Multi-wavelength holography has a better axial range than single-wavelength holography, thus allowing unambiguous phase imaging. Noise amplification is the limiting factor in multi-wavelength holography as noise is amplified by a factor equivalent to the magnification of the wavelengths. Here, we propose a new algorithm to remove noise amplification in multi-wavelength holography. The proposed method does not use phase unwrapping and removes $2{\pi}$ ambiguities. Experiments and numerical simulations indicated that the proposed method is fast, has low noise, and is useful for measuring samples with arbitrary step heights.
한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권2호
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pp.1486-1489
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2007
Generally many kind of phase unwrapping method are used to obtain three-dimensional feature in digital holography. Goldstein algorithm is representative method. But Goldstein algorithm has some problems. We developed a modified Goldstein algorithm that could solve the problem of Goldstein algorithm using the boundary information. Obtained three-dimensional information can be applied to 3-D contents of stereoscopic, multi-view, SMV, or holographic display.
The ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry) algorithm has been simulated to calculate vibrational modes of a thin right-angled STS304 plate. The phase transformation of the reference wave of the ESPI is carried out only one time during vibration in order to clarify ESPI speckle patterns. Two dimensional vibrational modes are calculated from one ESPI pattern before vibration onset and two ESPI patterns during vibrations but with and without the phase transformation. The ESPI harmonic results are compared with those derived from the finite element method (FEM), and they agree very well. Additionally a phase unwrapping algorithm has been newly developed to derive a displacement map from an ESPI phase map.
By comparing the results calculated by atan() and atan2() functions, the correctly estimated region of isoclinic phase map is determined using morphological techniques. The isoclinic phase map is automatically unwrapped in the true phase range -π/2 to π/2. Demonstrations of the method on a disc and a ring under diametral compression are performed. Test results compare well with the theoretical results. Furthermore, the influences of principal stress direction and the range of isoclinic phase upon stress separation are discussed.
표면파를 이용하여 지반의 강성을 추정하는 기법인 SASW 시험에서 위상속도(phase volocity)를 결정하기 위해서는 위상각(phase angle)의 전개(unwrapping)가 필수적이다. 포장 구조에서처럼 깊이에 따라 강성의 차이가 현저한 경우는 기존의 위상각 전개방식으조는 정확한 위상속도를 결정하기가 용이하지 않다. 이는 기존의 위상각 전개방식은 주위상각(principal phase angle)에 2n의 정수배를 더하는 것인데, 위상각 스펙트럼(phase spectrum)에서 정수배를 결정하는 데에 어려움이 있기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 임펄스 응답 필터 기법(Impulse Response Filtration Technique), 또는 IRF기법이라고 하는 새로운 위상각 분석 기법을 제안하였다. IRF 기법의 원리는 임펄스 응답을 필터 처리함으로써 파군(wave group)을 분리하는 것인데,파군의 분리는 임펄스 응답에 대한 Gabor spectrogram을 분석한 정보를 근거로 한다. Gabor spectrogram은 전파되는 파의 에너지를 주파수-시간 공간에서 나타내는 contour 그림으로서, 파군의 전파 상황을 시각적으로 표현하는 수단이다. 이렇게 필터 처리된 임펄스 응답을 이용하면, 위상각 스펙트럼의 분석을 정확하게 할 수 있으며, 위상각의 전개에 있어서 난해함을 제거할 수 있다. 끝으로, 전쳔적인 포장 구조에 대하여 이론적으로 SASW 시험을 모사하였으며, 그 결과를 이용하여 IRF기법의 효용성을 입증하였다.
Purpose: The effect of global inhomogeneity on quantitative susceptibility mapping (QSM) was investigated. A technique referred to as Simultaneous Unwrapping Phase with Error Recovery from inhomogeneity (SUPER) is suggested as a preprocessing to QSM to remove global field inhomogeneity-induced phase by polynomial fitting. Materials and Methods: The effect of global inhomogeneity on QSM was investigated by numerical simulations. Three types of global inhomogeneity were added to the tissue susceptibility phase, and the root mean square error (RMSE) in the susceptibility map was evaluated. In-vivo QSM imaging with volunteers was carried out for 3.0T and 7.0T MRI systems to demonstrate the efficacy of the proposed method. Results: The SUPER technique removed harmonic and non-harmonic global phases. Previously only the harmonic phase was removed by the background phase removal method. The global phase contained a non-harmonic phase due to various experimental and physiological causes, which degraded a susceptibility map. The RMSE in the susceptibility map increased under the influence of global inhomogeneity; while the error was consistent, irrespective of the global inhomogeneity, if the inhomogeneity was corrected by the SUPER technique. In-vivo QSM imaging with volunteers at 3.0T and 7.0T MRI systems showed better definition in small vascular structures and reduced fluctuation and non-uniformity in the frontal lobes, where field inhomogeneity was more severe. Conclusion: Correcting global inhomogeneity using the SUPER technique is an effective way to obtain an accurate susceptibility map on QSM method. Since the susceptibility variations are small quantities in the brain tissue, correction of the inhomogeneity is an essential element for obtaining an accurate QSM.
Pressure vessels in vehicle industries, power plants, and chemical industries are often affected by flaw and defect generated inside the pressure vessels due to production processes or being used. It is very important to detect such internal defects of pressure vessel because they sometimes bring out serious problems. In this paper, an optical defect detection method using digital shearography is used. This method has advantages that the inspection can be performed at a real time measurement and is less sensitive to environmental noise. Shearography is a laser-based technique for full-field, non-contacting measurement of surface deformation (displacement or strain). The ultimate goal of this paper is to detect flaws in pressure vessels and to measure the lengths of the flaws by using unwrapping, phase images which are only obtained by Phase map. Through this method, we could decrease post-processing (next processing). Real length of a pixel can be calculated by comparing minimum and maximum unwrapping images with shearing angle. Through measuring several specimen defects which have different lengths and depths of defect, it can be possible to interpret quantitatively by calculating gray level.
액체 속에 담긴 시료를 투과형 편향법을 이용하여 3차원 형상을 측정하고 시료의 굴절률 분포를 측정하였다. 편향법은 면적이 비교적 크고 거울과 같이 산란이 거의 없는 물체의 3차원 측정을 하는데 유용하다. 편향법을 통해 얻은 왜곡 무늬로부터 위상과 기울기를 구하기 위해 위상이동법과 시간추적 위상펼침 (TPU:Temporal Phase Unwrapping) 방법을 이용하였고, 구한 기울기로부터 높이를 구하기 위해 최소자승법을 이용하였다. 굴절률 분포 측정을 위해 2개의 유체를 이용하였다. 전산기 시늉과 실험결과 액체를 이용한 투과형 편향법을 이용하여 시료내의 굴절률 분포를 측정 할 수 있음을 확인하였다.
반점 간섭무늬 위상단면도의 잡음을 제거하기 위해 위상이동 convolution과 2-bit 양자화 스무딩 필터를 조합하였다. 위상이동 convoltion처리로 톱니파 형태를 갖는 반점 간섭무늬 위상단면도에서 2.pi. jump 양단의 edge 성분을 완벽하게 유지하면서 스무딩 처리를 할 수 있었다. 2-bit 양자화 스무딩 필터는 반점 간섭무늬 위상단면도의 스무딩 처리를 하는데 있어서 average, low-pass 필터 및 median 필터 보다 처리속도가 빠르고 S/N비 특성이 우수하였다. 잡음을 제거한 반점 위상단면도를 path dependent unwrapping 알고리즘을 적용하여 위상의 2.pi. 불연속성을 해소하고 펼쳐 보았다.
디지털 홀로그래피를 이용하여 얻어진 위상정보는 위상펼침 알고리즘을 이용하여 3차원 상을 구현할 수 있다. 위상펼침 방법에는 다양한 알고리즘이 사용되고 있다. 이중 연산 시 사용하는 메모리용량이 작고 연산시간이 짧은 골드스타인 알고리즘이 많이 사용된다. 골드스타인 알고리즘은 쌍을 이루는 특이점이 아닌 다른 특이점이 가까울 때 잘못된 연산을 수행하여 잘못된 3차원 정보를 준다. 이러한 골드스타인 알고리즘의 오류를 특이점과 경계면 데이터를 이용하여 수정하였다. 수정된 알고리즘을 이용하면 분해 한계 영역의 데이터도 복원될 수 있음을 확인하였다. 수정된 알고리즘의 연산시간은 골드스타인 알고리즘보다 약 10%가 증가되지만 다른 알고리즘에 비하면 연산시간이 짧다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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