Ny iray amin'ireo fahaiza-manaon'ny Superman malaza indrindra dia ny fahitana super, izay nahafahan'izy ireo nijery atΓ΄ma, nahita tao anaty haizina sy lavitra lavitra, ary na dia tamin'ny alalan'ny zavatra aza. Ity fahaiza-manao ity dia zara raha aseho amin'ny efijery, saingy misy izany. Amin'ny zava-misy iainantsika dia azo atao ihany koa ny mijery amin'ny alalan'ny zavatra saika manjavozavo tanteraka amin'ny fampiasana tetika siantifika sasany. Na izany aza, tamin'ny mainty sy fotsy foana ny sary azo, hatramin'ny vao haingana. Androany isika dia hijery fanadihadiana iray izay nahafahan'ny mpahay siansa avy ao amin'ny Oniversiten'i Duke (Etazonia) naka sary miloko misy zavatra miafina ao ambadiky ny rindrina manjavozavo amin'ny fampiasana hazavana tokana. Inona io teknolojia super io, ahoana no fiasan'izy io ary amin'ny faritra inona no azo ampiasaina? Ny tatitry ny vondrona mpikaroka dia hilaza amintsika momba izany. Mandehana.
Fototry ny fianarana
Na dia eo aza ny tombontsoa azo avy amin'ny teknolojia amin'ny fijerena zavatra amin'ny haino aman-jery miparitaka, dia misy olana maromaro amin'ny fampiharana io teknolojia io. Ny tena zava-dehibe dia ny hoe miova be ny lalan'ny foton'ny mpanely, izay mitarika ho amin'ny lamina kisendrasendra. speckles* eo ampita.
Speckle* dia lamina fitsabahana kisendrasendra voaforona avy amin'ny fitsabahan'ny onjam-peo mirindra izay misy fiovaovan'ny dingana kisendrasendra sy/na fikafika kisendrasendra. Matetika izy io dia mitovy amin'ny teboka mazava (teboka) eo amin'ny sehatra maizina.
Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, teknika sary maromaro no novolavolaina mba hialana amin'ny fiantraikan'ny scatterer sy hanesorana ny fampahafantarana zavatra avy amin'ny lamina misy pentina. Ny olana amin'ireo teknika ireo dia ny fetrany - mila manana fahalalana sasantsasany momba ilay zavatra ianao, manana fahafahana miditra amin'ny fitaovana na zavatra manaparitaka, sns.
Amin'izany fotoana izany, misy fomba iray mandroso kokoa, araka ny filazan'ny mpahay siansa - sary miaraka amin'ny fitadidiana (ME). Ity fomba ity dia ahafahanao mijery zavatra iray tsy misy fahalalana mialoha momba ny tenany na ny fitaovana fanaparitahana. Samy manana ny lesoka avokoa ny rehetra, araka ny fantatra, ary tsy maningana ny fomba ME. Mba hahazoana lamina misy pentina mifanohitra be ary, araka izany, ny sary marina kokoa, ny jiro dia tsy maintsy ho narrow-band, i.e. latsaky ny 1 nm.
Azo atao ihany koa ny misoroka ny fetran'ny fomba ME, fa ireo fika ireo dia tafiditra amin'ny fidirana amin'ny loharano optika na zavatra alohan'ny diffuser, na fandrefesana mivantana. PSF*.
PSF* - asa fanaparitahana teboka izay mamaritra ny sary azon'ny rafitra fakana sary rehefa mijery loharanom-pahazavana na teboka iray.
Ny mpikaroka dia miantso ireo fomba ireo fa azo ampiasaina, saingy tsy tonga lafatra, satria tsy azo atao foana ny fandrefesana PSF, ohatra, noho ny dinamikan'ny mpanaparitaka na ny tsy fahazoana azy alohan'ny fomba fanaovana sary. Raha lazaina amin'ny teny hafa dia misy zavatra tokony hatao.
Amin'ny asany, ny mpikaroka dia manolotra fomba hafa. Asehon'izy ireo amintsika ny fomba iray ahafahana manara-maso ny zavatra maro amin'ny alΓ lan'ny fitaovana fanaparitahana amin'ny fampiasana fandrefesana pentina tokana miaraka amin'ny fakantsary monochrome. Tsy toy ny teknika hafa, tsy mila fahalalana mialoha momba ny rafitra PSF na ny loharano loharano.
Ny fomba vaovao dia mamokatra sary avo lenta amin'ny zavatra kendrena amin'ny fantsona spektral dimy misaraka tsara eo anelanelan'ny 450 nm sy 750 nm, izay nohamafisin'ny kajy. Amin'ny fampiharana, dia azo atao ny maka sary an-tsaina ny fantsona spectral telo misaraka tsara eo anelanelan'ny 450 nm sy 650 nm ary fantsona enina mifanakaiky eo anelanelan'ny 515 sy 575 nm.
Ahoana ny fomba fiasa vaovao
Sary No. 1: jiro - spatial light modulator - diffuser (miaraka amin'ny diaphragm iris) - coding aperture - prisma - optical relay (1: 1 visualization) - monochrome camera.
Ny mpikaroka dia manamarika singa fototra telo amin'ny sary diffuser rehetra: ny zavatra mahaliana (hazavaina ivelany na manjelanjelatra), ny diffuser ary ny detector.
Toy ny amin'ny rafitra ME mahazatra, ity fandinihana ity dia mandinika zavatra iray izay misy ny haben'ny zorony ao anatin'ny sehatry ny ME ary lavitra ao ambadiky ny diffuser. Rehefa avy nifandray tamin'ny diffuser ny hazavana dia mandeha lavitra v alohan'ny hahatongavana any amin'ny mpitsikilo.
Ny fakan-tsary ME mahazatra dia mampiasa fakan-tsary mahazatra, fa ity fomba ity dia mampiasa maodely detector encoding misy aperture encoding sy singa optika miankina amin'ny halavan'ny onjam-peo. Ny tanjon'ity singa ity dia ny manova manokana ny fantsona spectral tsirairay alohan'ny hanambatra azy ireo ary hanova azy ireo ho detector monochrome.
Noho izany, raha tokony handrefesana tsotra fotsiny ny tara-pahazavana tsy misy fifanoherana izay mifangaro tsy azo sarahina ny fantsona spectral, dia noraketina famantarana maromaro maromaro, izay mety tsara amin'ny fisarahana.
Ny mpikaroka indray dia nanantitrantitra fa ny fomba fiasany dia tsy mitaky toetra na eritreritra efa fantatra momba ny diffuser na loharano maivana.
Taorian'ny fandrefesana savaranonando an'ny speckle multiplexed, dia nampiasaina ny sanda fantatra amin'ny TΞ» (modelin'ny coding miankina amin'ny halavan'ny onjam-peo) mba hanamboarana tsirairay indray ny speckle isaky ny tarika spectral.
Ao amin'ny asany, eo amin'ny dingan'ny kajy sy ny modeling, ny mpahay siansa dia nampiasa fomba fianarana milina sasany izay afaka manampy amin'ny fampiharana ny fomba tsy voahevitra teo aloha. Voalohany, ny fianarana endri-javatra matrix sparse dia nampiasaina hanehoana speckle.
Fianarana manokana* - mamela ny rafitra hahita ho azy ireo fanehoana ilaina mba hamantarana ny endri-javatra misy ny angona loharano.
Ny vokatr'izany dia angon-drakitra voaofana amin'ny sary speckle avy amin'ny fandrefesana isan-karazany. Ity fototra ity dia tena ankapobe ary tsy miankina amin'ny zavatra manokana sy ny mpanaparitaka mandray anjara amin'ny famokarana saron-tava IΞ»x, y. Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny rafitra dia voaofana mifototra amin'ny diffuser izay tsy ampiasaina amin'ny fanamafisana andrana, i.e. ny rafitra dia tsy mahazo miditra amin'izany, araka ny tadiavin'ny mpikaroka.
Ny algorithm OMP dia nampiasaina mba hahazoana sary miloko isaky ny halavan'ny onjam-peo (fanenjehana mifanandrify orthogonal).
Farany, tamin'ny kajy ny autocorrelation ny fantsona spectral tsirairay tsy miankina sy ny famadihana ny autocorrelation isaky ny onjam-peo, dia azo ny sary ny zavatra. Avy eo dia atambatra ireo sary vokarina isaky ny halavan'ny onjam-peo mba hamoronana sary miloko an'ilay zavatra.
Sary No. 2: ny dingana manaraka ny famoronana sary zavatra.
Ity teknika ity, araka ny filazan'ny mpamorona azy, dia tsy manao vinavina momba ny fifandraisana misy eo amin'ny fantsona spectral ary mitaky ny fiheverana fotsiny fa ny sandan'ny onjam-peo dia kisendrasendra. Fanampin'izany, ity fomba ity dia mitaky fampahalalana momba ny detector encoding, miantehitra amin'ny calibration mialoha ny aperture encoding sy ny tranomboky data efa voaofana mialoha. Ireo toetra ireo dia mahatonga an'ity fomba fanaovana sary ity ho tena azo ampiasaina sy tsy misy invasive.
Vokatra simulation
Voalohany, andeha hojerentsika ny vokatry ny simulation.
Sary #3
Ity sary etsy ambony ity dia mampiseho ohatra amin'ny sary multispectral amin'ny zavatra roa nalaina tamin'ny diffuser. Eo amin'ny laharana ambony 3a misy zavatra mahaliana misy isa maromaro, aseho amin'ny loko sandoka no rava amin'ny fantsona spectral. Rehefa mamolavola zavatra amin'ny loko diso, ny mombamomba ny hamafin'ny halavan'ny onjam-peo tsirairay dia aseho amin'ny habaka CIE 1931 RGB.
Zavatra namboarina indray (lahatra ambany eo amin'ny 3a) na amin'ny loko diso na amin'ny lafin'ny fantsona spectral tsirairay, dia mampiseho fa ny teknika dia manome sary tsara tarehy ary tsy misy afa-tsy crosstalk kely eo anelanelan'ny fantsona spectral, izay tsy mandray anjara manokana amin'ny dingana.
Rehefa avy nahazo ny zavatra naorina indray, i.e. Aorian'ny famoahana dia ilaina ny manombatombana ny haavon'ny fahamendrehana amin'ny fampitahana ny hamafin'ny spectral (eo ho eo amin'ny pixel mamirapiratra rehetra) amin'ny zavatra tena izy sy ny zavatra namboarina indray (3b).
Ao amin'ny sary 3c mampiseho zavatra tena izy (laharana ambony) sy sary nohavaozina (laharana ambany) ho an'ny sela tady landihazo, ary amin'ny 3d misy famakafakana ny fahamarinan'ny sary aseho.
Mba hanombanana ny fahamarinan'ny sary dia ilaina ny kajy ny soatoavin'ny structural similarity index (SSIM) sy ny tampon'ny signal-to-noise ratio (pSNR) amin'ny tena zavatra ho an'ny fantsona spectral tsirairay.
Ny tabilao etsy ambony dia mampiseho fa ny tsirairay amin'ireo fantsona dimy dia manana coefficient SSIM amin'ny 0,8-0,9 ary PSNR mihoatra ny 20. Manaraka izany fa na dia eo aza ny fifanoherana ambany amin'ny mari-pamantarana speckle, ny superposition ny tarika spektral dimy amin'ny sakany 10 nm eo amin'ny mpitsikilo dia ahafahana mamerina amin'ny fomba marina tsara ny toetran'ny zavatra ianarana. Raha lazaina amin'ny teny hafa dia miasa ny teknika, saingy vokatra simulation ihany ireo. Mba hahazoana fahatokisana tanteraka ny asany, dia nanao andiana andrana azo ampiharina ny mpahay siansa.
Vokatra andrana
Ny iray amin'ireo fahasamihafana lehibe indrindra eo amin'ny simulation sy ny fanandramana tena izy dia ny tontolo iainana, i.e. fepetra izay anatanterahana ny roa tonta. Amin'ny tranga voalohany dia misy fepetra voafehy, amin'ny faharoa dia misy fepetra tsy ampoizina, i.e. hojerentsika ny fandehany.
Fantsona spektral telo miaraka amin'ny sakan'ny 8-12 nm mifototra amin'ny 450, 550 ary 650 nm no nodinihina, izay, rehefa atambatra amin'ny habe samihafa, dia miteraka loko isan-karazany.
Sary #4
Ny sary etsy ambony dia mampiseho ny fampitahana ny tena zavatra (ny maro loko "H") sy ny naorina indray. Napetraka ho 1800 s ny fotoana fiposahan'ny hazavana (hafainganan'ny shutter, i.e. exposure), izay ahafahana mahazo SNR eo amin'ny 60-70 dB. Ity mari-pamantarana SNR ity, araka ny filazan'ny mpahay siansa, dia tsy dia zava-dehibe loatra amin'ny fanandramana, fa toy ny fanamafisana fanampiny ny fahombiazan'ny teknikany, indrindra amin'ny tranga sarotra. Raha ny marina, fa tsy amin'ny toe-javatra laboratoara, ity fomba ity dia mety ho filaharana haingana kokoa.
Ny laharana ambony amin'ny sary #4 dia mampiseho ny zavatra amin'ny halavan'ny onjam-peo tsirairay (eo ankavia miankavanana) sy ny tena zavatra miloko.
Mba hahazoana sarin'ny tena zavatra vokatry ny sary, dia nampiasaina ny fakan-tsary fahitana solosaina miaraka amin'ny sivana bandpass mety mba haka sary mivantana ireo singa spectral sy hahazoana sary feno loko amin'ny famintinana ireo fantsona spectral vokatra.
Ny andalana faharoa amin'ny sary etsy ambony dia mampiseho ny lamina autocorrelation isaky ny fantsona spectral namboarina indray mamolavola ny fandrefesana maromaro izay ampidirina amin'ny dingana fanodinana data.
Ny andalana fahatelo dia ny zavatra naorina indray isaky ny fantsona spectral, ary koa ny zavatra feno loko naorina indray, izany hoe. vokatry ny fahitana farany.
Ny sary feno loko dia mampiseho fa marina ihany koa ny haben'ny fifandraisana eo amin'ny fantsona spectral, satria ny lokon'ny sary namboarina natambatra dia mifanandrify amin'ny tena sandany, ary ny coefficient SSIM dia mahatratra mihoatra ny 0,92 isaky ny fantsona.
Ny laharana ambany dia manamafy io fanambarana io, mampiseho ny fampitahana ny hamafin'ny zavatra tena izy sy ny zavatra namboarina indray. Ny angon-drakitra avy amin'ny roa tonta dia mifanandrify amin'ny sehatra spectral rehetra.
Manaraka izany na dia ny fisian'ny tabataba sy ny mety ho fahadisoana modely dia tsy nanakana anay tsy hahazo sary avo lenta, ary ny vokatra andrana dia nifanaraka tsara tamin'ny vokatra modeling.
Ny fanandramana voalaza etsy ambony dia natao tamin'ny fiheverana ny fantsona spectral misaraka. Nanao fanandramana hafa ny mpahay siansa, saingy tamin'ity indray mitoraka ity dia niaraka tamin'ny fantsona mifanila, na ny marimarina kokoa miaraka amin'ny spektral mitohy 60 nm.
Sary #5
Ny tena zavatra dia ny litera βXβ sy ny famantarana β+β (5a). Ny spektrum amin'ny litera "X" dia somary mitovitovy sy mitohy - eo anelanelan'ny 515 sy 575 nm, fa ny "+" kosa dia manana spectrum voarafitra, indrindra eo anelanelan'ny 535 sy 575 nm (5b). Ho an'ity andrana ity, dia 120 s ny fampahafantarana mba hahazoana ny SNR 70 dB tadiavina (toy ny teo aloha).
Nisy sivana bandpass mirefy 60 nm ihany koa nampiasaina tamin'ny zavatra iray manontolo ary sivana ambany-pass teo amin'ny famantarana "+". Mandritra ny fanamboarana, ny spectrum 60 nm dia mizara ho fantsona 6 mifanakaiky miaraka amin'ny sakany 10 nm (5b).
Araka ny hitantsika amin'ny sary 5c, ny sary azo dia mifanaraka tsara amin'ny tena zavatra. Nasehon'ity andrana ity fa ny fisiana na ny tsy fisian'ny fifandraisana amin'ny spectral amin'ny speckle refesina dia tsy misy fiantraikany amin'ny fahombiazan'ny teknika fakana sary. Ny mpahay siansa mihitsy no mino fa ny anjara asa lehibe kokoa amin'ny dingan'ny fijerena sary, na ny fahombiazany, dia tsy milalao loatra amin'ny toetra mampiavaka ny zavatra fa amin'ny calibration ny rafitra sy ny antsipirian'ny detector encoding.
Ho an'ny antsipiriany bebe kokoa momba ny nuances amin'ny fianarana dia manoro hevitra aho ny hijery ΠΈ ho azy.
epilogue
Ao amin'ity asa ity, ny mpahay siansa dia nanoritsoritra fomba vaovao amin'ny sary multispectral amin'ny alΓ lan'ny diffuser. Ny modulation speckle miankina amin'ny halavan'ny onjam amin'ny alΓ lan'ny aperture coding dia nahatonga fandrefesana maromaro sy kajy speckle tamin'ny alΓ lan'ny algorithm OMP mifototra amin'ny milina.
Amin'ny fampiasana ny litera maro loko "H" ho ohatra, dia nasehon'ny mpahay siansa fa ny fifantohana amin'ny fantsona spektral dimy mifanitsy amin'ny violet, maitso ary loko mena telo dia ahafahan'ny olona mahazo fanavaozana ny sary misy ny loko rehetra amin'ny tany am-boalohany (manga, mavo, sns.).
Araka ny voalazan'ireo mpikaroka, ny teknikan'izy ireo dia mety ilaina amin'ny fitsaboana sy ny astronomia. Ny loko dia mitondra fampahalalana manan-danja amin'ny lafiny roa: amin'ny astronomia - ny singa simika amin'ny zavatra ianarana, amin'ny fitsaboana - ny firafitry ny molekiola amin'ny sela sy ny sela.
Amin'ity dingana ity, tsy misy afa-tsy olana iray ihany no hitan'ny mpahay siansa izay mety hiteraka tsy fahatomombanana amin'ny fahitana: ny fahadisoana modely. Noho ny fe-potoana lava be ilaina amin'ny fanatanterahana ny dingana, dia mety hisy fiovana eo amin'ny tontolo iainana izay hampiditra fanitsiana izay tsy nodinihina tamin'ny dingana fanomanana. Na izany aza, amin'ny ho avy dia mikasa ny hitady fomba hanamaivanana ity olana ity isika, izay hahatonga ny teknika fanoritsoritana voalaza fa tsy marina, fa koa hiorina amin'ny toe-javatra rehetra.
Zoma tsy ambony:
Jiro, loko, mozika ary telo amin'ireo manga hafahafa indrindra eran-tany (Blue Man Group).
Misaotra namaky, mijanΓ²na ho liana, ary mirary faran'ny herinandro mahafinaritra ry zalahy! π
Misaotra anao nijanona niaraka taminay. Tianao ve ny lahatsoratray? Te hahita votoaty mahaliana kokoa? Tohano izahay amin'ny fametrahana baiko na fanolorana amin'ny namana, fihenam-bidy 30% ho an'ny mpampiasa Habr amin'ny analogue tokana amin'ny mpizara ambaratonga fidirana, izay noforoninay ho anao: (misy miaraka amin'ny RAID1 sy RAID10, hatramin'ny 24 cores ary hatramin'ny 40GB DDR4).
Dell R730xd in-2 mora kokoa? Eto ihany any Holandy! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - manomboka amin'ny $99! Vakio ny momba ny
Source: www.habr.com