Томографические методы анализа пространственно-спектральной структуры объектов и процессов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

РГ8 ОД 5 / 1110Л 1993

ВСЕРОССШСКШ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

На правах рукописи УДК 681.327.12:535

БУЛЫГИН Федор Владиленович

ТОМОГРАФИЧЕСКИЕ ГЛЕТОДЫ АНАЛИЗА ПРОСТРАНСТВЕННО-СПЕКТРАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ОБЪЕКТОВ И ПРОЦЕССОВ

01.04.05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1993 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте оптико-физических измерений.

Научный руководитель: доктор технических наук, с.н.с.

ЛЕВИН Геннадий Генрихович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ВАСИЛЕНКО Георгий Иванович доктор физико-математических наук, с.н.с КУКИЦЫН Вячеслав Евгеньевич

Ведущая организация: Инженерный Центр "Плазмодинамика" при Московском Государственном Информатико-электронико-технологи-ческом Университете.

Защита состоится " "__ 1993 г. в_часов на заседании Специализированного Совета Д 041.01.02 Всероссийского научно-исследовательского института оптико- физических измэрений по адресу: 103045, Москва, ул.Рождественка, д.27.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ВНШОФИ.

Автореферат разослан " " _ 1993 г.

Учений секретарь

Буяло А.С.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Акт^альность_темы.

Данная работа относится к оптической томографии. Целью работы является изучение возможности использования томографических методов для получения пространственного распределения не только яркости или поглощения оптического объекта, но и его спектральных характеристик.

Спектроскопия является мощным средством современной оптики, позволяющим давать ценную информацию о составе и свойствах различных физических объектов. Современные приборы для оптического спектрального анализа обладают высоким спектральным разрешением во всем оптическом диапазоне, однако, с их помощью можно получать спектрограммы лишь точечных либо одномерных объектов. Существует большое количество объектов, при исследовании которых важно знать пространственное распределение их компонентов, обладающих различными спектральными свойствами.

К таким объектам относятся различные виды плазмы, например, плазменные струи, используемые в динамической плазменной обработке материалов. Большой интерес представляет исслодова-ние пространственного распределения спектральных, компонент в многочисленных научных и промышленных установках, работающих с другими видами плазмы. Сюда же можно отнести различные виды пламени, образующиеся в результате работы реактивных двигателей, форсунок, горелок и других устройств.

К другим видам плазменных образований, которые широко исследуются спектральными методами, относятся искусственные ио-н^-осферные образования (ИИО). В этих исследованиях пространс-

твенное распределение спектральных составляющих свечения ИИО представляет большой интерес.

К атому же классу относится задача спектрального анализа изображений, получаемых при наблюдении из космоса земной поверхности, озоносферц Земли; изображений поверхности Солнца, планет и других объектов. Эти задачи возникают в процессе научных исследований, геологической разведки, экологического мониторинга земной поверхности, контроля озонового слоя, и др.

Наличие столь широкого класса научных и прикладных задач для анализа пространственного распределения спектральных компонент не могло не привести к созданию ряда приборов для такого анализа.

Одним из наиболее простых способов решения данной задачи является введение акустооптического или обычного спектрального фильтра в оптический канал регистрации изображения. Используется такжёпространственное сканирование щелевым спектрографом. Эти приборы, получившие название видеоспектрометров, широко используются для получения спектрозональных изображений земной поверхности из космоса с высоким пространственным и спектральным разрешением. Основные недостатки описанных выше устройств связаны с тем, что в.них используется дискретная регистрация информации об объекте.

Дискретизация съема информации по пространству или по спектру неизбежно приводит к потере информации, ограничениям на время стационарности исследуемого объекта, ухудшению соотношения сигнал/шум.

Избежать этого можно, реализовав томографическую инте-

тральную регистрацию, информации об объекте. Можно регистрировать не отдельные сечения х = const и X^const пространственно - спектрального объекта, а его двумерные проекции, несущие в себе интегральную информацию обо всех сечениях трехмерного объекта. Такая томографическая система, реализующая зондирование в пространстве (X, У, х), может быть названа спектротомо-графом, а данный метод - спектротомографией. Разработка и развитие методов спектротомографии могут послужить основанием для создания нового поколения приборов для спектрального анализ;) протяженных объектов.

Цель_диссертационной_работи.

Целью данной работы явилось исследование и реализация томографических методов для анализа внутренней структуры полихроматических объектов, а также разработка и исследование спектротомографа, использующего локальные алгоритмы томографической реконструкции.

Для этого необходимо было решить следующие задачи:

1. Определить общие характеристики спектротомографических проекций.

2. Разработать схемы сбора спектротомографических проекций.

3. Разработать методы предобработки спектротомографических проекций, позволяющие использовать для восстановления алгоритмы малоракурсной пространственной томографии.

4. Провести экспериментальную проверку метода спектротомографии на тест-объектах.

5. Исследовать особенности различных схем сбора ОПТ- проекций.

6. Доказать возмошость проецирования по плоскости в спек-тротомографии.

7. Разработать схемы получения проекций, являющихся интегралами Радона по плоскости.

8. Разработать локальный алгоритм томографического восстановления для спектротомографии.

9. Разработать и исследовать комплекс программного обеспечения для предобработки спектротомографических проекций и последующей реконструкции с помощью локальных томографических алгоритмов.

10. Провести экспериментальную проверку локальной спектротомографии.

11. Исследовать возможности применения метода локальной спектротомографии для объектов различной физической природы.

и§учная^ошзна_и_защщаеше_положещ1Я

1. Набор спектрограмм протяженного полихроматического объекта, полученных с помощью бесщелеЕого спектрографа с различными величинами дисперсии, представляет собой набор томографических проекций, причем тангенс угла зондирования пропорционален величине линейной дисперсии спектрографа. По такому набору проекций можно провести томографическую реконструкцию пространственно-спектральной структуры исследуемого объекта.

2. Набор спектрограмм двумерного полихроматического объекта, полученных с помощью бесщелевого спектрографа в результате поворота исследуемого объекта относительно оптической оси спектрографа, представляет собой набор томографических проекций такого объекта, для которых изменение угла зондирования

равно углу поворота изображения, и позволяет провести томогра фическое восстановление его пространственно - спектральной структуры.

3. Спектрограмма трехмерного полихроматического объекта, описываемого функцией /Гх.у.г.х;, по-яученная с помощью бесщелевого спектрографа, является интегралом Радона по плоскости от функции Причем полярный и азимутальный углы в уравнении плоскости пропорциональны соответственно линейной дисперсии спектрографа и углу пространственного ракурса зондирования .

4. Набор одномерных проекций, полученных как интеграл Радона по плоскости в трехмерном пространстве, позволяет провести томографическую реконструкцию трехмерного объекта с помощью локальных алгоритмов.

Практическая_ценность_работы.

Разработка и развитие метода спектротомографии могут послужить основанием для создания нового поколения спектральных приборов, в которых основное внимание уделяется обработке экспериментальных данных, полученных с помощью простых оптических схем.

Проведенные исследования позволили разработать приставку-спектротомограф для существующего комплекта аппаратуры для регистрации ШО.

Полученные в работе результаты говорят о перспективности применения спектротомографии для исследования плазмы в установках ДПО. В настоящее время ведутся работы по реализации проекта создания такого спектротомографа.

Также представляется актуальным создание автоматизированной установки, включающей в себя спектротомограф, для разметки ювелирных алмазов.

Дальнейшее совершенствование метода четырехмерной спектротомографии с примонснием локальных алгоритмов восстановления позволит создать спектротомограф, осуществляющие восстановление пространственно- спектральной структуры исследуемого объекта в реальном времени . Такие приборы могут найти широкое применение .например,для оперативной диагностики различных видов плазмы в научных и промышленных установках , а также других физических объектов.

411Еобация_рабдты Результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях:

IV Всесоюзный симпозиум по вычислительной томографии. Ташкент, 1989 г.

14 Всесоюзная научно-техническая конференция "Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропротекаюших процессов". Москва, 1989 г.

V Всесоюзный симпозиум по вычислительной томографии. Звенигород, 1991 г.

Международный семинар по авроральной томографии, Швеция, Кируна, 1993 г.

Публикации

Основные научные результаты диссертации опубликованы в одияадцати печатных работах, среди которых пять тезисов докладов, пять статей и одна заявка на изобретение.

- 9 -СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Структура_работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 126 страницах текста, содержит 58 рисунков, список литературы содержит 68 наименований.

Во введении указан широкий круг научных и прикладных задач для решения которых необходимо получать пространственное распределение различных спектральных компонент исследуемых объектов. Проводится обзор существующих методов и приборов, традиционно используемых для этих целей. Анализ этих методов показывает, что основные недостатки этих устройств связаны с тем, что в них используется дискретная регистрация информации об объекте.

Например, реальное двумерное полихроматическое изображение можно представить, как трехмерный пространственно - спектральный объект /( X, У, х ) - где х длина волны оптического излучения, Х,У - пространственные координаты. Сама функция / описывает пространственное распределение яркости свечения или коэффициента поглощения. Тогда устройство с плавной или дис кретной перестройкой полосы пропускания в один момент времени регистрирует изображение /( X, У, x=C07гaí ) - которое является сечением трехмерного объекта. Видеоспектрометр осуществляет пространственную дискретизацию, регистрируя одноврменно сечение /( X, У=сопз1, х ). Дискретизация съема информации по пространству или по спектру неизбежно приводит к потере информации, ограничениям на время стационарности исследуемого объек-

- 10-

та, ухудшению соотношения сигнал/шум.

Избежать этого можно, реализовав томографическую интегральную регистрацию информации об объекте. Можно регистрировать не отдельные сечения х = const й X=const пространственно - спектрального объекта, а его двумерные проекции, несущие в себе интегральную информацию обо всех сечениях трехмерного объекта. Такая томографическая система, реализующая зондирование в пространстве (X, У, может быть названа спектротомо-графом, а данный метод - спектротомографией.

На рис.1 изображена диаграмма, на которой представлены приборы, осуществляющие спектральный анализ протяженных объектов. Величина дХ характеризует степень дискретизации по пространству, а лл - по спектру. Видно, что спектротомограф принципиально отличается от существующих приборов тем,, что позволяет осуществлять непрерывную регистрацию по пространственным и спектральным координатам.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что разработка и создание спектротомографа - прибора, использующего томографические методы для анализа пространственно-спектральной структуры физических объектов, представляется весьма актуальной. Развитие методов спектротомографии могут послужить основанием для создания нового поколения приборов для спектрального анализа протяженных объектов.

Здесь же сформулированы цели диссертационной работы и отражено основное содержание диссертации.

- II -Первая_глава

В этой главе рассматривается возможность осуществления преобразования Радона в пространстве, у которого одна из переменных соответствует величине длины волны излучения, и изучается возможность физической реализации такого преобразования.

Пусть объект описывается функцией f(X,Y,\), которой ставится в соответствие интенсивность двумерного изображения на разных длинах волн (см. рис.2').Спроецируем этот объект на плоскость XY. Очевидно .что проекцией для угла в=о будет фотография объекта на регистраторе, равномерно сенсибилизированном в широком спектральном диапазоне. Проекции для углов в получаются если спроецировать на призму или дифракционную решетку двумерное изображение объекта. Тогда в плоскости регистрации получится ряд смещенных и наложенных друг на друга изображений в разных длинах волн. Причем величина смещения определяется параметром ige = D, которому можно придать смысл дисперсии спектрального прибора.

Показано, что двумерное полихроматическое изображение, "пропущенное" через диспергирующий элемент, является интегралом Радона в пространстве XYX вдоль лучей, лежащих в плоскостях, перпендикулярных плоскости XY. Это говорит о возможности реализации обратного преобразования и реконструкции структуры такого объекта по набору проекций, полученных для различных углов е и р .

Устройство сбора проекционных данных может представлять собой канал регистрации проекций оптического эмиссионного томографа, в который последовательно вводятся диспергирующие

элемента с различной величиной дисперсии. Другой способ получения спектротомографических проекций заключается в варьировании пространственного угла зондирования <р при неизменном угле пространственно-спектрального зондирования е. Устройство сбора проекционных данных аналогично описанному выше, только вместо смены диспергирующих элементов осуществляется поворот диспергирующего элемента относительно оптической оси системы. Вместо поворота диспергирующего элемента можно поворачивать изображение исследуемого объекта с помощью призмы Дове или ее зеркального аналога.

Показано, что для восстановления структуры пространственно-спектрального объекта по СПТ-проекциям можно воспользоваться уже разработанными и отлаженными алгоритмами и программными средствами двух- и трехмерной оптической малоракурсной томографии. Рассматриваются наиболее широко применяемые из них --алгоритм Гершберга-Папулиса и алгебраический алгоритм.

Помимо традиционных томографических алгоритмов рассматриваются алгоритмы, основанные на обратном преобразовании для нечетномерного пространства, которые для восстановления значения исследуемой физической величины в некоторой точке, используют не полные проекции, а лишь их небольшие части, являющиеся проекциями исследуемой точки и ее окрестности.

Это позволяет создать локальный томографический алгоритм восстановления, не использующий процедуры прямого и обратного преобразования Фурье или решение громоздкой системы алгебраических уравнений. Особенности этого преобразования таковы, что оно использует одномерные проекции, полученные, как интегралы

Радона по плоскостям от трехмерной функции,описывающей объект. Во многих томографических экспериментах реализация схемы сбора, в которой можно получить такие проекции, просто невозможна. Ситуация меняется, когда одной из переменных является длина волны.

Излучение объекта, регистрируемое оптической системой под углом р (р - угол между оптической осью системы и вектором р), описывается уравнением:

/р(Р,\) = Л /(Х,УЛ)6(Р-ХЗ(?^-УСОДГ)сй:ЙУ • (2)

Это ни что иное, как преобразование Радона, описывающее проецирование вдоль прямой, задаваемой углом г в плоскости (ХУ).

Когда излучение с выделенного пространственного ракурса, определяемого углом <р, проходит через призму, то с ним происходит преобразование, соответствующее проецированию в плоскости (Р,Х).

V

/Р(в(5) = || }1р(р,\)б(5-рсозв-\з1пэ)&>&. (3)

Здесь Б - координата в плоскости регистратора, в - полярный угол, определяемый свойствами диспергирующего элемента.Если подстэеить выражение (2) в (3) то, опустив выкладки, получим:

V

/р<е(Б) = |Л /(Х,У,х)&{5-^созрсозе-Хз1тьрсозв- (4) -\з1пэ)<ЗШУ<2ч

Выражение, стоящее под знаком ¿-функции, является уравнением плоскости, определяемой вектором 5. Значение каждой точки

V

V

проекции / 0(5) является интегралом Радона от /(Х,У,х) по

плоскости в трехмерном пространстве. В главе предложена схема сбора таких проекций, разработано матобеспечение локальных алгоритмов, проведено матеметическое моделирование работы алгоритма .

Во второй_главе диссертации описан эксперимент по получению спектротомографических проекций и восстановлению внутренней структуры горизонтального среза пламени спиртовой горелки. Оптический канал регистрации проекций представлял собой конфокальную систему, состоящую из двух объективов М-37. В качестве диспергирующего элемента использовались призмы с различной дисперсией. Регистрация проекций осуществлялась на фототопленку, а также производился ввод данных в ЭВМ с помощью ПЗС-линейки.

Были разработаны алгоритмы предобработки проекций включавшие в себя переход от планарных проекций к нормальным, нормирование амплитуды проекций, определение начала проекции, определение угла зондирования в пространственно-спектральной плоскости. Углы определялись на основе величины линейной дисперсии в плоскости регистрации путем нормирования спектрзльного и пространственного интервалов области восстановления на спектральные и пространственные размеры объекта. Было получено пять проекций с углами наблюдения 0, 8, 19, 39 и 46 град. Благодаря аксиальной симметрии объекта легко могли быть определены проекции, соответствующие углам -8, -19, -39, -46 град, и, таким образом общее число проекций составило 9.

Была произведена подробная оценка погрешностей, связанных со сбором проекционных данных, их предобработкой, недостаточ-

ностью числа проекций.

Восстановление спектротомограмм производилось по итерационному алгоритму Гершберга на сетке 64x64.

Результаты рекострукции приведены на рисунках. На рис.3 а) приведен профиль восстановленной спектротомограммы вдоль оси х, на рис. 3 б) приведена реальная спектрограмма пламени. На рис.4 а) и б) приведены.восстановленный и реальный профиль пламени спиртовой горелки вдоль оси X (х=564 нм).

Анализ восстановленных томограмм показал что погрешность определения координат неоднородаостей составляет около Ъ%, погрешность определения амплитуды около 18%. Полученные величины погрешностей согласуются с результатами математическго моделирования и предварительными оценками и аналогичны погрешностям восстановления малоракурсной пространственной .томографии.

Третья_главэ посвящена исследованию возможности применения спектротомографии для восстановления пространственно-спектральной структуры искусственных ионосферных образований (ИИО).

Наиболее часто создаваемые ШО - это облака щелочных и щелочноземельных металлов. Они создаются на высотах 150-250 км и светятся за счет резонансного рассеяния солнечного излучения. Эти объекты легко могут быть наблюдаемы с Земли и по их диффузии, дрейфу и другим параметрам судят о процессах, происходящих в верхней ионосфере и околоземном космическом пространстве. Вследствие различного химического состава ИИО, а также частичной ионизации вещества ИИО свечение происходит на разных длинах. Для конкретизации физико-химических процессов

происходящих при взаимодействии вещества ИИО с окружающей атмосферой необходимо иметь возможность получать пространственное распределение компонент МИО с различными длинами волны излучения.

Для решения этой задачи необходимо определить является ли изображение ИИО томографической проекцией. Анализ, проведенный в. диссертации показал, что интесивность каждой точки изображения ИИО пропорциональна итегралу Радона вдоль луча зондирования, проходящего ■ через ИИО с погрешностью не более 5% в том случае, если оптическая толщина ИИО не превышает 0.35. На основании этого, а также анализа оптических свойств ИИО была определена оптическая толщина различных типов ИИО на разных стадиях их развития и, таким образом, установлена возможность их томографического восстановления.

Специфика применения аппаратуры для регистрации ИИО делает целесообразным разработку устройства для получения спектро-томографических проекций ИИО в качестве приставки к уже существующим комплектам аппартуры для их наблюдения. Наиболее удобным и компактным в этом случае представляется использование схемы получения СИТ-проекций с поворотом изображения.

В ходе выполнения диссертационной работы был создан макет спектротомографа с поворотом изображения. Поворот осуществлялся с помощью зеркального аналога призмы Дове. В качестве тест-объекта использовалась модель ИИО, представлявшая собой свето-рассеивающий транспарант с двумя круглыми отверстиями, освещенный излучением ртутной лампы с двумя длинами волн 546 и 577 нм. Оптический канал регистрации проекций представлял собой

конфокальную систему. В качестве диспергирующего элемента ис пользовалась призма. Проекция регистрировалась с помощью телекамеры и вводилась в ЭВМ с помощью устройства ввода 1'С 302. Угол спектрального зондирования составлял 20°. Всего было получено 16 проекций с интервалом угла поворота 10? Восстановление спектротомограмм производилось по алгебраическому алгоритму на сетке 64x64x64.

Анализ результатов восстановления показал что погрешность определения длин волн излучения не хуже 1%. Погрешность определения пространственных характеристик объекта таких как размеры кругов, отношение диаметра к расстоянию между центрами не хуже 10 %, что вполне соответствует точности восстановления в малоракурсной пространственной томографии и позволяет однозначно восстанавливать характеристики различных типов ШО.

Четвертая_глава посвящена восстановлению пространственно-спектральной структры четырехмерного (З-Дл) объекта с помощью локальных томографических алгоритмов.

Для проведения эксперимента был создан тест-объект, имитирующий струи аргоновой плазмы. Луч многомодового аргонового лазера вводился в оптические световоды . Дистэльные концы световодов погружались в кювету с водой. Лазерное излучение, выходящее из световодов, рассеивалось на микрочастицах жидкости и создавало два светящихся конуса.

Проекции формировались с помощью конфокальной оптической системы. Первый объектив формировал квазипараллельный пучок, который проходил через диспергирующий элемент, который представлял собой набор призм. Второй объектив конфокальной систе-

мы строил изображение тест-объекта, прошедшее через диспергирующий элемент, на регистраторе.

Меняя дисперсию в оптическом канале можно было менять полярный угол е. Поворот тест-объекта был равносилен изменению азимутального угла р. Азимутальный угол в процессе регистрации проекций изменялся от 0 до 180° с шагом 20°. На изображении объекта произвольно выбиралось сечение, подлежащее восстановлению. Било выбрано сечение, соответствующее 180 строке изображения. Данная строка выделялась на каждом изображении и запоминалась. Таким образом формировалась проекция. Для четырех значений дисперсии и при отсутствии диспергирующего элемента было получено 50 проекций, по которым после предварительной обработки производилось восстановление объекта.

В ходе диссертационной работы для выполнения процедур предварительной обработки проекций, а также для реализации локального алгоритма томографического восстановления было разработано соответствующее матобеспечение на языках Фортран и Бейсик.

Восстановление проводилось на сетке 128x128. Результаты восстановления приводятся в виде изображений наиболее характерных сечений трехмерного объекта. Сечение объекта плоскостью Х01 дает изображение объекта на какой-либо длине волны, а сечения ХОх и УОх. дают распределение спектральных компонент объекта вдоль оси X или оси У.

На рис.5 представлено изометрическое изображение сечения ХУ на длине волны наиболее интенсивной линии излучения 488 нм. На рис.6 приведено изометрическое изображение сечения объекта Х\.

Сопоставление результатов восстановления с параметрами

тест-объекта, полученными в результате контрольных измерений показало, что погрешность определения длин волн спектральных компонент не превышает 10% от спектрального окна восстановления. Погрешность определения относительной амплитуды составляет около 5%.

Анализ результатов восстановления показал, что погрешности восстановления пространственных и спектральных координат близки к оценкам погрешностей, полученных из анализа схемы сбора и предобработки проекционных данных.

С помощью созданного макета спектротомографа и разработанного матобеспечения для предобработки и восстановления СПТ--проекций был проведен эксперимент по восстановлению пространственно-спектральной структуры люминесцирующего алмаза.

По цвету люминесценции алмаза под воздействием УФ излучения судят о типе дефектов кристаллической решетки, а знание расположения этих зон в кристалле позволяет правильно расколоть алмаз при ювелирной обработке.

Анализ восстановленных спектротомограмм алмаза показал, что в исследованном образце имеется только одна зона с цветом свечения соответствующим типу дефекта Н4. Кроме того тлеет ме сто увеличение интенсивности свечения у краев кристалла. Для конкретизации физической природы этого явления необходимо проведение дополнительных измерений, которые выходят за рамки данной работы.

В целом проведенные в диссертационной работе исследования говорят о перспективности спектротомографии как метода исследования протяженных полихроматических объектов и о возможности

создания нового поколения спектральных приборов, которые могут успешно применяться в различных областях науки и техники.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе.

1. Предложены и опробованы оптические схемы, позволяющие получать спектротомографические проекции пространственно-спектральных объектов.

2. Впервые продемонстрирована возможность томографического восстановления пространственного распределения спектральных составляющих одномерных и двумерных объектов.

3. Доказана возможность применения томографических методов для исследования внутренней структуры искусственных образований в ионосфере.

4. Разрэботаны методы предобработки спектротомографических проекций, позволяющие использовать для последующего томографического восстановления алгоритмы, применяемые в малоракурсной пространственной томографии.

5. Показано, что точность восстановления пространственных и спектральных характеристик объекта в спектротомографии не хуже точности, достигаемой в пространственной малоракурсной томографии.

6. Показана возможность использования в спектротомографии локальных томографических алгоритмов для томографического восстановления объекта в четырехмерном пространстве.

7. Разработан комплекс алгоритмов и программ, осуществляющих предобработку проекций и последующее восстановление объекта с использованием локальных алгоритмов.

8. Впервые продемонстрирована возможность восстановления пространственного распределения спектральных составляющих трехмерного объекта.

9. Проведены эксперименты по восстановлению внутренней структуры трехмерных объектов различной физической природы.

10. Показано, что использование локальных алгоритмов томографического восстановления позволяет существенно повысить быстродействие процессора и увеличить разрешение восстановленных томограмм.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Алпатов В.В., Булыгин Ф.В., Левин Г.Г., Старостенко О.В. О возможности применения томографических методов для восстановления внутренней структуры искусственных образований в ионосфере. - Сб. Тез. док. 14 Всесоюзн. н.-т. конф." Высокоскоростная фотогр., фотоника и метрология быстропротек. процессов." Москва, 1989, с.101.

ц

2. Булыгин Ф.В., Вишняков Г.Н., Левин Г.Г. Применено томографических методов для получения спектрограмм двумерных объектов. - Сб. тез. док. 4 Всесоюзн. симп. по выч. том., Ташкент, 1989, с.156-157.

3. Булыгин Ф.В., Вишняков Г.Н., Левин Г.Г. Получение спектрограмм двумерных объектов с помощью томографических методов. - Сб. научн. трудов ВНИИФГРИ- Голографические методы и аппаратура, применяемые в физических исследованиях. Москва, 1990, с.17-22.

4. Алпатов В.В., Булыгин Ф.В., Левин Г.Г., Романовский

Ю.А. О применимости методов оптической томографии в диагностик! искусственных ионосферных образований. Сб. научн. трудов ВНИИФТРИ- Голографические методы и аппаратура, применяемые в физических исследованиях. Москва, 1990, с.46-50.

5. Булыгин Ф.В., Вишняков Г.Н., Левин Г.Г., Крапухин Д.В Спектротомография - новый метод получения спектрограмг двумерных объектов. - Оптика и спектроскопия, т.71, вып.6 1991, с.974-978.

• 6. Левин Г.Г., Булыгин Ф.В., Вишняков Г.Н. Спектротомографическое восстановление структур!

пространственно-спектрального объекта.- Сб. тез. док. Е Всесоюзн. симп. по выч. томографии. Звенигород, 1991, с.202.

7. Левин Г.Г., Булыгин Ф.В. О возможности оптическо! томографии в четырехмерном пространстве.-Сб.тез.док. 5 Всесоюз. симп. по выч. томографии. Звенигород, 1991, с.144-145.

8. Алпатов В.В., Булыгин Ф.В., Левин Г.Г., Пикалов В.В., Романовский Ю.А. Результаты томографической реконструкции искусственных ионосферных образований. -Сб.тез.док. 5 Всесоюз. симп. по выч. томографии. Звенигород, 1991, с.132.

9. F.V.BuIygin, . G.N.Vishnyakov Spec t го tomography: a new method of obtaining spectrograms of two dimensional objects.-Proc.SPIE, v.1843, 1991, p.315-322.

10. V.V.Alpatov, F.V.BuIygin, G.G.Levin, V.V.Pikalov, Ju. A.Romanovsky Optical tomography techniques applied to the study of geophysical artificial structures - Proo.SPIE, v.1843, 1991, p.302-314.

дх

видеоспектрометры,

щелевые

спектро-

томографы

ДХ=2 00НМ Дх =1Х500

спектротомограф

ДХ=200НМ Дх = 23йх2за

интерферометр Фабри-Перо со спектроскопом

ДХ — 5 о нн Дх=юох-юо

устройства со светофильтрами, АО-фильтрами

ДХ = юнм Дх = 2за*25й

дх

Рис.1. Классификация спектральных приборов по степени дискретизации регистрируемой информации.

Рис.2. Получение проекций в пространстве ХУх.

Рис.3. Восстановленный (а) и реальный (б) профили изображения пламени на длине волны 564 нм.

Рис.4. Восстановленная (а) и реальная (б) спектрограмма среза

пламени.

Рис.5. Изометрическое представление сечения ХУ плазменных

струй.

Рис.6. Изометрическое представление сечения Хх плазменных

струй.