Ọkan ninu awọn agbara olokiki julọ ti Superman jẹ iranran nla, eyiti o fun u laaye lati wo awọn ọta, wo ninu okunkun ati lori awọn ijinna nla, ati paapaa rii nipasẹ awọn nkan. Agbara yii jẹ ṣọwọn han loju iboju, ṣugbọn o wa. Ni otitọ wa, o tun ṣee ṣe lati rii nipasẹ awọn nkan ti o fẹrẹẹ patapata nipa lilo diẹ ninu awọn ẹtan imọ-jinlẹ. Sibẹsibẹ, awọn aworan ti o jẹ abajade jẹ nigbagbogbo ni dudu ati funfun, titi di laipe. Loni a yoo wo iwadi kan ninu eyiti awọn onimo ijinlẹ sayensi lati Ile-ẹkọ giga Duke (USA) ni anfani lati ya aworan awọ ti awọn nkan ti o farapamọ lẹhin odi opaque nipa lilo ifihan ina kan. Kini imọ-ẹrọ Super yii, bawo ni o ṣe n ṣiṣẹ ati ni awọn agbegbe wo ni o le ṣee lo? Iroyin ti ẹgbẹ iwadi yoo sọ fun wa nipa eyi. Lọ.
Ipilẹ iwadi
Pelu gbogbo awọn anfani ti o ṣeeṣe ti imọ-ẹrọ fun wiwo awọn nkan ni awọn media ti o tuka, awọn iṣoro pupọ wa ni imuse imọ-ẹrọ yii. Ohun akọkọ ni otitọ pe awọn ipa ọna ti awọn photon ti o kọja nipasẹ olutuka yipada pupọ, eyiti o yori si awọn ilana laileto. speckles* ni ìha keji.
Ojú jẹ apẹrẹ kikọlu laileto ti a ṣẹda nipasẹ kikọlu ara ẹni ti awọn igbi ti o ni ibamu ti o ni awọn iyipada alakoso laileto ati/tabi eto kikankikan. Nigbagbogbo o dabi eto awọn aaye ina (awọn aami) lori abẹlẹ dudu.
Ni awọn ọdun aipẹ, ọpọlọpọ awọn imọ-ẹrọ aworan ti ni idagbasoke lati yago fun awọn ipa onituka ati jade alaye ohun kan lati apẹrẹ speckle. Iṣoro pẹlu awọn imuposi wọnyi ni awọn idiwọn wọn - o nilo lati ni imọ kan nipa ohun naa, ni iwọle si alabọde tuka tabi nkan, ati bẹbẹ lọ.
Ni akoko kanna, ọna ti ilọsiwaju pupọ wa, ni ibamu si awọn onimọ-jinlẹ - iworan pẹlu ipa iranti (ME). Ọna yii n gba ọ laaye lati wo ohun kan laisi imọ ṣaaju nipa ararẹ tabi alabọde pipinka. Gbogbo eniyan ni awọn ailagbara, bi a ti mọ, ati pe ọna ME kii ṣe iyatọ. Lati gba awọn ilana speckle ti o ga-giga ati, ni ibamu, awọn aworan deede diẹ sii, itanna gbọdọ jẹ ẹgbẹ dín, i.e. kere ju 1 nm.
O tun ṣee ṣe lati ṣaju awọn idiwọn ti ọna ME, ṣugbọn lẹẹkansi awọn ẹtan wọnyi pẹlu iraye si orisun opiti tabi ohun kan ṣaaju olupin kaakiri, tabi wiwọn taara PSF*.
PSF* - iṣẹ itankale aaye kan ti o ṣapejuwe aworan ti eto aworan gba nigbati o n ṣakiyesi orisun ina aaye tabi nkan aaye kan.
Awọn oniwadi pe awọn ọna wọnyi ṣiṣẹ, ṣugbọn kii ṣe pipe, nitori wiwọn PSF ko ṣee ṣe nigbagbogbo nitori, fun apẹẹrẹ, si awọn agbara ti olutuka tabi ailagbara rẹ ṣaaju ilana aworan. Ninu awọn ọrọ miiran, nibẹ ni nkankan lati sise lori.
Ninu iṣẹ wọn, awọn oniwadi dabaa ọna ti o yatọ. Wọn fihan wa ọna kan fun riri awọn aworan iwoye pupọ ti awọn nkan nipasẹ alabọde pipinka nipa lilo wiwọn speckle kan pẹlu kamẹra monochrome kan. Ko dabi awọn imọ-ẹrọ miiran, eyi ko nilo imọ iṣaaju ti eto PSF tabi irisi orisun.
Ọna tuntun n ṣe agbejade awọn aworan didara giga ti ohun ibi-afẹde ni awọn ikanni iwoye ti o ya sọtọ daradara marun laarin 450 nm ati 750 nm, eyiti o jẹrisi nipasẹ awọn iṣiro. Ni iṣe, o ti ṣee ṣe lati foju inu wo awọn ikanni iwoye ti o ya sọtọ daradara laarin 450 nm ati 650 nm ati awọn ikanni iwoye itosi mẹfa laarin 515 ati 575 nm.
Bawo ni titun ọna ṣiṣẹ
Aworan No.. 1: atupa - aye ina modulator - diffuser (pẹlu iris diaphragm) - ifaminsi iho - prism - opitika yii (1: 1 iworan) - monochrome kamẹra.
Awọn oniwadi ṣe akiyesi awọn eroja ipilẹ mẹta ti eyikeyi aworan olutan kaakiri: ohun ti iwulo (itanna ita tabi itanna ti ara ẹni), olutọpa, ati aṣawari.
Gẹgẹbi awọn eto ME boṣewa, iwadi yii ṣe akiyesi ohun kan ti iwọn igun rẹ wa ninu aaye wiwo ME ati ni ijinna u lẹhin olupin. Lẹhin ti ibaraenisepo pẹlu awọn diffuser, irin-ajo ina kan ijinna v ṣaaju ki o to de oluwari.
Aworan ME ti aṣa nlo awọn kamẹra boṣewa, ṣugbọn ọna yii nlo module aṣawari fifi ẹnọ kọ nkan ti o ni iho fifi koodu ati eroja opiti ti o gbẹkẹle gigun. Idi ti nkan yii ni lati ṣe adaṣe ni iyasọtọ ti ikanni iwoye kọọkan ṣaaju apapọ wọn ati yiyipada wọn sinu aṣawari monochrome kan.
Nitorinaa, dipo wiwọn speckle kekere-itansan nirọrun ti awọn ikanni iwoye jẹ idapọ aibikita, a ti gbasilẹ ifihan agbara pupọ pupọ, eyiti o baamu daradara fun Iyapa.
Awọn oniwadi lekan si tẹnumọ pe ọna wọn ko nilo eyikeyi awọn abuda ti a ti mọ tẹlẹ tabi awọn arosinu nipa olupin kaakiri tabi orisun ina.
Lẹhin ṣiṣe awọn wiwọn alakoko ti speckle multixed, iye ti a mọ ti Tλ (apẹẹrẹ ifaminsi ti o gbẹkẹle gigun) ni a lo lati ṣe atunṣe speckle kọọkan ni ẹgbẹ iwoye kọọkan.
Ninu iṣẹ wọn, ni ipele ti iṣiro ati awoṣe, awọn onimo ijinlẹ sayensi lo awọn ọna ẹkọ ẹrọ kan ti o le ṣe iranlọwọ ninu imuse ọna ti a ko ni imọran tẹlẹ. Ni akọkọ, ẹkọ ẹya matrix fọnka ni a lo lati ṣe aṣoju speckle.
Ẹkọ ẹya ara ẹrọ* - gba eto laaye lati wa awọn aṣoju pataki lati ṣe idanimọ awọn ẹya ti data orisun.
Abajade jẹ data data ikẹkọ lori awọn aworan speckle lati ọpọlọpọ awọn atunto wiwọn. Ipilẹ yii jẹ gbogbogbo ati pe ko dale lori awọn ohun kan pato ati awọn onituka ti o kopa ninu iran ti iboju-boju Iλx, y. Ni awọn ọrọ miiran, eto naa jẹ ikẹkọ ti o da lori olutọpa ti a ko lo ninu iṣeto idanwo, i.e. eto naa ko ni iwọle si, bi awọn oniwadi ṣe fẹ.
OMP algorithm ni a lo lati gba awọn aworan speckle ni gigun gigun kọọkan (orthogonal ibaamu ilepa).
Lakotan, nipa iṣiro adaṣe adaṣe ti ikanni iwoye kọọkan ni ominira ati yiyipada isọdọtun ni iwọn gigun kọọkan, awọn aworan ti nkan naa ni a gba. Awọn aworan ti o yọrisi ni iha gigun kọọkan lẹhinna ni idapo lati ṣẹda aworan awọ ti ohun naa.
Aworan No. 2: ilana igbese-nipasẹ-igbesẹ ti kikọ aworan ohun kan.
Ilana yii, ni ibamu si awọn olupilẹṣẹ rẹ, ko ṣe awọn arosinu nipa awọn ibamu laarin awọn ikanni iwoye ati pe o nilo arosinu nikan pe iye wefulenti jẹ laileto. Ni afikun, ọna yii nilo alaye nikan nipa aṣawari fifi ẹnọ kọ nkan, dale lori isọdi-ṣaaju ti iho fifi koodu ati ile-ikawe data ti o ti kọ tẹlẹ. Awọn abuda wọnyi jẹ ki ọna aworan yi wapọ pupọ ati ti kii ṣe apanirun.
Awọn abajade kikopa
Ni akọkọ, jẹ ki a wo awọn abajade simulation.
Aworan #3
Aworan ti o wa loke fihan awọn apẹẹrẹ ti aworan pupọ ti awọn nkan meji ti o ya nipasẹ olutọpa. Top kana lori 3a ni ohun anfani ti o ni awọn nọmba pupọ, ti o han mejeeji ni awọ eke ati fifọ nipasẹ ikanni iwoye. Nigbati o ba n gbero ohun kan ni awọ eke, profaili kikankikan ti gigun gigun kọọkan yoo han ni aaye CIE 1931 RGB.
Nkan ti a tun ṣe (ila isalẹ lori 3a) mejeeji ni awọ eke ati ni awọn ofin ti awọn ikanni iwoye kọọkan, ṣe afihan pe ilana naa pese iwoye ti o dara julọ ati agbekọja kekere nikan laarin awọn ikanni iwoye, eyiti ko ṣe ipa pataki ninu ilana naa.
Lẹhin gbigba ohun ti a tun ṣe, i.e. Lẹhin ṣiṣe, o jẹ dandan lati ṣe iṣiro iwọn deede nipa ifiwera kikankikan iwoye (apapọ lori gbogbo awọn piksẹli didan) ti ohun gidi ati ọkan ti a tun ṣe (3b).
Ninu awọn aworan 3c fihan ohun gidi kan (ila oke) ati aworan ti a tun ṣe (ila isalẹ) fun sẹẹli igi owu kan, ati ni 3d igbekale ti iworan yiye ti han.
Lati ṣe iṣiro deede aworan, o jẹ dandan lati ṣe iṣiro awọn iye atọka ibajọra igbekale (SSIM) ati ipin ifihan-si-ariwo (pSNR) ti ohun gidi fun ikanni iwoye kọọkan.
Tabili ti o wa loke fihan pe ọkọọkan awọn ikanni marun ni o ni SSIM olùsọdipúpọ ti 0,8–0,9 ati PSNR ti o ju 20. O tẹle pe laibikita itansan kekere ti ifihan speckle, superposition ti awọn ẹgbẹ iwoye marun pẹlu iwọn ti 10 nm lori aṣawari ngbanilaaye fun atunkọ deede deede awọn ohun-ini aye-sipekitira ti ohun ti n ṣe iwadi. Ni awọn ọrọ miiran, ilana naa n ṣiṣẹ, ṣugbọn iwọnyi jẹ awọn abajade kikopa nikan. Lati ni igbẹkẹle pipe ninu iṣẹ wọn, awọn onimo ijinlẹ sayensi ṣe ọpọlọpọ awọn adanwo ti o wulo.
Esiperimenta
Ọkan ninu awọn iyatọ ti o ṣe pataki julọ laarin kikopa ati awọn adanwo gidi ni ayika, i.e. awọn ipo ninu eyiti awọn mejeeji ti gbe jade. Ninu ọran akọkọ awọn ipo iṣakoso wa, ni keji awọn ipo aisọtẹlẹ wa, i.e. a yoo ri bi o ti lọ.
Awọn ikanni iwoye mẹta pẹlu iwọn ti 8 – 12 nm ti o dojukọ ni 450, 550 ati 650 nm ni a gbero, eyiti, nigbati a ba ni idapo pẹlu awọn titobi ibatan ti o yatọ, ṣe agbejade ọpọlọpọ awọn awọ.
Aworan #4
Aworan ti o wa loke fihan afiwe laarin ohun gidi (“H” awọ-pupọ” ati ọkan ti a tun ṣe. Akoko ifihan ina (iyara oju, ie ifihan) ti ṣeto si 1800 s, eyiti o jẹ ki o ṣee ṣe lati gba SNR ni iwọn 60-70 dB. Atọka SNR yii, ni ibamu si awọn onimọ-jinlẹ, kii ṣe pataki pupọ fun idanwo naa, ṣugbọn ṣiṣẹ bi ijẹrisi afikun ti iṣẹ ṣiṣe ti ilana wọn, paapaa ni ọran ti awọn nkan eka. Ni otitọ, ati kii ṣe ni awọn ipo yàrá, ọna yii le jẹ aṣẹ titobi ni iyara.
Oju ila oke ti aworan #4 fihan ohun naa ni gigun gigun kọọkan (lati osi si otun) ati ohun elo awọ ni kikun.
Lati gba aworan ti ohun gidi bi abajade ti aworan, kamẹra iran kọmputa kan ni a lo pẹlu awọn asẹ bandpass ti o yẹ lati ṣe aworan taara awọn paati iwoye ati gba aworan ti o ni kikun nipa pipọ awọn ikanni iwoye ti o yọrisi.
Oju ila keji ti aworan ti o wa loke fihan awọn ilana isọdọtun ti ikanni iwoye kọọkan ti o n ṣe awọn iwọn wiwọn pupọ ti o jẹ titẹ sii si ipele sisẹ data.
Ẹsẹ kẹta jẹ ohun ti a tun ṣe ni ikanni iwoye kọọkan, bakanna bi ohun ti o ni kikun awọ ti a tun ṣe, i.e. abajade iworan ipari.
Aworan awọ ni kikun fihan pe awọn titobi ibatan laarin awọn ikanni iwoye tun jẹ deede, nitori awọ ti aworan ti a tunṣe ni idapo ni ibamu pẹlu iye gidi, ati olusọdipúpọ SSIM de diẹ sii ju 0,92 fun ikanni kọọkan.
Laini isalẹ jẹrisi alaye yii, ti n ṣafihan lafiwe ti kikankikan ti ohun gidi ati ọkan ti a tun ṣe. Awọn data lati awọn mejeeji ṣe deede ni gbogbo awọn sakani iwoye.
O tẹle lati eyi pe paapaa wiwa ariwo ati awọn aṣiṣe awoṣe ti o pọju ko ṣe idiwọ fun wa lati gba aworan ti o ni agbara giga, ati awọn abajade esiperimenta ni ibamu daradara pẹlu awọn abajade awoṣe.
Idanwo ti a ṣalaye loke ni a ṣe ni akiyesi awọn ikanni iwoye ti o yapa. Awọn onimo ijinlẹ sayensi ṣe idanwo miiran, ṣugbọn ni akoko yii pẹlu awọn ikanni ti o wa nitosi, tabi dipo pẹlu iwọn iwoye lilọsiwaju ti 60 nm.
Aworan #5
Ohun gidi ni lẹta “X” ati ami “+” (5a). Awọn julọ.Oniranran ti awọn lẹta “X” ni jo asomọ ati ki o lemọlemọfún - laarin 515 ati 575 nm, ṣugbọn awọn “+” ni a ti eleto julọ.Oniranran, nipataki be laarin 535 ati 575 nm (5b). Fun idanwo yii, ifihan jẹ 120 s lati ṣaṣeyọri ti o fẹ (bii tẹlẹ) SNR ti 70 dB.
Àlẹmọ bandpass fife 60nm ni a tun lo lori gbogbo nkan naa ati àlẹmọ-kekere lori ami “+”. Lakoko atunkọ, iwoye 60 nm ti pin si awọn ikanni isunmọ 6 pẹlu iwọn ti 10 nm (5b).
Bi a ti le ri lati awọn aworan 5c, Awọn aworan abajade wa ni adehun ti o dara julọ pẹlu ohun gidi. Idanwo yii fihan pe wiwa tabi isansa ti awọn ibaramu iwoye ni speckle wiwọn ko ni ipa imunadoko ti ilana aworan labẹ ikẹkọ. Awọn onimo ijinlẹ sayensi tikararẹ gbagbọ pe ipa ti o tobi pupọ ninu ilana iworan, tabi dipo aṣeyọri rẹ, kii ṣe pupọ nipasẹ awọn abuda iwoye ti ohun naa bi nipasẹ isọdọtun ti eto ati awọn alaye ti aṣawari fifi koodu rẹ.
Fun alaye diẹ sii nipa awọn nuances ti iwadi, Mo ṣeduro wiwo и fún un.
Imudaniloju
Ninu iṣẹ yii, awọn onimo ijinlẹ sayensi ṣe apejuwe ọna tuntun ti aworan iwoye pupọ nipasẹ olutọpa. Iṣatunṣe speckle ti o gbẹkẹle gigun ni lilo iho ifaminsi kan jẹ ki wiwọn ọpọ-ọpọlọpọ ẹyọkan ati iṣiro speckle kan nipa lilo algorithm OMP ti o da lori ẹrọ.
Lilo lẹta awọ-pupọ "H" gẹgẹbi apẹẹrẹ, awọn onimo ijinlẹ sayensi fihan pe iṣojukọ lori awọn ikanni iwoye marun ti o baamu si aro, alawọ ewe ati awọn ojiji pupa mẹta gba eniyan laaye lati gba atunkọ aworan ti o ni gbogbo awọn awọ ti atilẹba (buluu, ofeefee, ati bẹbẹ lọ).
Gẹgẹbi awọn oniwadi, ilana wọn le wulo ni oogun mejeeji ati imọ-jinlẹ. Awọ n gbe alaye pataki ni awọn itọnisọna mejeeji: ni astronomie - akojọpọ kemikali ti awọn nkan ti a nṣe iwadi, ni oogun - awọn ohun elo molikula ti awọn sẹẹli ati awọn tisọ.
Ni ipele yii, awọn onimo ijinlẹ sayensi ṣe akiyesi iṣoro kan nikan ti o le fa aiṣedeede wiwo: awọn aṣiṣe awoṣe. Nitori igba pipẹ ti o nilo lati pari ilana naa, awọn ayipada ninu agbegbe le waye ti yoo ṣafihan awọn atunṣe ti a ko ṣe akiyesi ni ipele igbaradi. Sibẹsibẹ, ni ojo iwaju a gbero lati wa ọna lati dinku iṣoro yii, eyi ti yoo jẹ ki ilana aworan ti a ṣe apejuwe kii ṣe deede nikan, ṣugbọn tun ni iduroṣinṣin labẹ awọn ipo eyikeyi.
Ọjọ Jimọ ni oke:
Imọlẹ, awọ, orin ati mẹta kan ti agbaye julọ olokiki weirdos bulu (Blue Eniyan Group).
O ṣeun fun kika, duro iyanilenu, ati ki o ni kan nla ìparí buruku! 🙂
O ṣeun fun gbigbe pẹlu wa. Ṣe o fẹran awọn nkan wa? Ṣe o fẹ lati rii akoonu ti o nifẹ si diẹ sii? Ṣe atilẹyin fun wa nipa gbigbe aṣẹ tabi iṣeduro si awọn ọrẹ, ẹdinwo 30% fun awọn olumulo Habr lori afọwọṣe alailẹgbẹ ti awọn olupin ipele-iwọle, eyiti a ṣẹda nipasẹ wa fun ọ: (wa pẹlu RAID1 ati RAID10, to awọn ohun kohun 24 ati to 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 igba din owo? Nikan nibi ni Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - lati $99! Ka nipa
orisun: www.habr.com