Адаптивный итеративный метод подбора весовых коэффициентов операции диффузии ошибки для бинаризации цифровых голограмм

Рассмотрены оптические методы и технологии, позволяющие регистрировать, преобразовывать, хранить, передавать и воспроизводить огромные массивы информации. Распространёнными носителями экспериментально зарегистрированной информации являются цифровые голограммы, записанные с применением фотоаппаратуры различного типа. Размеры файлов цифровых голограмм составляют несколько десятков мегабайт, поэтому для хранения и передачи архивов голографических данных по каналам связи возникает необходимость в компрессии голограмм. Одним из возможных вариантов уменьшения размеров голограмм является их бинаризация. Для бинаризации предложен итеративный адаптивный метод подбора весовых коэффициентов операции диффузии ошибки. Метод апробирован на оптически зарегистрированных цифровых голограммах при различных условиях записи. Оценено качество измеренных объектов как численными методами восстановления изображений, так и после отображения цифровых голограмм на микрозеркальном модуляторе света. Предложенный метод можно использовать как для сжатия и хранения голографических данных, так и при измерении характеристик и формы микро- и макрообъектов, а также для оперативного оптического восстановления изображений с использованием микрозеркального модулятора света.

1. Schnars U., Falldorf C., Watson J., Jüptner W., Digital Holography and Wavefront Sensing: Principles, Techniques and Applications, Springer-Verlag, 2015, 226 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-44693-5

2. Шойдин С. А., Пазоев А. Л. Способ дистанционного формирования голографической записи // Автометрия. 2021. Т. 57, № 1. С. 92-102. https://doi.org/10.15372/AUT20210110 [Shoidin S. A., Pazoev A. L., Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 2021, vol. 57, no. 1, pp. 80–88. https://doi.org/10.3103/S8756699021010118].

3. Gómez-Valencia E. M., Trejos S., Velez-Zea A., Barrera-Ramírez J. F., Torroba R., J. Opt., 2021, vol. 23 (7), 075702. https://doi.org/10.1088/2040-8986/ac0874

4. Cheremkhin P. A., Kurbatova E. A., Sci. Rep., 2019, vol. 9, 7561. https://doi.org/10.1038/s41598-019-44119-0

5. Liu Z., Watson J., Allen A., IEEE J. Ocean Eng., 2018, vol. 43, pp. 83–92. https://doi.org/10.1109/JOE.2017.2690537

6. Naughton T. J., Frauel Y., Javidi B., Tajahuerce E., Appl. Opt., 2002, vol. 41, pp. 4124–4132. https://doi.org/10.1364/AO.41.004124

7. Min K., Park J. H., Opt. Express, 2020, vol. 28, pp. 38140–38154. https://doi.org/10.1364/OE.411312

8. Cheremkhin P. A., Kurbatova E. A., Evtikhiev N. N., Krasnov V. V., Rodin V. G., Starikov R. S., J. Opt., 2021, vol. 23, 075703. https://doi.org/10.1088/2040-8986/ac05d1

9. Евтихиев Н. Н., Краснов В. В., Рябцев И. П., Родин В. Г., Стариков Р. С., Черёмхин П. А. Измерение модуляции фазового жидкокристаллического модулятора света Santec SLM-200 и анализ его применимости для реконструкции изображений с дифракционных элементов // Измерительная техника. 2021. № 5. С. 4–8. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-5-4-8 [Evtikhiev N. N., Krasnov V. V., Ryabcev I. P., Rodin V. G., Starikov R. S., Cheremkhin P. A., Measurement Techniques, 2021, vol. 64, no. 5, pp. 346–351. https://doi.org/10.1007/s11018-021-01940-2].

10. Гибин И. С., Козик В. И., Нежевенко Е. С. Генерация изображений в инфракрасном диапазоне на основе микрозеркальных технологий // Автометрия. 2020. Т. 56. № 1. С. 3–12. https://doi.org/10.15372/AUT20200101 [Gibin I. S., Kozik V. I., Nezhevenko E. S., Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 2020, vol. 56, no. 1, pp. 1–9. https://doi.org/10.3103/S875669902001001X].

11. Cheremkhin P. A., Kurbatova E. A., Opt. Lasers Eng., 2019, vol. 115, pp. 119–130. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2018.11.019

12. Никитаев В. Г., Проничев А. Н., Тамразова О. Б., Сергеев В. Ю., Отченашенко А. И., Дружинина Е. А., Козырева А. В., Соломатин М. А., Козлов В. С. Модель выделения структурных элементов – линий – на цифровых изображениях в онкодерматологии // Измерительная техника. 2021. № 6. С. 66–71. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-6-66-71 [Nikitaev V. G., Pronichev A. N., Tamrazova O. B., Sergeev V. Yu., Otchenashenko A. I., Druzhinina E. A., Kozyreva A. V., Solomatin M. A., Kozlov V. S., Measurement Techniques, 2021, vol. 64, pp. 516–521. https://doi.org/10.1007/s11018-021-01962-w].

13. Floyd R. W., Steinberg L., An adaptive algorithm for spatial grey scale, Proc. Soc. Inf. Disp., 1976, vol. 17, pp. 75–77.

14. Liu K., He Z., Cao L., Chin. Opt. Lett., 2021, vol. 9, 050501. https://doi.org/10.3788/COL202119.050501

15. Knuth D. E., ACM Trans. Grap., 1987, vol. 6, no. 4, pp. 245–273. https://doi.org/10.1145/35039.35040

16. Курбатова Е. А., Родин В. Г., Черёмхин П. А. Итеративная бинаризация цифровых голограмм с применением метода диффузии ошибки // Автометрия. 2020. Т. 56. № 2. C. 118–125. https://doi.org/10.15372/AUT20200213 [Kurbatova E. A., Rodin V. G., Cheremkhin P. A., Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 2020, vol. 56, no. 2, pp. 205–211. https://doi.org/10.3103/S8756699020020120].

17. Yang G., Jiao S., Liu J.-P., Lei T., Yuan X., Appl. Opt., 2019, vol. 58, pp. 5547–5555. https://doi.org/10.1364/AO.58.005547

18. Verrier N., Atlan M., Appl. Opt. 2011, vol. 50, pp. H136–H146. https://doi.org/10.1364/AO.50.00H136

19. Cheremkhin P. A., Evtikhiev N. N., Kurbatova E. A., Krasnov V. V., Rodin V. G., Starikov R. S., J. Imaging, 2022, vol. 8 (2), 15. https://doi.org/10.3390/jimaging8020015

20. Huynh-Thu Q., Ghanbari M., Electron. Lett., 2008, vol. 44. pp. 800–801. https://doi.org/10.1049/el:20080522