РЕКОНСТРУКЦІЯ ТРИВИМІРНИХ СПЕКЛОВИХ ЗОБРАЖЕНЬ БІОЛОГІЧНИХ СЕРЕДОВИЩ

Анотація

Анотація – У статті представлено новий підхід до реконструкції тривимірних зображень біологічних середовищ на основі аналізу спекл-структур, що виникають внаслідок інтерференції когерентного світла, розсіяного від шорстких поверхонь. Основну складність у формуванні точного тривимірного зображення становить саме інтерференційна природа спеклів, яка зумовлює появу випадкових розподілів інтенсивності без прямого зв’язку із рельєфом досліджуваної поверхні. Для подолання цього ефекту запропоновано спеціальний фільтр-обмежувач інтерференції, конструкція якого дозволяє зменшити кількість світлових променів, здатних інтерферувати, завдяки селекції напрямків поширення. Особливістю конструкції фільтру є поєднання геометричних параметрів і оптичних властивостей матеріалів, що забезпечують просторове сортування променів ще до їх потрапляння на детектор. Фільтр складається з системи отворів, заповнених матеріалом з високим коефіцієнтом заломлення, що пропускає світло лише в межах певного діапазону кутів. Детально описано принцип дії фільтру, розрахунки граничного кута пропуску променів, геометричні параметри конструкції та їх вплив на зменшення зони потенційного перетину когерентних хвиль. Залежно від особливостей досліджуваного об’єкта, фільтр може бути модифікований для роботи з різними діапазонами кутів падіння та оптичними конфігураціями. Розроблено концепцію оптичної системи. Метод відкриває нові можливості для формування тривимірних оптичних зображень зі зниженим рівнем інтерференційних спотворень. Потенційні сфери застосування включають біомедичну діагностику, зокрема візуалізацію тканин, а також матеріалознавство, оптичну мікроскопію та нанотехнології. Перспективними напрямами подальших досліджень є удосконалення конструкції фільтру, збільшення кількості доступних кутових проекцій, а також впровадження алгоритмів машинного навчання для підвищення якості реконструкції зображень.