Том 35, номер 12, статья № 2

Аннотация:

Основываясь на известных выражениях, применяемых к дифракционно-ограниченным оптическим системам, приведены оценки и предложен способ определения погрешности измерения продольных координат частиц по изображениям, восстановленным из цифровых голограмм. Определен поправочный коэффициент для визуальной фокусировки при различных удалениях регистрируемой частицы от плоскости КМОП-матрицы. Приведены экспериментальные результаты апробации способа. Показано, что погрешность автоматической цифровой фокусировки может быть уменьшена путем одновременного применения фокусировочных кривых для нескольких показателей качества и оптимизации области изображения для их построения.

Ключевые слова:

цифровая голография частиц, восстановленные изображения частиц, продольные координаты частиц, погрешность, дифракционно-ограниченные системы

Список литературы:

1. Dyomin V.V., Gribenyukov A.I., Davydova A.S., Zinoviev M.M., Olshukov A.S., Podzyvalov S.N., Polovtsev I.G., Yudin N.N. Holography of particles for diagnostics tasks [Invited] // Appl. Opt. 2019. V. 58, N 34. P. G300–G309.
2. Yu F.T.S. An Introduction to Diffraction, Information Processing, and Holography. Cambridge: MIT Press, 1973. 427 р.
3. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1973. 521 р.
4. Dyomin V.V., Gribenyukov A.I., Podzyvalov S.N., Yudin N.N., Zinoviev M.M., Polovtsev I.G., Davydova A.Yu., Olshukov A.S. Application of infrared digital holography for characterization of inhomogeneities and voluminous defects of single crystals on the example of ZnGeP₂ // Appl. Sci. 2020. V. 10, N 2. P. 442-1–442-10.
5. Yudin N.N., Pavlov P.V., Zinov’ev M.M., Podzyvalov S.N., Dyomin V.V., Polovtsev I.G., Kuskov I.E., Vol’f I.E., Evsin A.O., Balashov A.A., Kostin A.S. Assessment of fatigue damage of fluoroorganic aircraft glass using digital holography methods // J. Opt. Technol. 2020. V. 88, N 2. P. 72–76.
6. Kemppinen O., Laning J.C., Mersmann R.D., Videen G., Berg M.J. Imaging atmospheric aerosol particles from a UAV with digital holography // Sci. Rep. 2020. V. 10. P. 16085.
7. Демин В.В., Ольшуков А.С., Наумова Е.Ю., Мельник Н.Г. Цифровая голография планктона // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 12. С. 1089–1095.
8. Dyomin V., Davydova A., Polovtsev I., Olshukov A., Kirillov N., Davydov S. Underwater Holographic sensor for plankton studies in situ including accompanying measurements // Sensors. 2021. V. 21, N 4863. P. 1–19.
9. Memmolo P., Miccio L., Merola F., Gennari O., Netti P.A., Ferraro P. 3D morphometry of red blood cells by digital holography // Cytometry A. 2014. V. 85, N 12. P. 1030–1036. DOI: 10.1002/cyto.a.22570.
10. Nikolaeva T.Y., Petrov N.V. Characterization of particles suspended in a volume of optical medium at high concentrations by coherent image processing // Opt. Eng. 2015. V. 54, N 8. P. 083101.
11. Vovk T.A., Petrov N.V. Correlation Characterization of Particles in Volume Based on Peak-to-Basement Ratio // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 43840.
12. Scott D.M. Recent advances in in-process characterization of suspensions and slurries // Powder Technol. 2022. P. 117159.
13. Chapin S.C., Germain V., Dufresne E.R. Automated trapping, assembly, and sorting with holographic optical tweezers // Opt. Express. 2006. V. 14. P. 13095–13100.
14. Rodrigo P.J., Eriksen R.L., Daria V.R., Glückstad J. Interactive light-driven and parallel manipulation of inhomogeneous particles // Opt. Express. 2002. V. 10. P. 1550–1556.
15. Bilsky A.V., Gobyzov O.A., Markovich D.M. Evolution and recent trends of particle image velocimetry for an aerodynamic experiment // Thermophys. Aeromech. 2020. V. 27, N 1. P. 1–22.
16. Born M., Wolf E. Principles of Optics. Cambridge: MIT Press Cambridge: University Press, 1999. 31 p.
17. Демин В.В., Каменев Д.В. Критерии качества голографических изображений частиц различной формы // Изв. вузов. Физ. 2010. Т. 53, № 9. С. 46–53.
18. ISO 2602:1980 “Statistical interpretation of test results – Estimation of the mean – Confidence interval”.
19. Fisher R.A., Rothamsted M.A. Statistical methods for research workers Metron. 1925. V. 5. P. 90.
20. Dyomin V.V., Kamenev D.V. Evaluation of Algorithms for Automatic Data Extraction from Digital Holographic Images of Particles // Russ. Phys. J. 2016. V. 58, N 10. P. 1467–1474.
21. Huang W., Jing Z. Evaluation of focus measures in multifocus image fusion // Pattern Recognit. Lett. 2007. V. 28, N 4. P. 493–500.
22. Gonzalez R.C., Woods R.E. Digital Image Processing. Prentice Hall. New Jersey: Prentice Hall, 2001.
23. Santos A., Ortiz de Solorzano C., Vaquera J.J., Pena J.M., Malpica N., del Pozo F. Evaluation of autofocus functions in molecular cytogenetic analysis // J. Microsc. 1997. V. 188, N 3. P. 264–272.
24. Dyomin V.V., Kamenev D.V. Two-dimensional representation of a digital holographic image of the volume of a medium with particles as a method of depicting and processing information concerning the particles // J. Opt. Technol. 2013. V. 80, N 7. P. 450–456.
25. Osibote O.A. Automated focusing in bright-field microscopy for tuberculosis detection // J. Microsc. 2010. V. 240, N 2. P. 155–163.
26. Ватаманюк И.В., Ронжин А.Л. Применение методов оценивания размытости цифровых изображений в задаче аудиовизуального мониторинга // Обработка информации и управление. 2014. Т. 4. C. 16–23.
27. Davydova A.Y., Dyomin V., Polovtsev I. Evaluation of the effect of noise in a digital holographic system on the quality of reconstructed particle image // SPIE. 26th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics, Atmospheric Physics. 2020. V. 11560. P. 1156020-1–6.