Метод голографического построения изображения неоднородностей плотности вещества полупрозрачной среды с использованием плоскопараллельного лазерного излучения / Method of Holographic Imaging of Semitransparent Media Inhomogeneities with a Planar Laser Radiation

Хунцикер П. / Hunziker, P.
Базельский университетский госпиталь / University of Basel; University Hospital of Basel
Кравченко В. Ф. / Kravchenko, V. F.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН; Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана / Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS; Scientific and Technological Centre of Unique Instrumentation of RAS; Bauman Moscow State Technical University
Морозов А. В. / Morozov, A.V.
HighDim GmbH / HighDim GmbH
Волосюк Е. В. / Volosyuk, E.V.
Базельский университетский госпиталь / University Hospital of Basel
Волосюк В. К. / Volosyuk, V.K.
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Э. Жуковского «Харьковский авиационный институт» / National Aerospace University
Жила С. С. / Zhyla, S. S.
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Э. Жуковского «Харьковский авиационный институт» / National Aerospace University
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1701-034049

Хунцикер П., Кравченко В. Ф., Морозов А. В., Волосюк Е. В., Волосюк В. К., Жила С. С. Метод голографического построения изображения неоднородностей плотности вещества полупрозрачной среды с использованием плоскопараллельного лазерного излучения // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 1(23). С. 34–49.
Hunziker, P., Kravchenko, V. F., Morozov, A.V., Volosyuk, E.V., Volosyuk, V.K., Zhyla, S. S. Method of Holographic Imaging of Semitransparent Media Inhomogeneities with a Planar Laser Radiation // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 1(23). P. 34–49.

Аннотация: Дано теоретико-вероятностное обоснование нового томографического метода когерентного сверхширокополосного зондирования полупрозрачного вещества с целью построения объемного изображения его внутренней структуры. Метод основан на облучении исследуемой среды плоским лучом, его спектральном анализе, голографическом сравнении пространственных спектров рассеянного и опорного сигналов и последующим восстановлении объемного изображения методами томографии. Впервые обоснована стохастическая модель изображения в когерентной трактовке после переноса спектра излучения с высокочастотной области в низкочастотную область пространственных частот на поверхность области его регистрации. Рассчитаны статистические характеристики высокочастотных сигналов в непосредственной близости к поверхности устройства регистрации изображения. Дано статистическое описание изображения, восстановленного из спектральных данных, полученных на выходе регистрирующего устройства. Исследованы корреляционные характеристики спекл-структуры восстановленного изображения. Выполнены расчеты и исследования аппаратной функции системы, реализующей предложенный метод.

Abstract: The paper presents the theoretical and probabilistic foundation for a new technique of coherent ultra-wideband sensing for three-dimensional tomographic imaging of the internal structure of semitransparent media. Imaging involves test media illumination with a planar collimated beam, its spectral decomposition, holographic processing of spatial spectra of reference and scattered signals, followed by reconstruction of a volumetric image using tomographic methods. For the first time, a stochastic model of the image has been proposed and is considered in terms of coherent signal processing when the radiation spectrum is shifted to the low-frequency band and projected on the image sensor. The statistical characteristics of the high-frequency signal in immediate vicinity of the image sensor surface have been determined. A statistical description of the image constructed from the spectral data obtained at the image sensor output is given. The correlation characteristics of the speckle structure of the reconstructed image have been investigated. The instrument function of the optical coherence tomography system implementing the proposed method has been derived and studied.

Ключевые слова: плоскопараллельное лазерное излучение, статистический анализ, спекл-структура изображения, optical coherent tomography, planar laser radiation, statistical analysis, плоскопараллельное лазерное излучение

Литература / References
  1. Hunziker P., Kravchenko V.F., Morozov A.V., Volo-syuk E.V., Volosyuk V.K., and Zhyla S.S. Holographic Imaging Of Inhomogeneous Semitransparent Media: Method Analysis // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 3. P. 78-91.
  2. Ko T.H., Adler D.C., Fujimoto J.G., Mamedov D., Prokhorov V., Shidlovski V., and Yakubovich S. Ultrahigh Resolution Optical Coherence Tomography Imaging with a Broadband Superluminescent Diode Light Source // Optics Express. 2004. Vol. 12(10). P. 2112-2119.
  3. Herman G., Natterer F. Mathematical Aspects of Computerized Tomograph / Moscow: “Mir” Publishing, 1990. [in Russian]
  4. Levin G.G., Vishnyakov G.N. Optical Tomography / Moscow: “Radio i Svyaz” Publishing, 1989. [in Russian]
  5. Volosyuk V.K., Kravchenko V.F. Statistical Theory of Radio-Engineering Systems of Remote Sensing and Radar / Moscow, Fizmatlit, 2008. [in Russian]
  6. Ishimaru A. Wave Propagation and Scattering in Random Media / IEEE Press-Oxford University Press Classic Reissue, Academic Press, San Diego, CA, 1997. Vols. 1 and 2.
  7. Rytov S.M., Kravtsov U.A., Tatarskiy V.I. Introduction to Statistical Radiophysics / Moscow, Nauka, 1978 (in Rus.). Vol. 1. [in Russian]
  8. Bakut P.A., Mandrosov V.I., Matveev I.N., and Usti-Nov N.D. Theory of Coherence Images / Moscow: “Radio i Svyaz” Publishing, 1987. [in Russian]
  9. Kravchenko V.F. Lectures on the Theory of Atomic Functions and Their Some Applications / Moscow, Radiotechnika, 2003. [in Russian]
  10. Kravchenko V.F., Rvachev V.L. Boolean Algebra, Atomic Functions and Wavelets in Physical Applications, Fizmatlit, Moscow (2006). [in Russian]
  11. Kravchenko V.F., Labun’ko O.S., Lerer A.M., and Sinyavsky G.P. Computing Methods in the Modern Radio Physics. Edited by V.F. Kravchenko. Moscow, Fizmatlit, 2009. [in Russian]
  12. Kravchenko V.F., Perez-Meana H.M., and Pono-Maryov V.I. Adaptive Digital Processing of Multidimentional Signals with Applications, Moscow, Fizmatlit. 2009.