий половину спектра пространственных частот.

1. Соберите на компьютере двухлинзовую оптическую схему про- странственно-частотной фильтрации, состоящую из осветительного устройства, двух элементарных оптических каскадов, фильтра и регистратора. Задайте параметры оптической схемы так, чтобы линзы имели одинаковое фокусное расстояние, и система могла работать с изображениями размера (512 512) отсчетов.

2. Осуществите ввод изображения транспаранта типа портрет из файла. 3. Задайте изображение чисто фазовым с глубиной фазовой модуляции равной 0.3. Установите одномерный нож Фуко в плоскости пространственных частот, используя пункт «Аналитическое моделирование» и задавая фазу

фильтра постоянной, а амплитуду по формуле:

А x, y 1, если у 0 и 0, в остальных случаях.

2

мальное и минимальное значения яркости на каком-либо представительном сечении (там, где наибольшие изменения яркости) изображения.

5. Установите другие одномерные ножи Фуко в плоскости пространственных частот, используя пункт «Аналитическое моделирование» и задавая фазу фильтра постоянной, а амплитуду по формуле:

А x, y 1, если у n (где n последовательно принимает значения n 1, 2 , 8 ,15) и 0, в остальных случаях, получите фазово-контрастные изображения и вычислите их контраст. Объясните полученные результаты.

6. Проделайте пункты 3-5 для этого же изображения при глубине фазовой модуляции соответственно равной: 0.01; 0.05; 0.1; 0.5; 1; 2; 5.

Постройте график зависимости контраста от глубины фазовой модуляции. Объясните искажения в получаемых изображениях в зависимости от глубины фазовой модуляции.

5.4.Изучение метода фазового ножа

Вметоде фазового ножа контраст возникает благодаря тому, что в плоскости частот двойной оптической системы устанавливается фильтр, осуществляющий сдвиг по фазе на половины спектра пространственных частот.

1. Соберите на компьютере двухлинзовую оптическую схему про- странственно-частотной фильтрации, состоящую из осветительного устройства, двух элементарных оптических каскадов, фильтра и регистратора. Задайте параметры оптической схемы так, чтобы линзы имели одинаковое фокусное расстояние, и система могла работать с изображениями размера (512 512) отсчетов.

2. Осуществите ввод изображения транспаранта типа портрет из файла. 3. Задайте изображение чисто фазовым с глубиной фазовой модуляции равной 0.3. Установите одномерный фазовый нож в плоскости пространственных частот, используя пункт «Аналитическое моделирование» и задавая

амплитуду фильтра постоянной, а фазу по формуле:

x, y , если x 0 и 0, в остальных случаях.

Получите фазово-контрастное изображение этого фазового транс-

(там, где наибольшие изменения яркости) изображения.

3

5. Установите другие одномерные фазовые ножи в плоскости пространственных частот, используя пункт «Аналитическое моделирование» и задавая амплитуду фильтра постоянной, а амплитуду по формуле:

x, y , если x n (где n последовательно принимает значения n 1, 2 , 8 ,15) и 0, в остальных случаях, получите фазово-контрастные изображения и вычислите их контраст. Объясните полученные результаты.

6.Проделайте пункты 3-5 для этого же изображения при глубине фазовой модуляции соответственно равной: 0.01; 0.05; 0.1; 0.5; 1; 2; 5.

Постройте график зависимости контраста от глубины фазовой модуляции. Объясните искажения в получаемых изображениях в зависимости от глубины фазовой модуляции.

7.Подготовьте в виде документа Microsoft Word отчет по лабораторной работе, содержащий изложение всех результатов с краткими пояснениями, полученные фазово-контрастные изображения и их сечения.

4