Аннотация
В статье рассмотрены особенности построения цифровых голографических систем реального времени. Произведена оценка технических характеристик предлагаемой цифровой голографической системы. Система позволяет производить запись, восстановление и обработку цифровых голограмм. Особенностью рассмотренной голографической системы является применение графических ускорителей для обработки цифровых голограмм, что позволяет эффективно использовать ее при параллельных вычислениях. Цифровая голографическая система состоит из оптической схемы на основе интерферометра Тваймана-Грина, устройства управления вносимого в опорный фронт сдвига и вычислительного комплекса с графическими ускорителями Nvideo Quadro FX1700. Для обработки цифровых голограмм применена технология Nvideo Cuda 6.5 Toolkit. Работа графических ускорителей производится в конвейерном режиме под управлением надстройки Cuda 6.5 Toolkit. Это позволяет получить быстродействие обработки цифровых голограмм до 30 к/с, что дает возможность реализации измерений в режиме реального времени. Интерференционные картины регистрировались при ручном и автоматическом режимах фотокамеры. Значения выдержки и чувствительности подбирались опытным путем для получения максимального контраста интерференционных картин. Предоставляются широкие возможности для исследования различных объектов оптическими методами с разрешающей способностью, определяемой малой длиной волны оптического излучения, характеристиками оптической системы и регистрирующей системы на основе многоэлементных приемников излучения
Ключевые слова: цифровая интерферометрия, оптическая измерительная система, интерферограмма, оптическая интерферометрия, цифровая голографическая интерферометрия, фазовый сдвиг, интерферометр, программное обеспечение, траектория интерференционных сигналов, метод главных компонент, синтез тестов, экспериментальная проверка
Список литературы
1. Digital micromirror transient response influence on superfast 3d shape measurement / Y. Wang, B. Bhattacharya, E.H. Winer, P. Kosmicki, W.H. El-Ratal,
S. Zhang // Optics and Lasers in Engineering. – 2014. – Vol. 58. – P. 19–26.
2. Гужов В.И., Ильиных С.П. Компьютерная интерферометрия. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. – 252 с. – (Учебники НГТУ).
3. Jones R., Wykes C. Holographic and speckle interferometry. – 2nd ed. – Cambridge, UK: Cambridge University, 1989. – Chap. 3. – P. 57.
4. Vest C.M. Holographic interferometry. – New York: John Wiley, 1979.
5. Голографические неразрушающие исследования / ред. Р.К. Эрф; пер. с англ. В.А. Егорова, В.А. Карасева. – М.: Машиностроение, 1979. – 446 с.
6. The experience of pulse holography application for factory environment /
V. Gurevich, M. Gusev, I. Begishev, V. Redkorechev // Proceedings of International Conference on Trends in Optical Non-Destructive Testing. – Lugano, Switzerland, 1999. – P. 214–221.
7. Schnars U., Jupter W. Direct recording of holograms by CCD-target and numerical reconstruction // Applied Optics. – 1994. – Vol. 33, iss. 2. – P. 179–181.
8. Takeda M., Hideki I., Kobayashi S. Fourier-transform method of fringe pattern analysis for computer-based topography and interferometry // Journal of the Optical Society of America. – 1982. – Vol. 72, iss. 1. – P. 156–160.
9. Schnars U., Jueptner W. Digital holography. – Berlin: Springer Verlag., 2005. – 164 p.
10. Gushov V.I., Solodkin Yu.N. Automatic processing of fringe patterns in integer interferometers // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – Vol. 14,
iss. 4–5. – P. 311–324.
11. Real-time digital holographic microscopy using the graphic processing unit / T. Shimobaba, Y. Sato, J. Miura, M. Takenouchi, T. Ito // Optics Express. – 2008. Vol. 16. – P. 11776–11781.
12. Karasev P., Campbell D., Richards M. Obtaining a 35x speedup in 2D phase unwrapping using commodity graphics processors // IEEE Radar Conference, 17–20 April 2007. – Boston, Massachusetts, 2007. – P. 574–578. – doi: 10.1109/RADAR.2007.374282.
13. Гужов В.И., Ильиных С.П., Картавых Е.В. Коррекция систематических погрешностей при определении полной фазы в целочисленной интерферометрии // Автометрия. – 2008. – Т. 44, № 6. – С. 96–102.
14. Решение проблемы фазовой неоднозначности методом численной интерферометрии / В.И. Гужов, С.П. Ильиных, Р.А. Кузнецов, А.Р. Вагизов // Автометрия. – 2013. – Т. 49, № 2. – С. 85–91.
15. NVIDIA CUDA Programming Guide, version 4.2. – Santa Clara, California: NVIDIA Corporation, 2012. – 175 p.
16. CUDA Toolkit 5.0 CUFFT library: programming guide. – Santa Clara, California: NVIDIA Corporation, 2012. – 33 p.
17. Real-time capture and reconstruction system with multiple GPUs for a 3D live scene by a generation from 4K IP images to 8K holograms / Y. Ichihashi, R. Oi, T. Senoh, K. Yamamoto, T. Kurita // Optics Express. – 2012. – Vol. 20. –
P. 21645–21655.
