Obrazová fotonika - B2M37OBF

Kredity 5
Semestry zimní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+2L
Anotace
Předmět je věnovaný pokročilým partiím obrazové fotoniky se zvláštním důrazem především na zobrazovací a snímací systémy. Studenti získají znalosti z geometrické a vlnové optiky a 2D fourierovské optice a optických procesorů. Sensory obrazu, fyzikální principy, model a metody předzpracování obrazové informace. V druhé části předmětu jsou probírány partie z obrazová fotonika ve speciálních aplikacích zahrnující převaděče a zesilovače obrazu a elektronovou optiku.
Cíle studia
Studenti se seznámí s principy a metodami obrazové fotoniky. Zvláštním zřetel bude kladen na oblast geometrické, vlnové a fourierovské optiky, pokročilé metody snímání obrazu a optické procesory.
Osnovy přednášek
1. Úvod, fyzikální principy obrazové fotoniky
2. Geometrická a vlnová optika
3. Zobrazovací systémy - návrh, konstrukce, typy, aplikace, měření
4. Fotometrie, radiometrie, kolorimetrie - základní vzorce, aplikace, osvětlování
5. Fourierovská optika - typy subsystémů, maticová optika - popis optického systému
6. Obrazové sensory I. - vakuové, komutovaná pole fotoprvků (CMOS apod.), termovize
7. Obrazové sensory II. - CCD obrazové sensory - vlastnosti, speciální sensory
8. Obrazové displeje - obrazovky, pole LED a laserových diod, LCD, plasmové, DMD
9. Převaděče a zesilovače obrazu - speciální aplikace (noční vidění, rentgenové systémy)
10. Fotografie, holografie, polygrafie - fyzikální principy, sensitometrie, densitometrie
11. Optické (fotonické) procesory - 2D FT, 2D korelace, filtrace, algebraické procesory
12. Elektronová optika pro zobrazování - elst a mg čočky, typy elektronových trysek
13. Zpracování obrazu pro fotoniku - kompenzace reálných vlastností sensorů a displejů
14. Závěr, shrnutí látky a přehled vývojových trendů v obrazové fotonice
Osnovy cvičení
1. Úvod, seznámení s organizací a náplní cvičení, rozdělení do skupin
2. Výklad úloh - MTF kamery, optická 2D Fourierova transformace, Obrazové sensory
3. MTF kamery - stanovení přenosové funkce optické soustavy, vliv objektivu
4. Optická 2D Fourierova transformace - 2D prostorová analýza a filtrace
5. Obrazové sensory - spektrální a časové charakteristiky, snímací apertura
6. Test
7. Výklad úloh - Obrazové displeje, Elektronová optika, Osvětlování
8. Obrazové displeje - spektrální a časové charakteristiky, barevné podání
9. Elektronová optika - pohyb elektronu v elst a mg poli, zobrazovací soustavy
10. Osvětlování - návrh osvětlovací soustavy, barevná teplota osvětlení
11. Test
12. Simulace na počítači - aperturové zkreslení, prostorová a spektrální reprezentace
13. Teoretický seminář - procvičení příkladů z teoretických partií látky
14. Závěr, hodnocení a zápočet cviceni
Literatura
[1] Saleh, B.E.A., Teich, M.C.: Základy fotoniky. (4 svazky), Matfyzpress, Praha 1994-1996
[2] B. Jahne, Image Processing for Scientific Applications, CRC, New York, 1997.
[3] J. W. Goodman, Introduction to Fourier Optics, 3rd edition, Roberts&Company Pub., 2005
Požadavky
Předpokládá se znalost fyziky, matematické analýzy a analýzy signálů a soustav.