Techniques de filtrage dans le domaine spectral des hologrammes numériques

Abstract

Ce travail porte sur l’étude et la mise en application des techniques de filtrage en holographie numérique : système d’imagerieoptoélectronique qui permet le codage (enregistrement) de l’information d’objet tridimensionnel sur un support numérique, communément appelé hologramme. Cette étape est suiviedu décodage (reconstruction numérique) afin d’extraire les informations enregistrées.L’hologramme contientintrinsèquement trois ordres : ordre zéro et deux ordres redondants contenant l’information (l’un est le complexe conjugué de l’autre). Par conséquent, dépendant de la méthode de reconstruction plusieurs stratégie de filtrage et/ou sélectionde l’ordre d’intérêt sont adoptées.

L’objectif principal de ce mémoire est l’analyse et la mise en œuvre de différentes techniques de filtrage dans les domaines spatial et spectral afin d’améliorer la qualité de la reconstruction holographique. Après un rappel des fondements théoriques de l’holographie analogique et numérique, plusieurs méthodes de filtrage sont étudiées, en mettant l’accent sur la suppression de l’ordre zéro et l’extraction sélective de l’ordre d’intérêt dans le domaine spectral. Les résultats de simulation obtenus montrent une amélioration notable de la qualité des images reconstruites.

Mots clés : Holographie numérique, Reconstruction, Filtrage spectral, Filtrage spatial, filtrage sélective, filtrage homomorphique et filtre de Butterworth.

Abstract This studyaddresses the investigation and practicalimplementation of filtering techniques in digital holography, an optoelectronicimaging system thatenables the encoding (recording) of three-dimensionalobject information onto a digital medium, commonlyreferred to as a hologram. The encodingprocessisfollowed by numericaldecoding (digital reconstruction) to retrieve the stored information. A holograminherentlycontainsthree diffraction orders: the zeroorder and tworedundantorderscarryingobject information, one being the complexconjugate of the other. Accordingly, depending on the reconstruction approach, variousfilteringstrategies and/or order-selectionmethods are employed. The primary objective of this dissertation is to analyze and implement diverse filtering techniques in both spatial and spectral domains, with the aim of enhancing the quality of holographic reconstruction. Following a review of the theoreticalfoundations of analog and digital holography, severalfilteringmethods are examined, withparticularemphasis on the suppression of the zeroorder and the selective extraction of the desiredorder in the spectral domain. Simulation resultsdemonstrate a significantimprovement in the quality of reconstructed images. Keywords:

Digital Holography Reconstruction Spectral Filtering Spatial FilteringSelectiveFiltering ,HomomorphicFiltering and ButterworthFilter

ملخص

يركزهذاالعملعلىدراسةوتطبيقتقنياتالترشيحفيالتصويرالمجسمالرقمي: وهونظامتصويركهروضوئييقومبتشفير (تسجيل) معلوماتحولالأجسامثلاثيةالأبعادعلىوسيطرقمي،يُعرفعادةًباسمالهولوغرام. تليهذهالخطوةعمليةفكالتشفير (إعادةالبناءالرقمي) لاستخراجالمعلوماتالمسجلة. يحتويالهولوغرامبطبيعتهعلىثلاثةمستويات: المستوىالصفريومستويانزائدانيحتويانعلىالمعلومات (أحدهماهوالمركبالمرافقللآخر). وبناءًعلىذلك،وتبعًالطريقةإعادةالبناء،يتماعتمادالعديدمناستراتيجياتالترشيحو/أوطرقاختيارالمستوى.

الهدفالرئيسيلهذهالأطروحةهوتحليلوتطبيقتقنياتترشيحمختلفةفيالمجالينالمكانيوالطيفيلتحسينجودةإعادةبناءالهولوغرام. بعداستعراضالأسسالنظريةللتصويرالمجسمالتناظريوالرقمي،يتمدراسةالعديدمنطرقالترشيح،معالتركيزعلىكبحالمستوىالصفريوالاستخراجالانتقائيللمستوىالمطلوبفيالمجالالطيفي. تُظهرنتائجالمحاكاةالمُحَصَّلةتحسنًاملحوظًافيجودةالصورالمُعادبناؤها.

الكلماتالمفتاحية: التصويرالمجسمالرقمي،إعادةالبناء،الترشيحالطيفي،الترشيحالمكاني،الترشيحالانتقائي،الترشيحالمتماثل،مرشحباترورث