Динамічна спекл-структура для оптичної реконструкції тривимірних зображень

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorБогомолов, Микола Федорович
dc.contributor.authorЯницький, Денис Тарасович
dc.date.accessioned2025-06-24T08:06:20Z
dc.date.available2025-06-24T08:06:20Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність: цифрова голографія є перспективним методом отримання тривимірних зображень, що забезпечує фіксацію амплітудно-фазової структури хвильового фронту та його чисельну реконструкцію. Завдяки розвитку сенсорів і обчислювальних засобів вона знайшла широке застосування в мікроскопії, фазовій візуалізації, метрології та 3D-відображенні. Однак ключовою перешкодою лишається спекл-шум, спричинений когерентною природою лазерного випромінювання, який погіршує якість реконструкцій. Оскільки універсального способу його усунення не існує, пошук ефективних методів придушення спекл-шуму залишається актуальною задачею. Мета роботи: Удосконалення програмно-апаратної системи цифрової голографічної для реконструкції тривимірних зображень. Завдання: 1. Проаналізувати теоретичні основи цифрової спекл-голографії та методів реконструкції. 2. Розробити апаратну частину для керованого формування змінного спекл-візерунка. 3. Реалізувати програмну логіку управління дифузором і платформою з використанням Arduino. Розроблено експериментальну апаратну схему для формування керованих змінних спекл-візерунків. Запропонована схема реалізує зміну фази та інтенсивності світлового хвильового фронту за допомогою просторового фазового модулятора (наприклад, цифрового мікродзеркального пристрою) та дозволяє реєструвати послідовність спекл-голограм із різними випадковими фазовими масками. Чисельне моделювання реконструкцій тривимірних зображень із таких багатокадрових даних показало суттєве зниження рівня спекл-шуму порівняно з одноразовою голографічною реконструкцією. Експериментальні дослідження підтвердили ефективність розробленого підходу: при усередненні кількох реконструйованих зображень спостерігається суттєве підвищення якості тривимірної реконструкції за рахунок приглушення випадкових флуктуацій амплітуди та зменшення артефактів. Таким чином, застосування динамічної спекл-структури забезпечує покращення відображення об’єктної інформації та підвищення достовірності відновлення тривимірної структури. Отримані результати мають практичне значення для подальшого розвитку систем цифрової голографії та методів шумоподавлення в оптичних системах. Запропоновані підходи можуть бути використані для поліпшення якості тривимірної візуалізації в задачах оптичної метрології, біомедичної візуалізації,доповненої реальності та інших галузях високотехнологічних наук.
dc.description.abstractotherRelevance: Digital holography is a promising method for obtaining three-dimensional images, as it allows for the capture of the complete amplitude-phase structure of the wavefront and its numerical reconstruction. Due to the development of modern sensors and computational tools, it has found wide application in microscopy, phase visualization, metrology, and 3D display technologies. However, one of the main obstacles remains speckle noise, caused by the coherent nature of laser radiation, which degrades the quality of the reconstructed images. Since no universal method for eliminating speckle noise has been established, the search for effective suppression techniques remains a relevant and pressing issue. Objective of the work: To improve a digital holographic hardware-software system for three-dimensional image reconstruction. Tasks: 1. To analyze the theoretical foundations of digital speckle holography and reconstruction methods. 2. To develop a hardware system for controlled generation of variable speckle patterns. 3. To implement control logic for the diffuser and platform using Arduino. An experimental hardware setup was developed to generate controlled variable speckle patterns. The proposed system modifies the phase and intensity of the optical wavefront using a spatial phase modulator (e.g., a digital micromirror device) and enables the recording of a sequence of speckle holograms with different random phase masks. Numerical modeling of 3D image reconstructions from such multi-frame data demonstrated a significant reduction in speckle noise compared to single-frame holographic reconstruction. Experimental studies confirmed the effectiveness of the proposed approach: by averaging several reconstructed images, a notable improvement in the quality of 3D reconstruction was observed, due to the suppression of random amplitude fluctuations and reduction of artifacts. Thus, the use of a dynamic speckle structure enhances the visualization of object information and increases the reliability of reconstructing three-dimensional structures. The results obtained are of practical significance for the further development of digital holography systems and noise suppression methods in optical systems. The proposed approaches can be applied to improve the quality of 3D visualization in optical metrology, biomedical imaging, augmented reality, and other high-tech scientific fields
dc.format.extent69 с.
dc.identifier.citationЯницький, Д. Т. Динамічна спекл-структура для оптичної реконструкції тривимірних зображень : дипломна робота ... бакалавра : 163 Біомедична інженерія / Яницький Денис Тарасович. – Київ, 2025. – 61 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/74388
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectспекл-зображення
dc.subjectінтерференція когерентного світла
dc.subjectлазерна лабораторна діагностика
dc.subjectфільтрація сигналів
dc.subjectоптичні сенсори
dc.subjectоптична мікроскопія
dc.subjectтривимірна реконструкція.
dc.subjectspeckle imaging
dc.subjectcoherent light interference
dc.subjectlaser laboratory diagnostics
dc.subjectsignal filtering
dc.subjectoptical sensors
dc.subjectoptical microscopy
dc.subjectthree-dimensional reconstruction.
dc.titleДинамічна спекл-структура для оптичної реконструкції тривимірних зображень
dc.typeBachelor Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Yanytskyi_bakalavr.pdf
Розмір:
1.17 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Бакалаврські роботи (БМІ)
Бакалаврські роботи