Rumlig filtrering

Den rumlige filtrering er en fremgangsmåde, i optisk , til udvælgelse af komponent plads af et billede. I modsætning til tidsfiltrering er vi ikke interesseret i tidsmæssige frekvenser (farverne), men i rumlige frekvenser (billedets form).

Princip

Geometrisk optik synspunkt

Ifølge geometrisk optik vil parallelle lysstråler blive fokuseret på et punkt ved hjælp af en konvergerende linse i dets billedfokusplan . Men stråler, der ikke har samme retning, konvergerer ikke på det samme punkt.

Det er således muligt at fjerne stråler ved at placere et filter i dette plan. Disse filtre kan for eksempel være slidser, membraner , ledninger, punkter ...

Bølgeoptik synspunkt

Den optiske bølge indikerer gennem Fraunhofer-diffraktion , et objekt, der er oplyst af en plan bølge , danner sin Fourier-transformation i et objektivs brændplan . Analogt med den temporale Fourier-transformation, der giver de tidsmæssige frekvenser (farverne), kan vi definere de rumlige frekvenser . Disse vil således være tilgængelige i dette fokalplan , der så kaldes Fourierplanet . Nogle af disse frekvenser kan derefter elimineres, deraf navnet rumlig filtrering, analogt med tidsmæssig filtrering, hvor tidsmæssige frekvenser elimineres.

Ved at tilføje en maske til midten af ​​det dannede billede er det således muligt at undertrykke de lave rumlige frekvenser , mens det ved at placere en membran er muligt at skære de høje rumlige frekvenser . Det er også muligt at fjerne lodrette eller vandrette rumlige komponenter med masker.

Eksempler

Laser rengøring

En laser, hvis stråle forstørres ved hjælp af en konvergerende linse, udviser altid uregelmæssigheder på grund af støv og deformation af enhederne. Alt dette indebærer, at lyset ikke er perfekt fokuseret på et tidspunkt af linsen. Der er en lysstråle rundt om dette punkt. Ved at bruge et meget lille hul (et par snesevis af mikrometer ) er det muligt at skjule denne glorie. Hullet er placeret efter en kort brændvidde (ca. 1 mm ), som gør det muligt at koncentrere lyset i midten af ​​hullet. Resultatet er en homogen (eller rettere Gaussisk ) fordeling af lyset: laseren renses og gør det muligt at opnå en Gaussisk stråle .

Denne filtrering slipper kun gennem strålerne nær centrum, det vil sige de svage rumlige frekvenser: det er et lavpasfilter .

Abbes eksperiment

Abbes eksperiment gør det muligt at studere rumlig filtrering ved blot at tage et gitter som et objekt.

Strioskopi

Den strioscopy består i at fjerne strålerne nær centrum (de lave rumlige frekvenser) for bedre at kunne se strålerne afbøjes af objektet. For eksempel er det muligt at visualisere udsvingene i en væske .

Billede descreening

Det er muligt at fjerne bestemte rumlige frekvenser fra et billede for at fjerne gentagne fejl i billedet, såsom en raster på et trykt fotografi. Denne proces er blevet erstattet af digital behandling.

Kilder og referencer

  1. Lysbølger: Formering - Fourier-optik - Sammenhæng i Google Bøger

Se også