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

Иночкин Федор Михайлович, Белашенков Николай Романович

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

2018 , ТОМ 18, НОМЕР 5 ( сентябрь-октябрь )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

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

УДК 004.94

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

Иночкин Ф.М., Белашенков Н.Р.

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

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
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
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
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.
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.
Goodman J.W.Introduction to Fourier Optics. McGraw-Hill,2005. 491 p.
de Berg M., van Kreveld M., Overmars M., Schwarzkopf O. Computational Geometry. Algorithms and Application. 2^nd ed. Springer-Verlag, 2000. 367 p.
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
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
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

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License