4.3.1. СПОСОБЫ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

На рис. 4.3.1 изображена схема некогерентной оптической системы восстановления изображений. Маленькое световое пятно скачками перемещается по экрану ЭЛТ, образуя растр; яркость каждой точки модулируется пропорционально значениям отсчетов изображения. С помощью проекционной системы, содержащей некогерентный пространственный фильтр с желательными свойствами, картинку с экрана ЭЛТ можно затем отобразить на большой экран для просмотра или на фотопленку для записи. Как правило, оптимальный фильтр, равномерно пропускающий спектр изображения и имеющий резкую отсечку за пределами спектра, физически реализовать не удается.

Для восстановления одноцветных изображений можно применить когерентную оптическую систему, схема которой приведена на рис. 4.3.2. В этой системе сначала фотографируют картинку с экрана ЭЛТ и изготавливают диапозитив, который освещают коллимированным лазерным лучом. Свет, прошедший через диапозитив, попадает на линзу, которая в своей задней фокальной плоскости создает световое поле с распределением интенсивности, пропорциональным двумерному спектру Фурье пространственного распределения коэффициента пропускания диапозитива.

Рис. 4.3.1. Некогерентная оптическая система восстановления изображений.

Можно рассчитать оптический фильтр, который желаемым образом изменял бы распределение амплитуды и фазы светового поля 6 плоскости фильтрации, т. е. мог бы играть роль восстанавливающего фильтра. Вторая линза также выполняет преобразование Фурье и восстанавливает изображение на поверхности фотопленки.

Рис. 4.3.2. Когерентная оптическая система восстановления изображений.

Главным достоинством устройства, построенного на основе когерентной оптической системы, является сравнительная простота изготовления восстанавливающего фильтра. Оптимальный фильтр является просто диафрагмой, пропускающей только дифракционную картинку нулевого порядка.

В системах восстановления изображений широко используются электронно-оптические устройства. Так, например, можно весьма просто осуществить интерполяцию путем электрической дефокусировки луча на экране ЭЛТ. Недостатки такого метода состоят в том, что трудно поддерживать на всем экране заданную форму светового пятна, а интерполяция, как правило, оказывается субоптимальной. В сканирующих фоторегистраторах обычно восстанавливают непрерывное изображение, проектируя прямоугольное световое пятно на фотопленку. В большинстве случаев размер светового пятна выбирают равным шагу дискретизации с тем, чтобы целиком заполнить все поле изображения. Такая интерполяция выполняется просто, но она не является оптимальной. Если в восстанавливающем. устройстве удается сформировать очень маленькое световое пятно, то с помощью дополнительной подразвертки можно с некоторой погрешностью синтезировать любую желаемую интерполяционную функцию (рис. 4.3.3). Существуют три метода получения значений промежуточных элементов изображения для восстановления с подразверткой: подгонка пространственной функции, свертка и фильтрация в частотной области. В гл. 11 и 15 подробно рассмотрено практическое применение этих методов.

Рис. 4.3.3. Восстановление изображений методом подразвёртки: а — квадратное пятно: б — круглое пятно