Kvasi støjfri digital holografi

Støj, der stammer fra laserlysets sammenhængende natur, er svøbet af digital holografi, reducere kvaliteten af ​​holografiske billeder under konventionelle fotografiers kvalitet. Nu, Pasquale Memmolo fra ISASI-CNR og samarbejdspartnere har praktisk talt elimineret sådan støj ved hjælp af en totrinsalgoritme, der udviste både kvalitativ og kvantitativ forbedring i forhold til nyligt udviklede støjfrie teknikker. I særdeleshed, algoritmen reducerede støj i baggrundsområder med 98 procent og i signalområder med 92 procent.

Digital holografi er en kraftfuld billeddannelsesteknik til 3D-syns- og displaysystemer. Imidlertid, brugen af ​​sammenhængende lyskilder introducerer irriterende visuelle fænomener, nemlig pletstøj, en iboende interferenseffekt på grund af laseren. Sådan sammenhængende støj forringer alvorligt den tilsvarende rekonstruktionskvalitet i holografiske systemer. Reduktion af lyssammenhængen, ved at konstruere laserkilden eller ved at optage og kombinere flere hologrammer, var de to hovedteknikker til at løse dette problem. I særdeleshed, multi-look digital holography (MLDH) er en af ​​de mest effektive teknikker til at forbedre kvaliteten af ​​både de numeriske og optiske rekonstruktioner. Alligevel, flere metoder er blevet foreslået til at reducere hologrammer støj ved at implementere sofistikerede processer, som typisk anvendes på numeriske rekonstruktioner af digitale hologrammer til forbedring af billedvisualisering. Meget få metoder til at arbejde direkte på registrerede hologrammer for at forbedre kvaliteten er blevet udviklet.

Blandt disse metoder, 3D-matchende filtrering (BM3D) har vist meget kraftfulde denoiseringsmuligheder inden for digital billedbehandling, ved hjælp af en blokgrupperings- og samarbejdsfiltreringsstrategi. Imidlertid, denne metode kræver et vist niveau af det oprindelige signal-til-støj-forhold (SNR) for billeder, der skal behandles; Ellers, en forkert gruppering kan forekomme, reducere genopbygningskvaliteten. For at overvinde denne begrænsning, Foreløbig filtrering anvendes typisk i tilfælde af billeder med lav SNR, som i tilfælde af digitale hologrammer.

Forskerne implementerede en fælles aktion af MLDH, gruppering og kollaborativ filtrering. Teknikken opnår numeriske rekonstruktioner i høj kvalitet inden for digital holografi. De omtaler denne foreslåede metode som MLDH-BM3D. I særdeleshed, MLDH-forbehandling opnår det forbedrede grupperingstrin, sikring af bedre arbejdsvilkår for de iterative behandlingsblokke i den kollaborative sparsomme 3D-filtrering. De demonstrerede, at MLDH og BM3D kan betragtes som komplementære trin, blanding af smarte optiske optagelsesmetoder og numerisk behandling. Fremgangsmåden fungerer effektivt til digital holografi af både enkelt- og flere bølgelængder, opnå støjdæmpning på op til 98 procent, demonstrerer således holografiske 3D-rekonstruktioner af meget høj kvalitet, der kan betragtes som en "støjfri" for menneskesyn.

Dette imponerende resultat kan bane vejen til den næste generation af holografiske billeddannelsessystemer baseret på laserteknologi.