Как быстро очистить голограмму от шумов
Учеными из НИЯУ МИФИ предложен новый, быстрый и точный метод реконструкции голографических изображений объектов с сопутствующей очисткой из от оптических шумов и других искажений с помощью специальной нейросети. Работа сотрудников лаборатории фотоники и оптической обработки информации Институт лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ доцента Павла Черёмхина, магистранта Андрея Свистунова, аспиранта Дмитрия Рымова и профессора Ростислава Старикова «Реконструкция цифровой голограммы с помощью разветвленной нейронной сети» недавно была опубликована в авторитетном научном журнале Applied Sciences.
«Цифровая голография — технология, позволяющая регистрировать и обрабатывать данные о структуре и характеристиках объектов. Например, исследуя какой-либо материал, мы можем получить сведения о наличии вкраплений, его плотности или малейших шероховатостях на его поверхности. Благодаря возможности высокоскоростной регистрации цифровых голограмм также легко отследить динамику изменений характеристик объекта», — рассказывает Павел Черёмхин.
Задачей исследователей из НИЯУ МИФИ было качественное восстановление изображений цифровых голограмм для сложных случаев, когда объектов много, они распределены по всему объему и уровень шумов повышен. Для того чтобы избавиться от шума, обычно используется регистрация набора голограмм. Но при этом снижается скорость исследований.
«Мы предложили новый тип нейросетевого восстановления изображений с голограмм и смогли научить нейросеть сразу восстанавливать сразу множество двухмерных сечений трехмерной сцены. Расчет восстановления занимает тысячные доли секунды! А изображения получаются очищенными от шумов и дают достаточно точное положение каждого из микрообъектов. Можно оценить их количество, размеры, плотность. Если мы регистрируем голографическое видео, то можно смотреть, как изменяются объекты и отслеживать динамику в режиме реального времени», — объясняет Павел Черёмхин.
Достоинством предложенного учеными нашего университета метода является использование нейронных сетей для ускорения расчетов и снижения уровня шума.
Цифровые голограммы имеют множество применений и в недалеком будущем, считает ученый, будет использоваться еще чаще. Например, в медицине с их помощью можно проводить хирургические операции и клинические анализы (голография позволяет, к примеру, определить не только количество эритроцитов в крови, но также их размеры и возможные деформации, причем с очень высокой точностью).