धब्बा (हस्तक्षेप)

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धब्बेदार, धब्बेदार प्रतिरूप, या धब्बेदार ध्वनि के प्रतिबिम्ब ध्वनि के लिए प्रतिबिम्ब बनावट के वह रूप है जो सुसंगत (भौतिकी) इमेजिंग प्रणाली जैसे कि राडार, कृत्रिम झिरीदार रडार (एसएआर), चिकित्सा अल्ट्रासाउंड और प्रकाशीय टोमोग्राफी का प्रदर्शित करती है।[1][2][3][4] इसमें धब्बेदार बाह्य ध्वनि (संकेत स्वरूप) नहीं होते है चूँकि, यह विसरित प्रतिबिंबों में अंतर्निहित उतार-चढ़ाव है, जिस कारण प्रत्येक कोशिका के लिए प्रसार समान नहीं होते हैं और सुसंगत प्रकाश तरंग चरण परिवर्तनों में छोटे परिवर्तितावों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती है।[5]

चूंकि वैज्ञानिकों ने आइजैक न्यूटन के समय से ही इस परिघटना की जांच की है लेज़र के आविष्कार के पश्चात् से धब्बे प्रमुखता में आ गए हैं।

इस प्रकार के प्रतिबिंब कागज, सफेद पेंट, खुरदरी सतहों, या मीडिया(साधन) में अंतरिक्ष के कणों द्वारा बड़ी संख्या में प्रकाश बिखरने लगता है। जैसे हवा में उड़ने वाली धूल या बादल वाले तरल पदार्थों पर हो सकते हैं।[6]

माइक्रोस्कोपी में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उनका उपयोग किया गया है,[7][8] जिसके द्वारा प्रतिबिम्ब,[9][10] और प्रकाशीय परिवर्तन किया जाता है।[11][12][13]

अधिकांश सतहें, कृत्रिम या प्राकृतिक, तरंग दैर्ध्य के स्तर पर अत्यधिक खुरदरी होती हैं। हम इस घटना की उत्पत्ति देख सकते हैं यदि हम अपने परावर्तक कार्य को प्रसार की सरणी के रूप में स्थित करते हैं। सीमित प्रस्ताव, के कारण, किसी भी समय हम प्रस्ताव सेल के भीतर प्रसार के वितरण से प्राप्त कर रहे हैं। इस प्रकार प्रसारित संकेत सुसंगत रूप से संयोजित होते हैं अर्थात् वे प्रत्येक भिन्न-भिन्न तरंगो के सापेक्ष चरणों के आधार पर रचनात्मक और विनाशकारी रूप से संयोजित होते हैं। प्रतिबिम्ब में चमकीले और गहरे बिंदुओं के रूप में दिखाए गए रचनात्मक और विनाशकारी हस्तक्षेप के इन प्रतिरूपों से धब्बा परिणाम प्रतीत होता है।[14]

पारंपरिक रडार में धब्बे स्थानीय क्षेत्र के औसत रडार स्तर को बढ़ाते हैं।[15]

कृत्रिम झिरीदार रडार (एसएआर) में धब्बे मुख्या रूप से उपयोगी होते हैं, जिससे प्रतिबिम्ब की व्याख्या करने में कठिनाई होती है।[15][16] इस प्रकार यह कई वितरित लक्ष्यों से बैकप्रसारेड सिग्नल के सुसंगत प्रसंस्करण के कारण होता है। कृत्रिम झिरीदार रडार (एसएआर) समुद्र विज्ञान में उदाहरण के लिए, धब्बा प्राथमिक प्रसारकों, केशिका तरंग तथा गुरुत्वाकर्षण-केशिका तरंगों से संकेइस प्रकारं के कारण होता है और समुद्र की लहरों की प्रतिबिम्ब के नीचे फ़ुटपाथ प्रतिबिम्ब के रूप में प्रकट होता है।[17][18]

धब्बा कुछ उपयोगी जानकारी का भी प्रतिनिधित्व कर सकता है, विशेष रूप से जब यह लेजर धब्बा और गतिशील धब्बा घटना से जुड़ा होता है, जहां समय के साथ स्थानिक धब्बा प्रतिरूप के परिवर्तन को सतह की गतिविधि के माप के रूप में उपयोग किया जाता है, जैसे कि वह डिजिटल प्रतिबिम्ब सहसंबंध के माध्यम से विस्थापन क्षेत्र (यांत्रिकी) को मापने के लिए उपयोगी है।

गठन

धब्बेदार प्रभाव ही आवृत्ति की कई तरंगों के हस्तक्षेप का परिणाम है, जिसमें विभिन्न चरण और आयाम होते हैं, जो परिणामी तरंग देने के लिए साथ जुड़ते हैं जिसका आयाम इसलिए तीव्रता यादृच्छिक रूप से भिन्न होती है कि यदि हम प्रत्येक तरंग को सदिश द्वारा प्रतिरूप करते हैं, इस प्रकार हम देख सकते हैं कि यदि हम यादृच्छिक कोणों के साथ कई सदिश संयोजित होते हैं, इस प्रकार परिणामी सदिश की लंबाई शून्य से लेकर भिन्न-भिन्न सदिश लंबाई के योग तक कुछ भी हो सकती है - 2-आयामी यादृच्छिक चाल, जिसे कभी-कभी नशे की चाल के रूप में जाना जाता है। कई हस्तक्षेप करने वाली तरंगों की सीमा में, और ध्रुवीकृत तरंगों के लिए, तीव्रता का वितरण (जो सदिश की लंबाई के वर्ग के रूप में जाता है) घातीय हो जाता है , जंहा औसत तीव्रता है।[1][2][19][20]

जब किसी सतह को प्रकाश तरंग द्वारा प्रकाशित किया जाता है, इस प्रकार विवर्तन सिद्धांत के अनुसार, प्रबुद्ध सतह पर प्रत्येक बिंदु द्वितीयक गोलाकार तरंगों के स्रोत के रूप में कार्य करता है। प्रकीर्णित प्रकाश क्षेत्र में किसी भी बिंदु पर प्रकाश तरंगों से बना होता है जो प्रदीप्त सतह पर प्रत्येक बिंदु से बिखरी हुई होती हैं। यदि सतह तरंग दैर्ध्य से अधिक पथ-लंबाई के अंतर को बनाने के लिए पर्याप्त खुरदरा है, इस प्रकार 2π से अधिक चरण परिवर्तन को जन्म देता है, आयाम और परिणामी प्रकाश की तीव्रता यादृच्छिक रूप से भिन्न होती है।

यदि कम सुसंगतता (अर्थात्, कई तरंग दैर्ध्य से बना) का प्रकाश उपयोग किया जाता है, इस प्रकार सामान्यतः धब्बेदार प्रतिरूप नहीं देखा जाएगा, जिससे कि भिन्न-भिन्न तरंग दैर्ध्य द्वारा निर्मित धब्बेदार प्रतिरूप के भिन्न-भिन्न आयाम होते हैं और सामान्य रूप से दूसरे को औसत करेंगे। चूँकि, हम कुछ स्थितियों में बहुरंगी प्रकाश में धब्बेदार प्रतिरूप देख सकते हैं।[21]

प्रकार

विषयगत धब्बे

हरे रंग के लेज़र सूचक से डिजिटल कैमरे की प्रतिबिम्ब पर लेज़र धब्बे। यह व्यक्तिपरक धब्बेदार प्रतिरूप है। (ध्यान दें कि प्रतिबिम्ब में रंग अंतर कैमरा प्रणाली की सीमाओं द्वारा प्रस्तुत किए गए हैं।)

जब सुसंगत प्रकाश (जैसे लेजर बीम) द्वारा प्रकाशित खुरदरी सतह की प्रतिबिम्ब बनाई जाती है, इस प्रकार प्रतिबिम्ब तल में धब्बेदार प्रतिरूप देखा जाता है। इसे व्यक्तिपरक धब्बा प्रतिरूप कहा जाता है - ऊपर की प्रतिबिम्ब देखें। इसे व्यक्तिपरक कहा जाता है जिस कारण धब्बेदार प्रतिरूप की विस्तृत संरचना देखने के प्रणाली मापदंडों पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, यदि लेंस के छिद्र का आकार परिवर्तित होता है, इस प्रकार धब्बों का आकार परिवर्तित हो जाता है। यदि इमेजिंग प्रणाली की स्थिति परिवर्तित कर दी जाती है, इस प्रकार प्रतिरूप धीरे-धीरे परिवर्तित हो जाएगा और अंततः मूल धब्बेदार प्रतिरूप से असंबंधित हो जाएगा।

इसकी व्याख्या हम इस प्रकार कर सकते हैं। कि जब हम प्रतिबिम्ब में प्रत्येक बिंदु को वस्तु में सीमित क्षेत्र द्वारा प्रकाशित होने पर विचार कर सकते हैं। इस प्रकार हम इस क्षेत्र का आकार लेंस के विवर्तन-सीमित प्रस्ताव द्वारा निर्धारित करते हैं जो हवादार डिस्क द्वारा दिया जाता है जिसका व्यास 2.4λu/D है, जहां λ प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है, u वस्तु और लेंस के बीच की दूरी है और D लेंस विशेषण का व्यास है। (यह विवर्तन-सीमित इमेजिंग का सरलीकृत प्रतिरूप है।)

प्रतिबिम्ब में निकटतम बिंदुओं पर प्रकाश उन क्षेत्रों से बिखरा हुआ है जिनमें कई बिंदु समान हैं और ऐसे दो बिंदुओं की तीव्रता बहुत भिन्न नहीं होगी। चूंकि, प्रतिबिम्ब में दो बिंदु जो वस्तु में उन क्षेत्रों से प्रकाशित होते हैं जो हवादार डिस्क के व्यास से भिन्न होते हैं, उनमें हल्की तीव्रता होती है जो असंबंधित होती है। यह 2.4λv/D की प्रतिबिम्ब में दूरी के अनुरूप है जहां v लेंस और प्रतिबिम्ब के मध्य की दूरी है। इस प्रकार, प्रतिबिम्ब में धब्बों का आकार इस क्रम का है।

हम सीधे दीवार पर लेजर स्थान को देखकर और फिर बहुत छोटे छेद के माध्यम से लेंस विशेषण के साथ धब्बेदार आकार में परिवर्तन का निरीक्षण कर सकते हैं। धब्बों के आकार में अधिक वृद्धि देखी जाएगी। इसके अतिरिक्त, लेज़र सूचक को स्थिर रखते हुए नेत्रों की स्थिति को परिवर्तित करने पर धब्बेदार प्रतिरूप स्वयं परिवर्तित हो जाएगा। और इसका सबूत यह है कि धब्बा प्रतिरूप मात्र प्रतिबिम्ब विमान में बनता है (विशिष्ट स्थितियों में नेत्रों की रेटिना) यह है कि यदि नेत्रों का केंद्र दीवार से दूर हो जाता है इस प्रकार धब्बे दिखाई देंगे (यह उद्देश्य धब्बा प्रतिरूप के लिए भिन्न है, जहां ध्यान केंद्रित करने के अनुसार धब्बेदार दृश्यता विलुप्त हो जाती है)।

उद्देश्य धब्बे

उद्देश्य धब्बा प्रतिरूप की तस्वीर। यह प्रकाश क्षेत्र इस प्रकार बनता है जब प्लास्टिक की सतह से दीवार पर लेजर किरण से विभक्त हुआ था।

जब किसी खुरदरी सतह से बिखरी हुई लेज़र प्रकाश दूसरी सतह पर पड़ती है, इस प्रकार यह वस्तुनिष्ठ धब्बेदार प्रतिरूप बनाती है। यदि फोटोग्राफिक प्लेट या अन्य 2-डी प्रकाशीय संवेदक बिना लेंस के बिखरे हुए प्रकाश क्षेत्र के भीतर स्थित है, इस प्रकार धब्बा प्रतिरूप प्राप्त होता है, जिसकी विशेषताएं प्रणाली की ज्यामिति और लेजर की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करती हैं। इस प्रकार आकृति में धब्बा प्रतिरूप मोबाइल फोन की सतह पर लेजर बीम को इंगित करके प्राप्त किया गया था जिससे कि बिखरी हुई प्रकाश आगामी की दीवार पर गिरे। इसके पश्चात् दीवार पर बने धब्बेदार प्रतिरूप की तस्वीर ली गई। इस प्रकार कठोरता से बोलते हुए, इसमें दूसरा व्यक्तिपरक धब्बा प्रतिरूप भी है, चूँकि इसके आयाम वस्तुनिष्ठ प्रतिरूप की तुलना में बहुत छोटे होते हैं, इसलिए यह प्रतिबिम्ब में नहीं देखा जा सकता है।

संपूर्ण प्रकीर्णन सतह के योगदान धब्बेदार प्रतिरूप में दिए गए बिंदु पर प्रकाश बनाते हैं। इन बिखरी हुई तरंगों के सापेक्ष चरण प्रसारित होने वाली सतह पर भिन्न होते हैं, जिससे कि दूसरी सतह के प्रत्येक बिंदु पर परिणामी चरण यादृच्छिक रूप से भिन्न होते है। अतः प्रतिरूप इस प्रक्रिया की गणना किए बिना समान है कि यह कैसे चित्रित किया गया है, जैसे कि यह चित्रित प्रतिरूप को प्रदर्शित करती है।

धब्बों का आकार प्रकाश की तरंग दैर्ध्य का कार्य होता है, लेजर बीम का आकार जो प्रथम सतह को प्रकाशित करता है और इस सतह और उस सतह के मध्य की दूरी जहां धब्बेदार प्रतिरूप बनता है। यह ऐसा स्थिति है जिससे कि जब प्रकीर्णन का कोण इस प्रकार परिवर्तित होता है कि प्रदीप्त क्षेत्र के केंद्र से प्रकीर्णित प्रकाश के मध्य सापेक्ष पथ अंतर, प्रदीप्त क्षेत्र के किनारे से प्रकीर्णित प्रकाश की तुलना में λ परिवर्तित हो जाता है, इस प्रकार तीव्रता असंबद्ध हो जाती है। सुन्दर[1]माध्य धब्बेदार आकार के लिए λz/L के रूप में व्यंजक प्राप्त करता है जहाँ L प्रबुद्ध क्षेत्र की चौड़ाई है और z वस्तु और धब्बेदार प्रतिरूप के स्थान के बीच की दूरी है।

निकट-क्षेत्र धब्बा

उद्देश्य धब्बा सामान्यतः सुदूर क्षेत्र में प्राप्त होते हैं (जिसे फ्रौनहोफर क्षेत्र भी कहा जाता है, वह क्षेत्र है जहां फ्रौनहोफर विवर्तन होता है)। इसका तात्पर्य यह है कि वे उस वस्तु से दूर उत्पन्न होते हैं जो इस प्रकार प्रकाश का उत्सर्जन या प्रसारित करती है। हम प्रकीर्णन वस्तु के निकट, निकट क्षेत्र (जिसे फ्रेस्नेल क्षेत्र भी कहा जाता है, अर्थात वह क्षेत्र जहां फ्रेस्नेल विवर्तन होता है) में धब्बे देख सकते हैं। इस प्रकार के धब्बों को हम निकट-क्षेत्र धब्बा कहते हैं। निकट और दूर की अधिक कठोर परिभाषा के लिए निकट और दूर के क्षेत्र देख सकते है।

दूर-क्षेत्र धब्बेदार प्रतिरूप (अर्थात, धब्बेदार रूप और आयाम) के सांख्यिकीय गुण लेजर प्रकाश द्वारा प्रभावित क्षेत्र के रूप और आयाम पर निर्भर करते हैं। इसके विपरीत, निकट-क्षेत्र धब्बा की बहुत ही रोचक विशेषता यह है कि उनके सांख्यिकीय गुण प्रसारित होने वाली वस्तु के रूप और संरचना से निकटता से संबंधित होते हैं, इस प्रकार उच्च कोणों पर प्रसारित होने वाली वस्तुएं निकट-क्षेत्र धब्बा उत्पन्न करती हैं और इसके विपरीत रेले-गेंस स्थिति के अनुसार, विशेष रूप से, धब्बेदार आयाम प्रसारित होने वाली वस्तुओं के औसत आयाम को प्रतिबिंबित करता है, जबकि, सामान्यतः प्रतिरूप द्वारा उत्पन्न निकट क्षेत्र के धब्बे के सांख्यिकीय गुण प्रकाश के बिखरने के वितरण पर निर्भर करते हैं।[22][23]

वास्तव में, जिस स्थिति में निकट क्षेत्र के धब्बे दिखाई देते हैं, उसे सामान्य फ्रेनेल स्थिति की तुलना में अधिक सख्त बताया गया है।[24]

अनुप्रयोग

जब लेज़रों का प्रथम आविष्कार किया गया था, इस प्रकार धब्बेदार प्रभाव को वस्तुओं को प्रकाशित करने के लिए लेज़रों का उपयोग करने में गंभीर दोष माना जाता था, इस प्रकार विशेष रूप से होलोग्रफ़ी इमेजिंग में जिससेकि दानेदार प्रतिबिम्ब का उत्पादन होता था। शोधकर्ताओं ने बाद में संवेदन किया कि धब्बेदार प्रतिरूप वस्तु की सतह के विकृतियों के बारे में जानकारी ले सकते हैं और होलोग्राफिक इंटरफेरोमेट्री और इलेक्ट्रॉनिक धब्बेदार प्रतिरूप इंटरफेरोमेट्री में इस प्रभाव का लाभ उठाया।[25] अर्थात् धब्बेदार इमेजिंग और धब्बेदार का उपयोग कर नेत्र परीक्षण भी धब्बेदार प्रभाव का उपयोग करते हैं।

धब्बा प्रकाशीय हेटेरोडाइन का पता लगाने में सुसंगत LIDAR का और सुसंगत इमेजिंग की मुख्य सीमा है।

निकट क्षेत्र धब्बे की स्थितियों में, सांख्यिकीय गुण प्रकाश के प्रकीर्णन पर निर्भर करते हैं।

इस प्रकार किसी दिए गए दृष्टांत का वितरण किया गया। यह बिखरने वाले वितरण का पता लगाने के लिए निकट क्षेत्र धब्बेदार विश्लेषण के उपयोग की अनुमति देता है। यह तथाकथित निकट-क्षेत्र बिखराव तकनीक है।[26]

जब धब्बा प्रतिरूप समय के साथ परिवर्तित होता है इस प्रकार प्रबुद्ध सतह में परिवर्तन के कारण, घटना को गतिशील धब्बा के रूप में जाना जाता है और इसका उपयोग गतिविधि को मापने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, प्रकाशीय प्रवाह संवेदक (प्रकाशीय कंप्यूटर माउस) जैविक सामग्री में, घटना को बायोधब्बा के रूप में जाना जाता है।

स्थिर वातावरण में, धब्बा में परिवर्तन का उपयोग प्रकाश स्रोत की संवेदनशील जांच के रूप में भी किया जा सकता है। इस प्रकार इसका उपयोग वेवमीटर विन्यास में किया जा सकता है, जिसका प्रस्ताव लगभग 1 एटोमीटर है,[27] (1012 में 1 भाग के बराबर तरंग दैर्ध्य, एकल परमाणु के विभेदन पर फुटबॉल मैदान (क्षेत्र) की लंबाई को मापने के बराबर[28]) और लेज़रों की तरंग दैर्ध्य को भी स्थिर कर सकता है[29] या ध्रुवीकरण को मापो को स्थिर कर सकता है।[30]

धब्बा द्वारा निर्मित अव्यवस्थित प्रतिरूप का उपयोग अतिशीत परमाणु के साथ ढोंग जितना में किया गया है। इस प्रकार भौतिक विज्ञान की ठोस अवस्था ठोस राज्य प्रणाली में विकार के एनालॉग के रूप में उज्ज्वल और अंधेरे प्रकाश के यादृच्छिक रूप से वितरित क्षेत्र कार्य करते हैं और एंडरसन स्थानीयकरण घटना की जांच के लिए उपयोग किया जाता है।[31]

प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी में, उप-विवर्तन-सीमित प्रस्ताव को 2डी में संतृप्त/फोटो-परिवर्तनीय प्रतिरूप प्रकाश तकनीकों से प्राप्त किया जा सकता है जैसे उत्तेजित उत्सर्जन कमी (STED माइक्रोस्कोपी) माइक्रोस्कोपी, जमीनी स्थिति की कमी (जीएसडी माइक्रोस्कोपी) माइक्रोस्कोपी, और प्रतिवर्ती संतृप्त प्रकाशीय प्रतिदीप्ति संक्रमण (RESOLFT) के रूप में प्रयोग होता हैं, इन अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए धब्बेदार प्रतिरूप को अपनाने से समानांतर 3डी उत्तम-प्रस्ताव इमेजिंग सक्षम होती है।[32]

शमन

हरे रंग का लेजर सूचक। लेजर के गॉसियन प्रोफ़ाइल को चित्रित करने के लिए धब्बा को कम करना आवश्यक था, सभी लेंसों को हटाकर और इसे अपारदर्शी तरल (दूध) पर प्रक्षेपित करके पूरा किया गया, जो एकमात्र सतह सपाट और पर्याप्त चिकनी थी।

धब्बेदार को लेजर टीवी जैसे लेज़र आधारित डिस्प्ले प्रणाली में समस्या माना जाता है। धब्बा को सामान्यतः धब्बा विषमता द्वारा निर्धारित किया जाता है। धब्बा विषमता कमी अनिवार्य रूप से कई स्वतंत्र धब्बा प्रतिरूप का निर्माण करती है, जिससे कि वे रेटिना/डिटेक्टर पर औसत हो जाएं। इसे प्राप्त किया जा सकता है।[33]

  • कोण विविधता: विभिन्न कोणों से प्रकाश
  • ध्रुवीकरण विविधता: विभिन्न ध्रुवीकरण राज्यों का उपयोग
  • तरंग दैर्ध्य विविधता: लेजर स्रोइस प्रकारं का उपयोग जो तरंग दैर्ध्य से थोड़ी मात्रा में भिन्न होता है

घूर्णन विसारक - जो लेजर प्रकाश के स्थानिक सामंजस्य को नष्ट कर देता है जिसका उपयोग धब्बा को कम करने के लिए भी किया जा सकता है। क्रिया/कंपन चित्रपट या प्रकृति भी समाधान हो सकते हैं।[34] ऐसा प्रतीत होता है कि मित्सुबिशी लेजर टीवी ऐसी चित्रपट का उपयोग करता है जिसे उनके उत्पाद नियमावली के अनुसार विशेष देखभाल की आवश्यकता होती है। लेजर धब्बा कमी पर अधिक विस्तृत चर्चा यहां प्राप्त की जा सकती है।[35]

सुसंगत प्रकाशीय इमेजिंग और सुसंगत अंतर अवशोषण LIDAR में धब्बेदार ध्वनि को कम करने के लिए सिंथेटिक सरणी हेटेरोडाइन पहचान विकसित किया गया था।

संकेत स्वरूप की विधि

वैज्ञानिक अनुप्रयोगों में, धब्बा को कम करने के लिए स्थानिक निस्पंदन का उपयोग किया जा सकता है।

घटना के विभिन्न गणितीय प्रतिरूप के आधार पर धब्बे को समाप्त करने के लिए कई भिन्न-भिन्न तरीकों तथा विधि का उपयोग किया जाता है।[17] उदाहरण के लिए, एकाधिक-लुक प्रसंस्करण (मल्टी-लुक प्रसंस्करण) को नियोजित करती है, एकल रडार प्रभावक्षेत्र में लक्ष्य पर कई दृष्टि डालकर धब्बे को औसत करती है।[15][16] जिससे औसत दिखने का असंगत औसत होता है।[16]

इस प्रकार दूसरी विधि में संकेत स्वरूप पर अनुकूली फिल्टर और गैर-अनुकूली फिल्टर का उपयोग करना सम्मलित है (जहां अनुकूली फिल्टर प्रतिबिम्ब में अपने भार को धब्बा स्तर पर अनुकूलित करते हैं और गैर-अनुकूली फिल्टर पूरी प्रतिबिम्ब में समान रूप से समान भार प्रयुक्त करते हैं)। इस प्रकार की फ़िल्टरिंग वास्तविक प्रतिबिम्ब की जानकारी को भी समाप्त कर देती है, विशेष रूप से उच्च-आवृत्ति की जानकारी में और फ़िल्टरिंग की प्रयोज्यता और फ़िल्टर के प्रकार की सरूप में व्यापार सम्मलित होते हैं। इस प्रकार उच्च-बनावट वाले क्षेत्रों (जैसे वन या शहरी क्षेत्रों) में किनारों और विवरण को संरक्षित करने के लिए अनुकूली धब्बेदार फ़िल्टरिंग उत्तम होती है। गैर-अनुकूली फ़िल्टरिंग को प्रयुक्त करना सरल है और कम कम्प्यूटेशनल शक्ति की आवश्यकता होती है।[15][16]

गैर-अनुकूली धब्बेदार फ़िल्टरिंग के दो रूप होते हैं माध्य (गणित) पर आधारित और माध्यिका पर आधारित (प्रतिबिम्ब में पिक्सेल के दिए गए आयताकार क्षेत्र के भीतर)। पूर्व की तुलना में नोकदार छड़ को खत्म करते हुए किनारों को संरक्षित करने में पश्चात् यह उत्तम परिणाम है। अनुकूली धब्बेदार फ़िल्टरिंग के कई रूप होते हैं,[36] ली फिल्टर, फ्रॉस्ट फिल्टर और परिष्कृत गामा अधिकतम-ए-पोस्टीरियोरी (आरजीएमएपी) फिल्टर सहित। चूंकि, वे सभी अपने गणितीय प्रतिरूप में तीन मूलभूत मान्यताओं पर विश्वास करते हैं।[15] इस प्रकार एसएआर में धब्बे गुणक होते है अर्थात यह किसी भी क्षेत्र में स्थानीय रडार स्तर के सीधे अनुपात में है।[15] संकेत और धब्बे सांख्यिकीय रूप से दूसरे से स्वतंत्र होते हैं।[15] इस प्रकार किसी एकल पिक्सेल का प्रतिरूप माध्य और प्रसरण उस पिक्सेल पर केंद्रित स्थानीय क्षेत्र के माध्य और प्रसरण के समान होता है।[15]

इस प्रकार ली फिल्टर गुणक प्रतिरूप को योगात्मक प्रतिरूप में परिवर्तित करता है, जिससे धब्बेदार के परिमाण की समस्या को ज्ञात विनयशील स्थितियों में कम किया जा सकता है।[37]

छोटा लहर विश्लेषण

हाल ही में, तरंगिका रूपांतरण के उपयोग से प्रतिबिम्ब विश्लेषण में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। बहु प्रसंस्करण के उपयोग का मुख्य कारण यह तथ्य है कि कई प्राकृतिक संकेत, जब तरंगिका आधार में विघटित हो जाते हैं, जिससे कि यह अधिक सरल हो जाते हैं और ज्ञात वितरणों द्वारा प्रतिरूपिंग किए जा सकते हैं। इसके अतिरिक्त तरंगिका अपघटन विभिन्न स्तरो और झुकावों पर संकेत को भिन्न करने में सक्षम है। इसलिए, किसी भी स्तर और दिशा में मूल संकेत को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है और उपयोगी विवरण विलुप्त नहीं होते हैं।[38]

प्रथम बहु धब्बा कमी विधि विवरण उपबैंड गुणांकों की थ्रेसहोल्डिंग पर आधारित थे।

मल्लत, एस : संकेत स्वरूप का वेवलेट टूर अकादमिक प्रेस, लंदन (1998) वेवलेट थ्रेशोल्डिंग विधियों में कुछ त्रुटिया हैं: (i) थ्रेशोल्ड का चुनाव तदार्थ विधि से किया जाता है, यह मानते हुए कि संकेत के वांछित और अवांछित घटक उनके ज्ञात वितरणों का अनुसरण करते हैं, यदि उनके आकड़ा और अभिविन्यास ज्ञात किया जा सके। (ii) थ्रेशोल्डिंग प्रक्रिया के परिणामस्वरूप सामान्यतः अस्वीकृत प्रतिरूप में कुछ कलात्मकता होती हैं। इन हानियों को दूर करने के लिए, बेयस के सिद्धांत पर आधारित गैर-रैखिक अनुमानक विकसित किए गए थे।[38][39]

उपमाएँ

अंतरिक्ष के अतिरिक्त समय के साथ धब्बेदार प्रतिरूप भी देखे जा सकते हैं। यह प्रकाशीय टाइम-डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर संवेदनशील अवस्था होती है। चूँकि प्रकाशीय समय क्षेत्र परावर्तक की स्थिति है, जहां भिन्न-भिन्न पलों पर उत्पन्न सुसंगत खंड के कई प्रतिबिंब यादृच्छिक समय-क्षेत्र संकेत उत्पन्न करने में हस्तक्षेप करते हैं।[40]

धब्बेदार प्रतिरूप में प्रकाशीय चक्रवात

धब्बा हस्तक्षेप प्रतिरूप समतल तरंगों के योग में विघटित होता है। ऐसे बिंदुओं का समूह उपस्तिथ होता है जहां विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का आयाम बिल्कुल शून्य है। शोधकर्ताओं ने इन बिंदुओं को तरंग ट्रेनों के विस्थापन के रूप में पहचाना गया था।[41]

हम विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के इन चरण अव्यवस्थाओं को प्रकाशीय चक्रवात के रूप में जानते हैं।

प्रत्येक के चारों ओर वर्तुल ऊर्जा प्रवाह होता है।

चक्रवात दलमें इस प्रकार धब्बेदार प्रतिरूप में प्रत्येक चक्रवात में प्रकाशीय कोणीय गति होती है। कोणीय गति घनत्व द्वारा दिया जाता है।[42]

सामान्यतः चक्रवात जोड़े में धब्बेदार प्रतिरूप में दिखाई देते हैं। इस प्रकार ये चक्रवात - प्रतिचक्रवात जोड़े अंतरिक्ष में अव्यवस्थित रूप से रखे जाते हैं। जिससे यह देखा जा सकता है कि प्रत्येक चक्रवात जोड़ी की विद्युत चुम्बकीय कोणीय गति शून्य के समीप होती है।[43] उत्तेजित ब्रिलौइन बिखरने वाले प्रकाशीय चक्रवातों पर आधारित चरण संयुग्मन दर्पण ध्वनिक चक्रवातों को उत्तेजित करते हैं।[44]

फूरियर श्रृंखला में औपचारिक अपघटन के अतिरिक्त चरण प्लेट के झुके हुए क्षेत्रों द्वारा उत्सर्जित समतल तरंगों के लिए धब्बा प्रतिरूप की संघटन की जाती है। यह दृष्टिकोण संख्यात्मक प्रतिरूपिंग को अधिक सरल करता है। इस प्रकार 3डी संख्यात्मक अनुकरण चक्रवातों को आपस में जुड़ने को प्रदर्शित करता है जिससे प्रकाशीय धब्बा में शृंखला का निर्माण होता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Dainty, C., ed. (1984). Laser Speckle and Related Phenomena (2nd ed.). Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-13169-6.
  2. ↑ 2.0 2.1 Goodman, J. W. (1976). "Some fundamental properties of speckle". JOSA. 66 (11): 1145–1150. Bibcode:1976JOSA...66.1145G. doi:10.1364/josa.66.001145.
  3. ↑ Hua, Tao; Xie, Huimin; Wang, Simon; Hu, Zhenxing; Chen, Pengwan; Zhang, Qingming (2011). "Evaluation of the quality of a speckle pattern in the digital image correlation method by mean subset fluctuation". Optics & Laser Technology. 43 (1): 9–13. Bibcode:2011OptLT..43....9H. doi:10.1016/j.optlastec.2010.04.010.
  4. ↑ Lecompte, D.; Smits, A.; Bossuyt, Sven; Sol, H.; Vantomme, J.; Hemelrijck, D. Van; Habraken, A.M. (2006). "Quality assessment of speckle patterns for digital image correlation". Optics and Lasers in Engineering. 44 (11): 1132–1145. Bibcode:2006OptLE..44.1132L. doi:10.1016/j.optlaseng.2005.10.004. hdl:2268/15779.
  5. ↑ Moreira, Alberto; Prats-Iraola, Pau; Younis, Marwan; Krieger, Gerhard; Hajnsek, Irena; Papathanassiou, Konstantinos P. (2013). "A Tutorial on Synthetic Aperture Radar" (PDF). IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine. 1: 6–43. doi:10.1109/MGRS.2013.2248301. S2CID 7487291.
  6. ↑ Mandel, Savannah (2019-11-14). "Creating and controlling non-Rayleigh speckles". Scilight. 2019 (46): 461111. doi:10.1063/10.0000279. S2CID 214577055.
  7. ↑ Ventalon, Cathie; Mertz, Jerome (2006-08-07). "Dynamic speckle illumination microscopy with translated versus randomized speckle patterns". Optics Express. 14 (16): 7198–7309. Bibcode:2006OExpr..14.7198V. doi:10.1364/oe.14.007198. ISSN 1094-4087. PMID 19529088.
  8. ↑ Pascucci, M.; Ganesan, S.; Tripathi, A.; Katz, O.; Emiliani, V.; Guillon, M. (2019-03-22). "Compressive three-dimensional super-resolution microscopy with speckle-saturated fluorescence excitation". Nature Communications (in English). 10 (1): 1327. Bibcode:2019NatCo..10.1327P. doi:10.1038/s41467-019-09297-5. ISSN 2041-1723. PMC 6430798. PMID 30902978.
  9. ↑ Katz, Ori; Bromberg, Yaron; Silberberg, Yaron (2009-09-28). "Compressive ghost imaging". Applied Physics Letters. 95 (13): 131110. arXiv:0905.0321. Bibcode:2009ApPhL..95m1110K. doi:10.1063/1.3238296. ISSN 0003-6951. S2CID 118516184.
  10. ↑ Dunn, Andrew K.; Bolay, Hayrunnisa; Moskowitz, Michael A.; Boas, David A. (2001-03-01). "Dynamic Imaging of Cerebral Blood Flow Using Laser Speckle". Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism (in English). 21 (3): 195–201. doi:10.1097/00004647-200103000-00002. ISSN 0271-678X. PMID 11295873.
  11. ↑ Bechinger, Clemens; Di Leonardo, Roberto; Löwen, Hartmut; Reichhardt, Charles; Volpe, Giorgio; Volpe, Giovanni (2016-11-23). "Active Particles in Complex and Crowded Environments". Reviews of Modern Physics. 88 (4): 045006. arXiv:1602.00081. Bibcode:2016RvMP...88d5006B. doi:10.1103/revmodphys.88.045006. hdl:11693/36533. ISSN 0034-6861. S2CID 14940249.
  12. ↑ Volpe, Giorgio; Volpe, Giovanni; Gigan, Sylvain (2014-02-05). "Brownian Motion in a Speckle Light Field: Tunable Anomalous Diffusion and Selective Optical Manipulation". Scientific Reports (in English). 4 (1): 3936. arXiv:1304.1433. Bibcode:2014NatSR...4E3936V. doi:10.1038/srep03936. ISSN 2045-2322. PMC 3913929. PMID 24496461.
  13. ↑ Volpe, Giorgio; Kurz, Lisa; Callegari, Agnese; Volpe, Giovanni; Gigan, Sylvain (2014-07-28). "Speckle optical tweezers: micromanipulation with random light fields". Optics Express (in English). 22 (15): 18159–18167. arXiv:1403.0364. Bibcode:2014OExpr..2218159V. doi:10.1364/OE.22.018159. hdl:11693/12625. ISSN 1094-4087. PMID 25089434. S2CID 14121619.
  14. ↑ M. Forouzanfar and H. Abrishami-Moghaddam, Ultrasound Speckle Reduction in the Complex Wavelet Domain, in Principles of Waveform Diversity and Design, M. Wicks, E. Mokole, S. Blunt, R. Schneible, and V. Amuso (eds.), SciTech Publishing, 2010, Section B - Part V: Remote Sensing, pp. 558-77.
  15. ↑ 15.0 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 Brandt Tso & Paul Mather (2009). Classification Methods for Remotely Sensed Data (2nd ed.). CRC Press. pp. 37–38. ISBN 9781420090727.
  16. ↑ 16.0 16.1 16.2 16.3 Giorgio Franceschetti & Riccardo Lanari (1999). Synthetic aperture radar processing. Electronic engineering systems series. CRC Press. pp. 145 et seq. ISBN 9780849378997.
  17. ↑ 17.0 17.1 Mikhail B. Kanevsky (2008). Radar imaging of the ocean waves. Elsevier. p. 138. ISBN 9780444532091.
  18. ↑ Alexander Ya Pasmurov & Julius S. Zinoviev (2005). Radar imaging and holography. IEE radar, sonar and navigation series. Vol. 19. IET. p. 175. ISBN 9780863415029.
  19. ↑ Bender, Nicholas; Yılmaz, Hasan; Bromberg, Yaron; Cao, Hui (2019-11-01). "Creating and controlling complex light". APL Photonics. 4 (11): 110806. arXiv:1906.11698. Bibcode:2019APLP....4k0806B. doi:10.1063/1.5132960.
  20. ↑ Bender, Nicholas; Yılmaz, Hasan; Bromberg, Yaron; Cao, Hui (2018-05-20). "Customizing speckle intensity statistics". Optica (in English). 5 (5): 595–600. arXiv:1711.11128. Bibcode:2018Optic...5..595B. doi:10.1364/OPTICA.5.000595. ISSN 2334-2536. S2CID 119357011.
  21. ↑ McKechnie, T.S. (1976). "Image-plane speckle in partially coherent illumination". Optical and Quantum Electronics. 8: 61–67. doi:10.1007/bf00620441. S2CID 122771512.
  22. ↑ Giglio, M.; Carpineti, M.; Vailati, A. (2000). "Space Intensity Correlations in the Near Field of the Scattered Light: A Direct Measurement of the Density Correlation Function g(r)". Physical Review Letters. 85 (7): 1416–1419. Bibcode:2000PhRvL..85.1416G. doi:10.1103/PhysRevLett.85.1416. PMID 10970518. S2CID 19689982.
  23. ↑ Giglio, M.; Carpineti, M.; Vailati, A.; Brogioli, D. (2001). "Near-Field Intensity Correlations of Scattered Light". Applied Optics. 40 (24): 4036–40. Bibcode:2001ApOpt..40.4036G. doi:10.1364/AO.40.004036. PMID 18360438.
  24. ↑ Cerbino, R. (2007). "Correlations of light in the deep Fresnel region: An extended Van Cittert and Zernike theorem" (PDF). Physical Review A. 75 (5): 053815. Bibcode:2007PhRvA..75e3815C. doi:10.1103/PhysRevA.75.053815.
  25. ↑ Jones & Wykes, Robert & Catherine (1989). Holographic and Speckle Interferometry. Cambridge University Press. ISBN 9780511622465.
  26. ↑ Brogioli, D.; Vailati, A.; Giglio, M. (2002). "Heterodyne near-field scattering". Applied Physics Letters. 81 (22): 4109–11. arXiv:physics/0305102. Bibcode:2002ApPhL..81.4109B. doi:10.1063/1.1524702. S2CID 119087994.
  27. ↑ Bruce, Graham D.; O’Donnell, Laura; Chen, Mingzhou; Dholakia, Kishan (2019-03-15). "Overcoming the speckle correlation limit to achieve a fiber wavemeter with attometer resolution". Optics Letters. 44 (6): 1367–1370. arXiv:1909.00666. Bibcode:2019OptL...44.1367B. doi:10.1364/OL.44.001367. ISSN 0146-9592. PMID 30874652. S2CID 78095181.
  28. ↑ Tudhope, Christine (7 March 2019). "New research could revolutionise fiber-optic communications". Phys.org. Retrieved 2019-03-08.
  29. ↑ Metzger, Nikolaus Klaus; Spesyvtsev, Roman; Bruce, Graham D.; Miller, Bill; Maker, Gareth T.; Malcolm, Graeme; Mazilu, Michael; Dholakia, Kishan (2017-06-05). "Harnessing speckle for a sub-femtometre resolved broadband wavemeter and laser stabilization". Nature Communications (in English). 8: 15610. arXiv:1706.02378. Bibcode:2017NatCo...815610M. doi:10.1038/ncomms15610. PMC 5465361. PMID 28580938.
  30. ↑ Facchin, Morgan; Bruce, Graham D.; Dholakia, Kishan; Dholakia, Kishan; Dholakia, Kishan (2020-05-15). "Speckle-based determination of the polarisation state of single and multiple laser beams". OSA Continuum (in English). 3 (5): 1302–1313. arXiv:2003.14408. doi:10.1364/OSAC.394117. ISSN 2578-7519.
  31. ↑ Billy, Juliette; Josse, Vincent; Zuo, Zhanchun; Bernard, Alain; Hambrecht, Ben; Lugan, Pierre; Clément, David; Sanchez-Palencia, Laurent; Bouyer, Philippe (2008-06-12). "Direct observation of Anderson localization of matter waves in a controlled disorder". Nature (in English). 453 (7197): 891–894. arXiv:0804.1621. Bibcode:2008Natur.453..891B. doi:10.1038/nature07000. ISSN 0028-0836. PMID 18548065. S2CID 4427739.
  32. ↑ Bender, Nicholas; Sun, Mengyuan; Yılmaz, Hasan; Bewersdorf, Joerg; Bewersdorf, Joerg; Cao, Hui (2021-02-20). "Circumventing the optical diffraction limit with customized speckles". Optica (in English). 8 (2): 122–129. arXiv:2007.15491. Bibcode:2021Optic...8..122B. doi:10.1364/OPTICA.411007. ISSN 2334-2536.
  33. ↑ Trisnadi, Jahja I. (2002). "Speckle contrast reduction in laser projection displays". In Wu, Ming H (ed.). Projection Displays VIII. Vol. 4657. pp. 131–137. doi:10.1117/12.463781. S2CID 30764926.
  34. ↑ "Despeckler". Fiberguide. Retrieved 24 May 2019.
  35. ↑ Chellappan, Kishore V.; Erden, Erdem; Urey, Hakan (2010). "Laser-based displays: A review". Applied Optics. 49 (25): F79–98. Bibcode:2010ApOpt..49F..79C. doi:10.1364/ao.49.000f79. PMID 20820205.
  36. ↑ Argenti, F.; Lapini, A.; Bianchi, T.; Alparone, L. (September 2013). "A Tutorial on Speckle Reduction in Synthetic Aperture Radar Images" (PDF). IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine. 1 (3): 6–35. doi:10.1109/MGRS.2013.2277512. S2CID 38021146.
  37. ↑ Piero Zamperoni (1995). "Image Enhancement". In Peter W. Hawkes; Benjamin Kazan; Tom Mulvey (eds.). Advances in imaging and electron physics. Vol. 92. Academic Press. p. 13. ISBN 9780120147342.
  38. ↑ 38.0 38.1 एम. फ़ोरोज़नफ़र, एच. अब्रीशमी-मोघद्दाम, और एम. गिटी, चिकित्सा अल्ट्रासाउंड छवियों में धब्बेदार कमी के लिए एक नया मल्टीस्केल बायेसियन एल्गोरिद्म, सिग्नल, इमेज और वीडियो प्रोसेसिंग, स्प्रिंगर, वॉल्यूम। 4, पीपी. 359-75, सितंबर 2010
  39. ↑ Argenti, F.; Bianchi, T.; Lapini, A.; Alparone, L. (January 2012). "Fast MAP Despeckling Based on Laplacian–Gaussian Modeling of Wavelet Coefficients". IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 9 (1): 13–17. Bibcode:2012IGRSL...9...13A. doi:10.1109/LGRS.2011.2158798. S2CID 25396128.
  40. ↑ Garcia-Ruiz, Andres (2016). "Speckle Analysis Method for Distributed Detection of Temperature Gradients With Φ OTDR". IEEE Photonics Technology Letters. 28 (18): 2000. Bibcode:2016IPTL...28.2000G. doi:10.1109/LPT.2016.2578043. S2CID 25243784.
  41. ↑ Nye, J. F.; Berry, M. V. (1974). "Dislocations in Wave Trains". Proceedings of the Royal Society A. 336 (1605): 165–190. Bibcode:1974RSPSA.336..165N. doi:10.1098/rspa.1974.0012. S2CID 122947659.
  42. ↑ Optical Angular Momentum
  43. ↑ Okulov, A. Yu. (2008). "Optical and sound helical structures in a Mandelstam-Brillouin mirror". JETP Letters. 88 (8): 487–491. Bibcode:2008JETPL..88..487O. doi:10.1134/S0021364008200046. S2CID 120371573.
  44. ↑ Okulov, A Yu (2008). "Angular momentum of photons and phase conjugation". Journal of Physics B. 41 (10): 101001. arXiv:0801.2675. Bibcode:2008JPhB...41j1001O. doi:10.1088/0953-4075/41/10/101001. S2CID 13307937.


अग्रिम पठन

  • Cheng Hua & Tian Jinwen (2009). "Speckle Reduction of Synthetic Aperture Radar Images Based on Fuzzy Logic". First International Workshop on Education Technology and Computer Science, Wuhan, Hubei, China, March 07–08 2009. Vol. 1. pp. 933–937. doi:10.1109/ETCS.2009.212.
  • Forouzanfar, M., Abrishami-Moghaddam, H., and Dehghani, M., (2007) "Speckle reduction in medical ultrasound images using a new multiscale bivariate Bayesian MMSE-based method," IEEE 15th Signal Processing and Communication Applications Conf. (SIU'07), Turkey, June 2007, pp. 1–4.
  • Sedef Kent; Osman Nuri Oçan & Tolga Ensari (2004). "Speckle Reduction of Synthetic Aperture Radar Images Using Wavelet Filtering". In ITG; VDE; FGAN; DLR; EADS & astrium (eds.). EUSAR 2004 — Proceedings — 5th European Conference on Synthetic Aperture Radar, May 25–27, 2004, Ulm, Germany. Margret Schneider. pp. 1001–1003. ISBN 9783800728282.
  • Andrew K. Chan & Cheng Peng (2003). "Wavelet applications to the processing of SAR images". Wavelets for sensing technologies. Artech House remote sensing library. Artech House. ISBN 9781580533171.
  • Jong-Sen Lee & Eric Pottier (2009). "Polarimetric SAR speckle filtering". Polarimetric Radar Imaging: From Basics to Applications. Optical science and engineering series. Vol. 142. CRC Press. ISBN 9781420054972.


बाह्य संबंध

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