СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Системы оптической микроскопии являются важным методом исследования во многих медицинских и промышленных приложениях. Пространственное разрешение зависит от конструкции объектива, и поле зрения сужается по мере увеличения кратности. Максимальное поле зрения достигается при использовании объективов с малым значением кратности увеличения и соответственно с низким пространственным разрешением. Объективы с низким разрешением конструктивно просты в изготовлении и поэтому недороги. Использование таких объективов для повышения пространственного разрешения является перспективным направлением.

Целью настоящей работы является исследование возможности увеличения пространственного разрешения систем оптической микроскопии, использующих их микрообъективы с малым значением кратности увеличения с сохранением присущего им широкого поля зрения. Улучшение пространственного разрешения осуществляется с помощью предлагаемого в статье подхода, основанного на технологии субпиксельного сканирования и введения апертурной функции, не зависящей от свойств изображения. В этом случае спектр изображения, синтезированного с помощью технологии субпиксельного сканирования, компенсируется множителем предлагаемой апертурной функции, вид которой зависит только от типа апертуры объектива и не зависит от свойств исследуемого объекта. Для реализации субпиксельного сканирования сдвигов была проведена модификация предметного столика металлографического агрегатного микроскопа МЕТАМ-Р1. Под управлением ЭВМ двухкоординатный столик может позиционироваться с высокой точностью. Полученные экспериментальные результаты показывают реализуемость предлагаемого подхода.

Недостатком предложенного подхода является необходимость использования дополнительной системы субпиксельного сдвига. Однако во многих случаях использование субпиксельных сдвигов оказывается более предпочтительным, чем применение сложных объективов с большим разрешением и небольшим полем зрения.

1. Виноградова Г.Н., Захаров В.В. Основы микроскопии. Ч. 1. – СПб.: Университет ИТМО, 2018. – 133 с.

2. Виноградова Г.Н., Захаров В.В. Основы микроскопии. Ч. 2. – СПб.: Университет ИТМО, 2020. – 248 с.

3. Васьков С.Т., Ефимов В.М., Резник А.Л. Быстрая цифровая реконструкция сигналов и изображений по критерию минимума энергии // Автометрия. – 2003. – Т. 39, № 4. – С. 13–20.

4. Белов А.М., Денисова А.Ю. Спектральное и пространственное сверхразрешение при комплексировании данных ДЗЗ различных источников // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 5. – С. 855–863. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-5-855-863.

5. Оценка ошибок синтеза изображений с суперразрешением на основе использования нескольких кадров / А.В. Кокошкин, В.А. Коротков, К.В. Коротков, Е.П. Новичихин // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 5. – С. 701–711. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-5-701-711.

6. Королев А.Н. Повышение разрешающей способности оптических систем путем эффективного использования степеней свободы волнового поля объекта // Успехи физических наук. – 1968. – Т. 96, № 2. – С. 261–289.

7. Гужов В.И., Марченко И.О., Трубилина Е.Е. Повышение пространственного разрешения сигналов в оптических системах // Компьютерная оптика. – 2022. – Т. 46, № 1. – С. 65–70. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-924.

8. Гужов В.И., Трубилина Е.Е., Марченко И.О. Восстановление сигналов по дискретным значениям с ограниченным числом идеальных отсчетов // Научный вестник НГТУ. – 2020. – № 1 (78). – С. 147–156. – DOI: 10.17212/1814-1196-2020-1-147-156.

9. Попов М.А., Станкувич С.А., Шкляр С.В. Алгоритм повышения разрешения субпиксельно смещенных изображений // Математичнi машини i системи. – 2015. – № 1. – С. 29–36.

10. Гужов В.И., Ильиных С.П., Марченко И.О. Метод повышения пространственного разрешения в цифровой голографической микроскопии // Автометрия. – 2018. – Т. 54, № 3. – С. 104–110. –DOI: 10.15372/AUT20180313.

11. Superresolved imaging based on wavelength multiplexing of projected unknown speckle patterns / O. Wagner, A. Schwarz, A. Shemer, C. Ferreira, J. Garcia, Z. Zalevsky // Applied Optics. – 2015. – Vol. 54 (13). – P. D51–D60.

12. Турухано Б.Г., Турухано И.А., Турухано Н. Высокоразрешающий цифровой голографический микроскоп для отражающих объектов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2021. – № 3. – С. 10–15. – DOI: 10.25791/pribor.3.2021.1244.

13. Блажевич С.В., Селютина Е.С. Повышение разрешения цифрового изображения с использованием субпиксельного сканирования // Научные ведомости БелГУ. Серия: Математика. Физика. – 2014. – № 5 (176). – С. 186–190.

14. Исследование фокусировки в близкорасположенные световые пятна при освещении дифракционных оптических элементов коротким импульсным лазерным пучком / С.Н. Хонина, С.А. Дегтярев, А.П. Порфирьев, О.Ю. Моисеев, С.Д. Полетаев, А.С. Ларькин, А.Б. Савельев-Трофимов // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39, № 2. – С. 187–196.

15. Микроскоп металлографический агрегатный МЕТАМ-Р1. – URL: https://scopica.ru/proj/mikroskop-metallograficheskiy-agregatnyiy-metam-r1 (дата обращения: 28.11.2024).

16. Ratis XYZ_H – трехкоординатный плоскопараллельный сканер. – URL: http://www.nanoscantech.com/ru/products/stage/stage-100.html (дата обращения: 28.11.2024).