Δομουχτσίδης Σταύρος Ζαφειρούλη Κασσιανή

Transcript

1 Δομουχτσίδης Σταύρος Ζαφειρούλη Κασσιανή

2 Στεροσκοπική όραση: 1. 2D είδωλο διαφορετικό σε κάθε μάτι 2. Σύνθεση ειδώλων στον εγκέφαλο 3. Συμπέρασμα για διαστάσεις και απόσταση

3 Παράλλαξη κίνησης: Η φαινόμενη σχετική κίνηση στατικών αντικειμένων όταν κινείται ο παρατηρητής Ηλεκτρομαγνητική θεώρηση: 1. Διαφορετικά τμήματα του μετώπου κύματος 2. Διαφορά χωρικής φάσης

4 ΟΛΟΓΡΑΜΜΑ ΟΧΙ ΟΛΟΓΡΑΜΜΑ

5 Ολογραφία είναι μια τεχνική για την καταγραφή των φωτεινών κυμάτων που σκεδάζονται από ένα αντικείμενο. Αποτέλεσμα της καταγραφής αυτής είναι το ολόγραμμα που, όταν φωτισθεί με κατάλληλο τρόπο, αναπαράγει ένα τρισδιάστατο είδωλοαντίγραφο του αντικειμένου. Φωτογραφία Μόνο μια όψη του αντικειμένου Ένα τμήμα του μετώπου κύματος Καταγραφή μόνο έντασης(όχι φάσης) Χάνεται η 3D όραση Μετράω φωτόνια όχι μιγαδικούς αριθμούς Υπάρχει τρόπος να καταγράψουμε και τη φάση?

6 ΣΥΜΒΟΛΗ Έστω δύο μονοχρωματικά κύματα: S(r)= S(r) *e -jφ(r) R 1 (r)= R 1 (r) *e -jψ 1 (r) Διαδίδονται στον ίδιο χώρο Συμβάλλουν και δίνουν ένα συνιστάμενο κύμα: Ε(r)=S(r)+R 1 (r) Με ένταση: Ι(r)= E(r) 2 = S(r) 2 + R 1 (r) 2 +2R 1 Scos(φ-ψ 1 ) Άρα υπάρχει

7 Κατασκευή ολογράμματος Το συνιστάμενο κύμα έχει ένταση Ι(r)= E(r) 2 = S(r) 2 + R 1 (r) 2 +2R 1 Scos(φ-ψ 1 ) η οποία αποτελεί την ένταση έκθεσης του φιλμ Έτσι διαμορφώνεται στο φιλμ μια συνάρτηση διαπερατότητας t=t b0 +β*i

8 Ανακατασκευή μετώπου κύματος Φωτίζουμε το ολόγραμμα με κύμα όμοιο με το κύμα αναφοράς R 1, το κύμα αναφοράς ανακατασκευής R 2 Η διερχόμενη διαταραχή E t αποτελείται από τέσσερεις όρους: Ε t =R 2 *t=(t b0 +β R 1 2 )R 2 +β S 0 2 R 2 + β R 2 2 S 0 +β R 2 2 S 0 *

9 Συνθήκη διαχωρισμού Θέλουμε το διαχωρισμό των 4 κυμάτων (όρων) στο χώρο Αναζητούμε τη συνθήκη του διαχωρισμού στο πεδίο των χωρικών συχνοτήτων Τα φάσματα των κυμάτων αναφοράς τα παριστάνουμε με συναρτήσεις δ

10 Ε t =R 2 *t=(t b0 +β R 1 2 )R 2 +β S 0 2 R 2 + β R 1 * R 2 S 0 +β R 1 R 2 S 0 * Συνθήκη διαχωρισμού: f 1ρ 1,5Δf

11 ΨΗΦΙΑΚΗ ΟΛΟΓΡΑΦΙΑ Αντικατάσταση του καταγραφικού μέσου(φιλμ) με CCD κάμερες Ανακατασκευή του μετώπου κύματος με αριθμητικές μεθόδους

12 Πλεονεκτήματα Γρήγορη καταγραφή εικόνων Απαλλαγή από χημικές διεργασίες για τη στερέωση και εμφάνιση του φιλμ Δυνατότητα ξεχωριστής αποθήκευσης της έντασης και φάσης του συνισταμένου κύματος Δυνατότητα επεξεργασίας ολογραμμάτων Δυνατότητα μετάδοσης των ολογραμμάτων σε ψηφιακή μορφή Δυνατότητα επανεστίασης σε διαφορετικές περιοχές με αριθμητικές μεθόδους

13 Αριθμητική ανακατασκευή μετώπου κύματος Με χρήση του ολοκληρώματος Fresnel-Kirchhoff: ν= ξ/λd μ= η/λd

14 Η διακριτή εκδοχή της παραπάνω εξίσωσης: Παρατηρούμε ότι είναι ο ΙDFT του Υπολογίζεται με χρήση του FFT αλγορίθμου Ένταση του πεδίου στο επίπεδο ανακατασκευής: Ι(m,n)= Γ(m,n) 2 Και φάση: φ(m,n)=

15 3D vs ΟΛΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΟΘΟΝΕΣ 3D οθόνες Προσπάθεια μίμησης της στερεοσκοπικής όρασης Καταγραφή δύο εικόνων του ίδιου αντικειμένου από ελαφρά διαφορετική οπτική γωνία Χρήση συσκευών για προβολή στο κάθε μάτι της όψης που αντιστοιχεί 1. Στερεοσκοπικά συστήματα προβολής (πολωτικοί φακοί, ενεργά κλείστρα) 2. Αυτοστερεοσκοπικά συστήματα προβολής(πολυπρισματικοί φακοί) Περιορισμένη γωνία θέασης Ελλιπής πληροφορία για την ανακατασκευή του μετώπου κύματος

16 Ολογραφικό σύστημα προβολής Όχι ακόμα εμπορικά διαθέσιμο Βρίσκεται στο στάδιο της εξέλιξης Χρησιμοποιήθηκε για την δυναμική ανακατασκευή ολογραφικών εικόνων Αποτελείται από: 1. Laser HeNe 2. Χωρικό φίλτρο 3. Φακό διεύρυνσης δέσμης 4. Digital Micromirror Device Πλήρης ανακατασκευή του μετώπου κύματος

17

18 ΟΛΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

19 Διάταξη

20 Πλεονεκτήματα Δημιουργία 3D εικόνων Δημιουργία εικόνων με καλύτερη αντίθεση Εστίαση κατά την παρατήρηση και όχι κατά την καταγραφή Απαλλαγή από εκτροπές Χαμηλό κόστος Δημιουργία time-lapse video Κινητικότητα και ανάπτυξη μυκήτων

21 Phase shift images Τα ζωντανά κύτταρα είναι διάφανα μικρή απορρόφηση και εκπομπή φωτός Μεταβολή της φάσης(phase shift) του προσπίπτοντος στο δείγμα κύματος Απαιτείται ολογραφικό μικροσκόπιο και αριθμητικές μέθοδοι για την καταγραφή της φάσης Εικόνες καλύτερης αντίθεσης

22 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Πληροφορίες για τη μορφολογία των κυττάρων(μορφή, μήκος περιγράμματος, πυκνότητα) Καταγραφή και ανάλυση του κύκλου του κυττάρου Παρακολούθηση και καταγραφή της πορείας του κυττάρου χωρίς τη χρήση ουσιών για τον χρωματισμό τους

23 ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ