Метод математической коррекции эффекта двоения изображения после отражения от светоделительной пластины

  • Антон Олегович Мартинов Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Глеб Святославович Литвинович Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Светлана Игоревна Гуляева Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Лилия Алексеевна Смоленцева Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева, ул. Ленина, 4а, 141070, г. Королев, Россия
  • Игорь Владимирович Рассказов Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева, ул. Ленина, 4а, 141070, г. Королев, Россия

Аннотация

При тестировании научной аппаратуры «Видеоспектральная система», разработанной для использования в рамках космического эксперимента «Ураган» на российском сегменте Международной космической станции, обнаружена проблема двоения изображения (возникновения призраков). Установлено, что данный эффект обусловлен особенностями оптической схемы аппаратуры: изображение формируется на приемной матрице в отраженном от светоделительной пластины свете. Предложен программный метод коррекции призраков на изображениях, и оценена его эффективность. Построена первичная модель формирования призраков на изображении. По результатам исследования возникновения призраков на снимках, полученных научной аппаратурой «Видеоспектральная система» при съемке коллимированного излучения точечного источника на оптическом стенде, определены более сложные законы пространственного формирования призраков по сравнению с первичной моделью, которые уточнены в новой модели. Совмещение разработанной пространственно-яркостной модели формирования призраков и рекурсивного метода их коррекции позволило устранить призраки с изображений, получаемых научной аппаратурой «Видеоспектральная система».

Биографии авторов

Антон Олегович Мартинов, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник лаборатории оптико-физических измерений

Глеб Святославович Литвинович, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник лаборатории оптико-физических измерений

Светлана Игоревна Гуляева, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории оптико-физических измерений

Лилия Алексеевна Смоленцева, Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева, ул. Ленина, 4а, 141070, г. Королев, Россия

главный специалист

Игорь Владимирович Рассказов, Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева, ул. Ленина, 4а, 141070, г. Королев, Россия

инженер 1-й категории

Литература

  1. Liepmann TW. Wedged plate beam splitter without ghost reflections. Applied Optics. 1992;31(28):5905–5906. DOI:10.1364/ AO.31.005905.
  2. Levin A, Zomet A, Weiss Y. Separating reflections from a single image using local features. In: Proceedings of the 2004 IEEE Computer Society conference on computer vision and pattern recognition. CVPR-2004; 2004 June 27 – July 2; Washington, USA. Volume 1. Los Alamitos: IEEE Computer Society; 2004. p. I-306–I-313. DOI:10.1109/CVPR.2004.1315047.
  3. Chung Y-C, Chang S-L, Wang J-M, Chen S-W. Interference reflection separation from a single image. In: 2009 Workshop on applications of computer vision (WACV-2009); 2009 December 7–8; Snowbird, USA. [S. l.]: IEEE; 2010. p. 1–6. DOI:10.1109/WACV. 2009.5403036.
  4. Li Y, Brown MS. Single image layer separation using relative smoothness. In: 2014 IEEE conference on computer vision and pattern recognition; 2014 June 23–28; Columbus, USA. Los Alamitos: IEEE Computer Society; 2014. p. 2752–2759. DOI: 10.1109/ CVPR.2014.346.
  5. Shih Y, Krishnan D, Durand F, Freeman WT. Reflection removal using ghosting cues. In: 2015 IEEE conference on computer vision and pattern recognition (CVPR); 2015 June 7–12; Boston, USA. [S. l.]: IEEE; 2015. p. 3193–3201. DOI: 10.1109/CVPR. 2015.7298939.
  6. Gai K, Shi Z, Zhang C. Blind separation of superimposed moving images using image statistics. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2012;34(1):19–32. DOI: 10.1109/TPAMI.2011.87.
  7. Guo X, Cao X, Ma Y. Robust separation of reflection from multiple images. In: 2014 IEEE conference on computer vision and pattern recognition; 2014 June 23–28; Columbus, USA. Los Alamitos: IEEE Computer Society; 2014. p. 2195–2202. DOI: 10.1109/ CVPR.2014.281.
  8. Li Y, Brown MS. Exploiting reflection change for automatic reflection removal. In: 2013 IEEE International conference on computer vision. ICCV-2013; 2013 December 1–8; Sydney, Australia. Los Alamitos: IEEE Computer Society; 2013. p. 2432–2439. DOI: 10.1109/ICCV.2013.302.
  9. Punnappurath A, Brown MS. Reflection removal using a dual-pixel sensor. In: 2019 IEEE/CVF conference on computer vision and pattern recognition; 2019 June 15–20; Long Beach, USA. Los Alamitos: IEEE Computer Society; 2019. p.1556–1565. DOI: 10.1109/CVPR.2019.00165.
  10. Li T, Lun DPK, Chan Y-H, Budianto. Robust reflection removal based on light field imaging. IEEE Transactions on Image Processing. 2019;28(4):1798–1812. DOI: 10.1109/TIP.2018.2880510.
  11. Kong N, Tai Y-W, Shin JS. A physically-based approach to reflection separation: from physical modeling to constrained optimization. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2014;36(2):209–221. DOI: 10.1109/tpami.2013.45.
  12. Pawan Prasad BH, Green Rosh KS, Lokesh RB, Mitra K, Chowdhury S. V-DESIRR: very fast deep embedded single image reflection removal. In: 2021 IEEE/CVF International conference on computer vision. ICCV-2021; 2021 October 10–17; Montreal, Canada. Los Alamitos: IEEE Computer Society; 2021. p. 2370–2379. DOI: 10.1109/ICCV48922.2021.00239.
  13. Belyaev MYu. Scientific equipment and Earth studies techniques in space experiment «Uragan» on board the International Space Station. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2021;18(3):92–107. Russian. DOI: 10.21046/ 2070-7401-2021-18-3-92-107.
  14. Belyaev MYu, Desinov LV, Karavaev DYu, Legostaev VP, Ryazantsev VV, Yurina OA. Features of imaging the Earth surface and using the results of the imaging made by the ISS Russian segment crews. Space Engineering and Technology. 2015;1:17–30. Russian. EDN: TZWTHH.
  15. Belyaev MYu, Desinov LV, Karavaev DYu, Legostaev VP. Use of ground surface survey from the ISS for the benefit of fuel and energy complex. Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Energetika. 2013;4:75–90. Russian. EDN: REJWYN.
  16. Belyaev MYu, Desinov LV, Karavaev DYu, Sarmin EE, Yurina OA. The study of catastrophic events that may lead to environmental challenges under the program «Hurricane» onboard the Russian segment of the International Space Station. Kosmonavtika i raketostroenie. 2015;1:71–79. Russian. EDN: UJTWFJ.
  17. Belyaev MYu, Volkov ON, Solomina ON, Tertitsky GM. Animal migration studies with the use of Icarus scientific equipment in the Uragan space experiment aboard the ISS RS. Giroskopiya i navigatsiya. 2022;30(3):3–19. Russian. EDN: UTJSZC.
  18. Belyaev BI, Belyaev MYu, Sarmin EE, Gusev VF, Desinov LV, Ivanov VA, et al. Design and flight tests of science hardware «Videospectral system» on board the Russian segment of the ISS. Space Engineering and Technology. 2016;2:70–79. Russian. EDN: WCKDEN.
  19. Belyaev BI, Belyaev YuV, Domaratskii AV, Katkovskii LV, Krot YuA, Rogovets AV, et al. The photospectral system for the space experiment «Uragan». Space Science and Technology. 2010;16(2):41–48. Russian. DOI: 10.15407/knit2010.02.041.
  20. Prasanna Kumar KN, Kiranagi BS, Bagewadi CS. A general theory of the system «quantum information – quantum entanglement, subatomic particle decay – asymmetric spin states, non locality – hidden variables» – a concatenated model. International Journal of Scientific and Research Publications. 2012;2(7).
Опубликован
2024-09-25
Ключевые слова: двукратное отражение, паразитное отражение, призраки, светоделитель, обработка изображений, программная коррекция
Поддерживающие организации Авторы выражают признательность И. И. Бручковскому за идею и проведение экспериментов с лазерными диодами и В. С. Федосееву за помощь в обработке полученных данных.
Как цитировать
Мартинов, А. О., Литвинович, Г. С., Гуляева, С. И., Смоленцева, Л. А., & Рассказов, И. В. (2024). Метод математической коррекции эффекта двоения изображения после отражения от светоделительной пластины. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 25-40. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/6356
Выпуск
№ 3 (2024): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Оптическая обработка информации

Copyright (c) 2024 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).