DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-5-826-833


УДК004.94

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНО-ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИФРАКЦИОННО-РАЗМЫТЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ С КУСОЧНО-ЛИНЕЙНЫМ КОНТУРОМ ГРАНИЦЫ



Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Иночкин Ф.М., Белашенков Н.Р. Вычислительно-эффективный метод численного моделирования дифракционно-размытых изображений объектов с кусочно-линейным контуром границы // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 5. С. 826–833. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-5-826-833

Аннотация
Предмет исследования. Исследована задача численного моделирования изображений объектов с заданным контуром границы с учетом дифракционного размытия изображения оптической системой и его пространственной дискретизации фотоприемником. Предложено вычислительно-эффективное решение в условиях допущения об аппроксимации контура границы множеством прямых отрезков. Метод. Для решения задачи предложен метод, основанный на аналитическом численном расчете фурье-образа оптического изображения многоугольника, ограничивающего объект. Полоса частот для расчета определяется дифракционным пределом оптической системы и частотными характеристиками текстуры объекта и фона. Основной результат. Предлагаемое техническое решение позволило на 2–3 порядка снизить время моделирования по сравнению с субпиксельным моделированием в пространственной области при шаге субпиксельной дискретизации 10–2 пикселя. Вычислительная сложность предлагаемого решения не зависит от субпиксельной точности воспроизведения геометрии моделируемого объекта. Практическая значимость. Предложенный метод может быть использован для решения обратных задач в области оптического измерения геометрии объектов и исследования работы алгоритмов обработки изображений с ошибкой воспроизведения геометрических параметров порядка 10–1–10–4 пикселя.

Ключевые слова: моделирование изображений, расчет фурье-образа, субпиксельная оценка положения границы, метод центра тяжести, дифракционный предел, параллельные вычисления

Благодарности. Работа выполнена в Университете ИТМО в рамках реализации проекта 074-11-2018-004 при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.

Список литературы
  1. Trujillo-Pino A., Krissian K., Aleman-Flores M., Santana-Cedres D. Accurate subpixel edge location based on partial area effect // Image and Vision Computing. 2013. V. 31. N 1.
    P. 72–90. doi: 10.1016/j.imavis.2012.10.005
  2. Bouchara F., Ramdani S. Subpixel edge refinement using deformable models // Journal of the Optical Society of America A. 2009. V. 26. N 4. P. 820–832. doi: 10.1364/josaa.26.000820
  3. Mizotin M.M. Subpixel edge detection in the problem of determining the surface tension from an axisymmetric drop profile // Computational Mathematics and Modeling. 2014. V. 25. N 3. P. 365–380. doi: 10.1007/s10598-014-9233-2
  4. Королев А.Н., Гарцуев А.И., Полищук Г.С., Трегуб В.П. Метрологические исследования и выбор формы оптической марки в цифровых измерительных системах // Оптический журнал. 2010. T. 77. № 6. C. 25–27.
  5. Королев А.Н., Лукин А.Я., Полищук Г.С. Новая концепция измерения угла. Модельные и экспериментальные исследования // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 6. С. 52–58.
  6. Goodman J.W.Introduction to Fourier Optics. McGraw-Hill,2005. 491 p.
  7. de Berg M., van Kreveld M., Overmars M., Schwarzkopf O. Computational Geometry. Algorithms and Application. 2nd ed. Springer-Verlag, 2000. 367 p.
  8. Gustafsson M.G.L. Surpassing the lateral resolution limit by a factor of two using structured illumination microscopy // Journal of Microscopy. 2000. V. 198. N 2. P. 82–87. doi: 10.1046/j.1365-2818.2000.00710.x
  9. Иночкин Ф.М., Круглов С.К., Бронштейн И.Г. Преодоление дифракционного предела при оптических измерениях границ объектов // Информационно-управляющие системы. 2018. № 1. С. 96–105. doi: 10.15217/issn1684-8853.2018.1.96
  10. Fabijansk A. Gaussian-based approach to subpixel detection of blurred and unsharp edges // Proc. 2014 Federated Conference on Computer Science and Information Systems. Warsaw, 2014. P. 641–650. doi: 10.15439/2014f136


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2018 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика