التشويش (التداخل)

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة

يشير مصطلح " البقعة" أو "نمط البقعة " أو "ضوضاء البقعة" إلى البنية الحبيبية التي تُلاحظ في الضوء المتماسك ، والناتجة عن التداخل العشوائي. تُستخدم أنماط البقعة في نطاق واسع من تقنيات القياس ، نظرًا لأنها تسمح عمومًا بحساسية عالية وإعدادات بسيطة. كما يمكن أن تُشكل عاملًا مُحددًا في أنظمة التصوير ، مثل الرادار ، ورادار الفتحة التركيبية (SAR)، والموجات فوق الصوتية الطبية ، والتصوير المقطعي البصري المتماسك . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] البقعة ليست ضوضاء خارجية ؛ بل هي تذبذب متأصل في الانعكاسات المنتشرة ، لأن المُشتتات ليست متطابقة لكل خلية، وموجة الإضاءة المتماسكة حساسة للغاية للتغيرات الطفيفة في تغيرات الطور. [ 5 ]

تنشأ أنماط التبقع عندما يتعرض الضوء المتماسك لتوزيع عشوائي. وأبسط مثال على هذا التوزيع العشوائي هو انعكاس الضوء عن سطح خشن بصريًا. يُقصد بالخشونة البصرية أن يحتوي سطح السطح على تذبذبات أكبر من الطول الموجي. معظم الأسطح الشائعة خشنة بالنسبة للضوء المرئي، مثل الورق والخشب والطلاء.

معظم الأسطح، سواء كانت صناعية أو طبيعية، شديدة الخشونة على مستوى الطول الموجي. ويمكننا فهم أصل هذه الظاهرة إذا قمنا بنمذجة دالة الانعكاسية كمصفوفة من المشتتات. ونظرًا للدقة المحدودة، فإننا نستقبل في أي لحظة إشارات من توزيع المشتتات داخل خلية الدقة. تتجمع هذه الإشارات المشتتة بشكل متماسك؛ أي أنها تتجمع تداخلاً بناءً وهدامًا اعتمادًا على الأطوار النسبية لكل شكل موجي مشتت. وينتج التبقع عن أنماط التداخل البناء والهدام هذه، والتي تظهر على شكل نقاط ساطعة ومظلمة في الصورة. [ 6 ]

يؤدي التشويش في الرادار التقليدي إلى زيادة متوسط ​​مستوى اللون الرمادي في منطقة محددة. [ 7 ] ويُعدّ التشويش في رادار الفتحة التركيبية (SAR) مشكلةً خطيرةً عمومًا، إذ يُسبب صعوبات في تفسير الصور. [ 7 ] [ 8 ] وينتج هذا التشويش عن المعالجة المتماسكة للإشارات المرتدة من أهداف متعددة موزعة. ففي علم المحيطات باستخدام رادار الفتحة التركيبية، على سبيل المثال، ينتج التشويش عن إشارات من مُشتِّتات أولية، وهي تموجات الجاذبية الشعرية ، ويظهر على شكل صورة قاعدية أسفل صورة أمواج البحر. [ 9 ] [ 10 ]

يمكن أن تمثل البقعة أيضًا بعض المعلومات المفيدة، لا سيما عندما تكون مرتبطة ببقعة الليزر وظاهرة البقعة الديناميكية ، حيث يمكن استخدام تغيرات نمط البقعة المكانية بمرور الوقت كمقياس لنشاط السطح، وهو أمر مفيد لقياس مجالات الإزاحة عبر ارتباط الصور الرقمية .

تاريخ

على الرغم من أن العلماء قد درسوا هذه الظاهرة منذ زمن نيوتن ، [ 11 ] إلا أن البقع قد برزت منذ اختراع الليزر . [ 12 ]

تشكيل

تنتج ظاهرة التبقع عن تداخل العديد من الموجات ذات التردد نفسه، ولكن بأطوار وسعات مختلفة، فتتجمع لتشكل موجة محصلة تتغير سعتها، وبالتالي شدتها، عشوائيًا. إذا نمذجنا كل موجة بمتجه، فسنجد أنه عند جمع عدد من المتجهات ذات الزوايا العشوائية، يمكن أن يتراوح طول المتجه الناتج بين الصفر ومجموع أطوال المتجهات الفردية - وهو ما يُعرف أحيانًا بمسار عشوائي ثنائي الأبعاد ، أو ما يُسمى بـ"مشية السكير". في حالة تداخل العديد من الموجات، وبالنسبة للموجات المستقطبة، يصبح توزيع الشدات (الذي يتناسب مع مربع طول المتجه) أُسّيًا.P(أنا)=1⟨أنا⟩خبرة⁡(-أنا⟨أنا⟩){\textstyle P(I)={\frac {1}{\langle I\rangle }}\exp \left({\frac {-I}{\langle I\rangle }}\right)}، أين⟨أنا⟩{\displaystyle \langle I\rangle } هي متوسط ​​الشدة. [ 1 ] [ 2 ] [ 13 ] [ 14 ]

عندما يُضاء سطحٌ ما بموجة ضوئية، ووفقًا لنظرية الحيود ، تعمل كل نقطة على السطح المُضاء كمصدر لموجات كروية ثانوية. يتكون الضوء عند أي نقطة في مجال الضوء المُشتت من موجات تشتتت من كل نقطة على السطح المُضاء. إذا كان السطح خشنًا بدرجة كافية لإحداث فروق في طول المسار تتجاوز طول موجة واحدة ، مما يُؤدي إلى تغيرات في الطور أكبر من 2π، فإن سعة الضوء الناتج، وبالتالي شدته، تتغير عشوائيًا.

إذا استُخدم ضوء ذو تماسك منخفض (أي مُكوَّن من أطوال موجية متعددة)، فلن يُلاحَظ نمط التبقع عادةً، لأن أنماط التبقع الناتجة عن الأطوال الموجية الفردية لها أبعاد مختلفة، وعادةً ما تتلاشى عند حساب متوسطها. مع ذلك، يُمكننا مُلاحظة أنماط التبقع في الضوء متعدد الألوان في بعض الظروف، مثل الضوء شبه المتماسك [ 15 ] أو الضوء المتماسك مكانيًا [ 16 ] .

الأنواع

بقع ذاتية

تظهر بقع الليزر على صورة ملتقطة بكاميرا رقمية من مؤشر ليزر أخضر. هذا نمط بقع تقريبي. (لاحظ أن اختلافات الألوان في الصورة ناتجة عن قيود نظام الكاميرا).

عند تصوير سطح خشن مُضاء بضوء متماسك (مثل شعاع ليزر)، تُلاحظ أنماط بقعية في مستوى الصورة؛ يُطلق على هذا النمط اسم "النمط البقعي الذاتي" - انظر الصورة أعلاه. ويُسمى "ذاتيًا" لأن تفاصيل بنية النمط البقعي تعتمد على معايير نظام الرؤية؛ فعلى سبيل المثال، إذا تغير حجم فتحة العدسة، يتغير حجم البقع. وإذا تغير موضع نظام التصوير، سيتغير النمط تدريجيًا حتى يصبح في النهاية غير مرتبط بالنمط البقعي الأصلي.

يمكننا شرح ذلك على النحو التالي. يمكننا اعتبار كل نقطة في الصورة مضاءة بمنطقة محدودة في الجسم. نحدد حجم هذه المنطقة من خلال دقة العدسة المحدودة بالحيود، والتي تُعطى بواسطة قرص آيري الذي يبلغ قطره 2.4λu/D، حيث λ هو الطول الموجي للضوء، وu هي المسافة بين الجسم والعدسة، و D هو قطر فتحة العدسة. (هذا نموذج مبسط للتصوير المحدود بالحيود).

يتشتت الضوء عند النقاط المتجاورة في الصورة من مناطق تشترك في العديد من النقاط، وبالتالي لا يختلف سطوع نقطتين من هذه النقاط اختلافًا كبيرًا. مع ذلك، فإن نقطتين في الصورة مضاءتين بمناطق في الجسم تفصل بينهما مسافة قطر قرص آيري، يكون سطوعهما مختلفًا تمامًا. وهذا يُقابل مسافة في الصورة مقدارها 2.4λv/D، حيث v هي المسافة بين العدسة والصورة. ومن ثم، فإن "حجم" البقع في الصورة يكون من هذا الرتبة.

يمكننا ملاحظة تغير حجم البقع مع فتحة العدسة من خلال النظر مباشرةً إلى بقعة ليزر على جدار، ثم من خلال ثقب صغير جدًا. سنلاحظ زيادة ملحوظة في حجم البقع. كما سيتغير نمط البقع نفسه عند تحريك موضع العين مع تثبيت مؤشر الليزر. ودليل آخر على أن نمط البقع يتشكل فقط في مستوى الصورة (في هذه الحالة، شبكية العين ) هو أن البقع ستظل مرئية حتى عند إبعاد تركيز العين عن الجدار (يختلف هذا عن نمط البقع في العدسة الشيئية، حيث تختفي البقع عند عدم التركيز).

بقع موضوعية

صورة فوتوغرافية لنمط التبقع الموضوعي. هذا هو مجال الضوء المتكون عندما يتشتت شعاع الليزر من سطح بلاستيكي على جدار.

عندما يسقط ضوء الليزر المتشتت من سطح خشن على سطح آخر، فإنه يُشكّل نمطًا مُتبقعًا موضوعيًا. إذا وُضعت لوحة فوتوغرافية أو أي مستشعر بصري ثنائي الأبعاد آخر ضمن مجال الضوء المتشتت دون عدسة، فسيُحصل على نمط مُتبقع تعتمد خصائصه على هندسة النظام وطول موجة الليزر. تم الحصول على النمط المُتبقع في الشكل بتوجيه شعاع ليزر نحو سطح هاتف محمول بحيث يسقط الضوء المتشتت على جدار مجاور. ثم التُقطت صورة للنمط المُتبقع المُتشكل على الجدار. من الناحية الفنية، يُوجد أيضًا نمط مُتبقع ذاتي ثانٍ، لكن أبعاده أصغر بكثير من النمط الموضوعي، لذا فهو غير مرئي في الصورة.

تُشكّل مساهمات سطح التشتت بأكمله الضوء عند نقطة معينة في نمط التبقع. وتختلف الأطوار النسبية لهذه الموجات المتشتتة عبر سطح التشتت، بحيث يختلف الطور الناتج عند كل نقطة من السطح الثاني عشوائيًا. ويبقى النمط كما هو بغض النظر عن كيفية تصويره، تمامًا كما لو كان نمطًا مرسومًا.

يعتمد "حجم" البقع على طول موجة الضوء، وحجم شعاع الليزر الذي يُضيء السطح الأول، والمسافة بين هذا السطح والسطح الذي تتشكل عليه أنماط البقع. ويعود ذلك إلى أنه عندما تتغير زاوية التشتت بحيث يتغير فرق المسار النسبي بين الضوء المتشتت من مركز المنطقة المضاءة مقارنةً بالضوء المتشتت من حافتها بمقدار λ، تصبح شدة الضوء غير مترابطة. وقد اشتق داينتي [ 1 ] تعبيرًا لمتوسط ​​حجم البقعة على النحو التالي: λz/L، حيث L هو عرض المنطقة المضاءة، و z هي المسافة بين الجسم وموقع نمط البقعة.

بقع المجال القريب

تُلاحظ البقع الضوئية عادةً في المجال البعيد (المعروف أيضًا بمنطقة فراونهوفر، أي المنطقة التي يحدث فيها حيود فراونهوفر ). وهذا يعني أنها تتولد "بعيدًا" عن الجسم الذي يُصدر الضوء أو يُشتته. كما يُمكننا أيضًا ملاحظة بقع ضوئية قريبة من الجسم المُشتت، في المجال القريب (المعروف أيضًا بمنطقة فرينل، أي المنطقة التي يحدث فيها حيود فرينل ). يُطلق على هذا النوع من البقع الضوئية اسم بقع المجال القريب . راجع قسمي المجال القريب والبعيد للاطلاع على تعريف أدق لمصطلحي "القريب" و"البعيد".

تعتمد الخصائص الإحصائية لنمط التبقع في المجال البعيد (أي شكل التبقع وأبعاده) على شكل وأبعاد المنطقة التي يسقط عليها ضوء الليزر. في المقابل، من السمات المهمة لبقع المجال القريب أن خصائصها الإحصائية ترتبط ارتباطًا وثيقًا بشكل وبنية الجسم المشتت: فالأجسام التي تشتت الضوء بزوايا عالية تولد بقعًا صغيرة في المجال القريب، والعكس صحيح. في ظل شرط رايلي-غانز ، على وجه الخصوص، يعكس بُعد التبقع متوسط ​​بُعد الأجسام المشتتة، بينما تعتمد الخصائص الإحصائية لبقع المجال القريب الناتجة عن عينة ما، بشكل عام، على توزيع تشتت الضوء. [ 17 ] [ 18 ]

في الواقع، تم وصف الشرط الذي تظهر بموجبه بقع المجال القريب بأنه أكثر صرامة من شرط فرينل المعتاد. [ 19 ]

التطبيقات

استُخدمت أنماط التبقع في تطبيقات متنوعة في المجهر، [ 20 ] [ 21 ] والتصوير، [ 22 ] [ 23 ] والتلاعب البصري. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]

عند اختراع الليزر لأول مرة، اعتُبرت ظاهرة التبقع عيبًا كبيرًا في استخدامه لإضاءة الأجسام، لا سيما في التصوير المجسم نظرًا للصورة المحببة الناتجة. لاحقًا، أدرك الباحثون أن أنماط التبقع تحمل معلومات حول تشوهات سطح الجسم، واستغلوا هذه الظاهرة في قياس التداخل المجسم وقياس التداخل الإلكتروني لأنماط التبقع . [ 27 ] كما يعتمد تصوير التبقع وفحص العين باستخدام التبقع على هذه الظاهرة.

يُعدّ التشويش القيد الرئيسي لتقنية الليدار المتماسكة والتصوير المتماسك في الكشف البصري غير المتجانس .

في حالة البقع الضوئية في المجال القريب، تعتمد الخصائص الإحصائية على توزيع تشتت الضوء لعينة معينة. وهذا يسمح باستخدام تحليل البقع الضوئية في المجال القريب للكشف عن توزيع التشتت؛ وهذه هي ما تُسمى بتقنية التشتت في المجال القريب . [ 28 ]

عندما يتغير نمط التبقع بمرور الوقت، نتيجة لتغيرات في السطح المُضاء، تُعرف هذه الظاهرة بالتبقع الديناميكي ، ويمكن استخدامها لقياس النشاط، على سبيل المثال، بواسطة مستشعر التدفق البصري (فأرة الحاسوب الضوئية). وفي المواد البيولوجية، تُعرف هذه الظاهرة بالتبقع الحيوي.

في بيئة ثابتة، يمكن استخدام التغيرات في التبقع كأداة حساسة لقياس مصدر الضوء. ويمكن استخدام ذلك في جهاز قياس الطول الموجي، بدقة تصل إلى حوالي 1 أتومتر [ 29 ] (أي ما يعادل جزءًا واحدًا من 10^ 12 من الطول الموجي، وهو ما يعادل قياس طول ملعب كرة قدم بدقة ذرة واحدة [ 30 ] )، كما يمكن استخدامه لتثبيت الطول الموجي لأشعة الليزر [ 31 ] أو قياس الاستقطاب [ 32 ] .

استُخدم النمط غير المنتظم الناتج عن التبقع في عمليات المحاكاة الكمومية باستخدام الذرات الباردة . تعمل المناطق الموزعة عشوائيًا من الضوء الساطع والظلام كنموذج للاضطراب في الأنظمة الصلبة ، وتُستخدم لدراسة ظواهر التموضع . [ 33 ]

في المجهر الفلوري، يمكن الحصول على دقة فائقة في بُعدين، تتجاوز حد الانعراج، باستخدام تقنيات إضاءة الأنماط القابلة للتشبع/التحويل الضوئي، مثل مجهر استنزاف الانبعاث المحفز ( STED )، ومجهر استنزاف الحالة الأرضية ( GSD )، وانتقالات الفلورة الضوئية القابلة للتشبع العكسية (RESOLFT). ويتيح تكييف أنماط التبقع لاستخدامها في هذه التطبيقات تصويرًا ثلاثي الأبعاد فائق الدقة بالتوازي . [ 34 ]

التخفيف

مؤشر ليزر أخضر. كان من الضروري تقليل التشويش لتصوير الشكل الغاوسي لليزر ، وقد تم ذلك عن طريق إزالة جميع العدسات وإسقاطه على سائل معتم (الحليب) باعتباره السطح الوحيد المستوي والناعم بما فيه الكفاية.

يُعتبر التشويه البقعي مشكلة في أنظمة العرض الليزرية مثل تلفزيون الليزر . ويُقاس التشويه البقعي عادةً بتباين البقع. ويتمثل تقليل تباين البقع أساسًا في إنشاء العديد من أنماط البقع المستقلة، بحيث تتلاشى هذه الأنماط عند مرورها على شبكية العين/الكاشف. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق [ 35 ].

  • تنوع الزوايا: الإضاءة من زوايا مختلفة
  • تنوع الاستقطاب: استخدام حالات استقطاب مختلفة
  • تنوع الطول الموجي: استخدام مصادر ليزر تختلف في الطول الموجي بمقدار صغير

يمكن استخدام المشتتات الدوارة - التي تُفقد ضوء الليزر تماسكه المكاني - لتقليل التشويش. كما قد تُشكل الشاشات أو الألياف المتحركة/المهتزة حلولًا أخرى. [ 36 ] يبدو أن تلفزيون ميتسوبيشي الليزري يستخدم شاشة من هذا النوع، والتي تتطلب عناية خاصة وفقًا لدليل المنتج. يمكن الاطلاع على مناقشة أكثر تفصيلًا حول تقليل تشويش الليزر هنا. [ 37 ]

تم تطوير تقنية الكشف غير المتجانس للمصفوفة التركيبية لتقليل ضوضاء التبقع في التصوير البصري المتماسك وتقنية LIDAR للامتصاص التفاضلي المتماسك .

أساليب معالجة الإشارات

في التطبيقات العلمية، يمكن استخدام مرشح مكاني لتقليل التشويش.

تُستخدم عدة طرق مختلفة لإزالة التشويش، استنادًا إلى نماذج رياضية مختلفة لهذه الظاهرة. [ 9 ] إحدى هذه الطرق، على سبيل المثال، تستخدم معالجة النظرات المتعددة (أو معالجة النظرات المتعددة )، حيث يتم حساب متوسط ​​التشويش من خلال أخذ عدة "نظرات" إلى الهدف في مسح راداري واحد. [ 7 ] [ 8 ] المتوسط ​​هو المتوسط ​​غير المتماسك لهذه النظرات. [ 8 ]

تتضمن الطريقة الثانية استخدام مرشحات تكيفية وغير تكيفية في معالجة الإشارة (حيث تُعدّل المرشحات التكيفية أوزانها عبر الصورة وفقًا لمستوى التبقع، بينما تُطبّق المرشحات غير التكيفية نفس الأوزان بشكل موحد على كامل الصورة). يؤدي هذا النوع من الترشيح أيضًا إلى إزالة بعض معلومات الصورة الفعلية، وخاصةً معلومات الترددات العالية، كما أن قابلية تطبيق الترشيح واختيار نوع المرشح ينطويان على مفاضلات. يُعدّ ترشيح التبقع التكيفي أفضل في الحفاظ على الحواف والتفاصيل في المناطق ذات النسيج العالي (مثل الغابات أو المناطق الحضرية). مع ذلك، يُعدّ الترشيح غير التكيفي أسهل في التنفيذ ويتطلب قدرة حسابية أقل. [ 7 ] [ 8 ]

يوجد نوعان من ترشيح البقع غير التكيفي: أحدهما يعتمد على المتوسط ​​والآخر على الوسيط (ضمن منطقة مستطيلة محددة من البكسلات في الصورة). يتميز النوع الثاني بقدرة أفضل على الحفاظ على الحواف مع إزالة التشويش، مقارنةً بالنوع الأول. توجد أنواع عديدة من ترشيح البقع التكيفي، [ 38 ] بما في ذلك مرشح لي ، ومرشح فروست ، ومرشح جاما المُحسَّن ذو الاحتمالية القصوى اللاحقة (RGMAP). مع ذلك، تعتمد جميعها على ثلاثة افتراضات أساسية في نماذجها الرياضية: [ 7 ]

يقوم مرشح لي بتحويل النموذج الضربي إلى نموذج جمعي، مما يقلل من مشكلة التعامل مع التبقع إلى حالة معروفة وقابلة للمعالجة. [ 39 ]

تحليل الموجات

أدى استخدام تحويل المويجات مؤخرًا إلى تطورات ملحوظة في تحليل الصور. والسبب الرئيسي لاستخدام المعالجة متعددة المقاييس هو أن العديد من الإشارات الطبيعية، عند تحليلها إلى قواعد المويجات ، تُبسط بشكل كبير ويمكن نمذجتها بتوزيعات معروفة. علاوة على ذلك، فإن تحليل المويجات قادر على فصل الإشارات على مختلف المقاييس والاتجاهات. وبالتالي، يمكن استعادة الإشارة الأصلية عند أي مقياس واتجاه دون فقدان أي تفاصيل مفيدة. [ 40 ]

استندت أولى طرق تقليل التشويش متعدد المقاييس إلى تحديد عتبة معاملات النطاقات الفرعية للتفاصيل. [ 41 ] وتعاني طرق تحديد العتبة باستخدام الموجات الصغيرة من بعض العيوب: (أ) يتم اختيار العتبة بطريقة مخصصة، بافتراض أن المكونات المرغوبة وغير المرغوبة للإشارة تتبع توزيعاتها المعروفة، بغض النظر عن مقياسها واتجاهاتها؛ و(ب) ينتج عن عملية تحديد العتبة عمومًا بعض التشوهات في الصورة المُزالة منها الضوضاء. ولمعالجة هذه العيوب، طُوّرت مُقدِّرات غير خطية، تستند إلى نظرية بايز. [ 40 ] [ 42 ]

التشبيهات

يمكن أيضًا ملاحظة أنماط التبقع بمرور الوقت بدلاً من المكان. وهذا هو الحال في قياس الانعكاس الضوئي الحساس للطور في المجال الزمني ، حيث تتداخل انعكاسات متعددة لنبضة متماسكة تتولد في لحظات مختلفة لإنتاج إشارة شبه عشوائية في المجال الزمني. [ 43 ]

الدوامات الضوئية في أنماط التبقع

يمكن تحليل نمط تداخل البقع إلى مجموع موجات مستوية. توجد مجموعة من النقاط التي تكون فيها سعة المجال الكهرومغناطيسي صفرًا تمامًا. وقد حدد الباحثون هذه النقاط على أنها انزياحات في سلاسل الموجات . [ 44 ] تُعرف هذه الانزياحات الطورية للمجالات الكهرومغناطيسية باسم الدوامات الضوئية . يُطلق مصطلح الدوامة الضوئية أيضًا على حزمة دوامية مُهيكلة عمدًا تحمل جبهة طور حلزونية على طول محورها، مما يمنحها زخمًا زاويًا مداريًا.

يوجد تدفق طاقة دائري حول كل مركز دوامة. وبالتالي، تحمل كل دوامة في نمط التبقع زخمًا زاويًا بصريًا. تُعطى كثافة الزخم الزاوي بالعلاقة التالية: [ 45 ]

ل→(ر→،ت)=ر→×S→(ر→،ت)S→(ر→،ت)=ϵ0ج2هـ→(ر→،ت)×ب→(ر→،ت).{\displaystyle {\begin{aligned}{\vec {\mathbf {L} }}\left({\vec {\mathbf {r} }},t\right)&={\vec {\mathbf {r} }}\times {\vec {\mathbf {S} }}\left({\vec {\mathbf {r} }},t\right)\\{\vec {\mathbf {S} }}\left({\vec {\mathbf {r} }},t\right)&=\epsilon _{0}c^{2}{\vec {\mathbf {E} }}\left({\vec {\mathbf {r} }},t\right)\times {\vec {\mathbf {B} }}\left({\vec {\mathbf {r} }},t\right).\end{aligned}}}

تظهر الدوامات عادةً في نمط التبقع على شكل أزواج. تتوزع هذه الأزواج (الدوامات والدوامات المضادة) عشوائيًا في الفضاء. ويمكن إثبات أن الزخم الزاوي الكهرومغناطيسي لكل زوج من الدوامات يقترب من الصفر. [ 46 ] كما يمكن أن تنشأ أنماط التبقع عندما يُسلط شعاع دوامي مُهيكل عمدًا على سطح خشن. فإذا كان السطح شديد الخشونة، تنهار جبهة الموجة الحلزونية الساقطة إلى حقل تبقع مليء بالعديد من أزواج الدوامات والدوامات المضادة الجديدة، والتي تفقد من بينها التفرد الطوري الأصلي على المحور. في مثل هذا الانعكاس، تتغير إشارة الشحنة الطوبولوجية لشعاع الدوامات، كما هو الحال في أي مرآة. [ 47 ] في المرايا المترافقة الطورية القائمة على تشتت بريلوين المُحفز، تُثير الدوامات الضوئية دوامات صوتية. [ 48 ]

إلى جانب التحليل الرسمي في متسلسلة فورييه، يمكن تكوين نمط التبقع من الموجات المستوية المنبعثة من المناطق المائلة للوحة الطور. يُبسط هذا النهج النمذجة العددية بشكل كبير. تُظهر المحاكاة العددية ثلاثية الأبعاد تشابك الدوامات الذي يؤدي إلى تكوين حبال في التبقع البصري. [ 49 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 داينتي، سي.، محرر. (1984). بقع الليزر والظواهر ذات الصلة (  الطبعة الثانية). سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 978-0-387-13169-6.
  2. 1 2 غودمان، جيه دبليو (1976). "بعض الخصائص الأساسية للبقع". مجلة الجمعية البصرية الأمريكية . 66 (11): 1145-1150 . رمز Bibcode : 1976JOSA...66.1145G . doi : 10.1364/josa.66.001145 .
  3. ↑ هوا، تاو؛ شي، هويمين؛ وانغ، سيمون؛ هو، تشنشينغ؛ تشن، بنغوان؛ تشانغ، تشينغمينغ (2011). "تقييم جودة نمط التبقع في طريقة ارتباط الصور الرقمية عن طريق تذبذب المجموعة الفرعية المتوسطة". مجلة البصريات وتكنولوجيا الليزر . 43 (1): 9-13 . Bibcode : 2011OptLT..43....9H . doi : 10.1016/j.optlastec.2010.04.010 .
  4. ↑ ليكومبت، د.؛ سميتس، أ.؛ بوسويت، سفين؛ سول، هـ.؛ فانتوم، ج.؛ هيميلريجك، د. فان؛ هابراكن، أ.م. (2006). "تقييم جودة أنماط التبقع لربط الصور الرقمية" . البصريات والليزر في الهندسة . 44 (11): 1132-1145 . Bibcode : 2006OptLE..44.1132L . doi : 10.1016/j.optlaseng.2005.10.004 . hdl : 2268/15779 .
  5. ↑ موريرا، ألبرتو؛ براتس-إيراولا، باو؛ يونس، مروان؛ كريجر، جيرهارد؛ هاينسيك، إيرينا؛ باباثاناسيو، كونستانتينوس ب. (2013). "دليل تعليمي حول رادار الفتحة التركيبية" (ملف PDF) . مجلة IEEE لعلوم الأرض والاستشعار عن بعد . 1 (1): 6-43 . Bibcode : 2013IGRSM...1a...6M . doi : 10.1109/MGRS.2013.2248301 . S2CID 7487291 . 
  6. ↑ 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.
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 براندت تسو وبول ماثر (2009). أساليب تصنيف البيانات المستشعرة عن بعد ( الطبعة الثانية). مطبعة سي آر سي . الصفحات 37-38 . ISBN   978-1-4200-9072-7.
  8. 1 2 3 4 جورجيو فرانشيسكيتي وريكاردو لاناري (1999). معالجة رادار الفتحة التركيبية . سلسلة أنظمة الهندسة الإلكترونية. مطبعة CRC. ص 145 وما يليها. ISBN  978-0-8493-7899-7.
  9. 1 2 ميخائيل ب. كانيفسكي (2008). التصوير الراداري لأمواج المحيط . إلسيفير . ص 138. ISBN  978-0-444-53209-1.
  10. ↑ ألكسندر يا باسموروف وجوليوس س. زينوفييف (2005). التصوير الراداري والتصوير المجسم . سلسلة الرادار والسونار والملاحة الصادرة عن معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. المجلد 19. معهد الهندسة والتكنولوجيا. ص 175. ISBN   978-0-86341-502-9.
  11. ↑ فرانكون، موريس (2012). بقع الليزر وتطبيقاتها في البصريات . إلسيفير.
  12. ↑ ريغدن، جيه دي؛ غوردون، إي آي (1962). "حبيبية ضوء الميزر البصري المتناثر". وقائع معهد مهندسي الراديو .
  13. ↑ بندر، نيكولاس؛ يلماز، حسن؛ برومبيرغ، يارون؛ كاو، هوي (2019-11-01). "إنشاء الضوء المعقد والتحكم فيه" . مجلة APL Photonics . 4 (11): 110806. arXiv : 1906.11698 . Bibcode : 2019APLP....4k0806B . doi : 10.1063/1.5132960 .
  14. ↑ بيندر، نيكولاس؛ يلماز، حسن؛ برومبيرغ، يارون؛ كاو، هوي (2018-05-20). "تخصيص إحصائيات شدة التبقع". أوبتيكا . 5 (5): 595-600 . arXiv : 1711.11128 . Bibcode : 2018Optic...5..595B . doi : 10.1364/OPTICA.5.000595 . ISSN 2334-2536 . S2CID 119357011 .  
  15. ↑ ماكيكني، تي إس (1976). "بقعة مستوى الصورة في الإضاءة شبه المتماسكة". الإلكترونيات البصرية والكمية . 8 (1): 61-67 . Bibcode : 1976OQEle...8...61M . doi : 10.1007/bf00620441 . S2CID 122771512 . 
  16. ↑ فاكين، م. (2023). حول أنماط التبقع: الكرات التكاملية، وعلم القياس، وما وراء ذلك (أطروحة دكتوراه). جامعة سانت أندروز. hdl : 10023/27513 .
  17. ↑ جيجليو، م.؛ كاربينيتي، م.؛ فايلاتي، أ. (2000). "ارتباطات شدة الفضاء في المجال القريب للضوء المتناثر: قياس مباشر لدالة ارتباط الكثافة g(r)". رسائل المراجعة الفيزيائية . 85 (7): 1416-1419 . Bibcode : 2000PhRvL..85.1416G . doi : 10.1103/PhysRevLett.85.1416 . PMID 10970518. S2CID 19689982 .  
  18. ↑ جيجليو، م.؛ كاربينيتي، م.؛ فايلاتي، أ.؛ بروجيولي، د. (2001). "ارتباطات شدة المجال القريب للضوء المتناثر". البصريات التطبيقية . 40 (24): 4036-4040 . Bibcode : 2001ApOpt..40.4036G . doi : 10.1364/AO.40.004036 . PMID 18360438 . 
  19. ↑ سيربينو، ر. (2007). "ارتباطات الضوء في منطقة فرينل العميقة: نظرية فان سيترت وزيرنيك الموسعة" (ملف PDF) . مجلة Physical Review A. 75 ( 5) 053815. Bibcode : 2007PhRvA..75e3815C . doi : 10.1103/PhysRevA.75.053815 .
  20. ↑ فينتالون، كاثي؛ ميرتز، جيروم (7 أغسطس/آب 2006). "مجهر الإضاءة النقطية الديناميكية مع أنماط نقطية مُترجمة مقابل عشوائية" . أوبتكس إكسبرس . 14 (16): 7198-7309 . Bibcode : 2006OExpr..14.7198V . doi : 10.1364/oe.14.007198 . ISSN 1094-4087 . PMID 19529088 .  
  21. ↑ باسكوتشي، م.؛ غانيسان، س.؛ تريباثي، أ.؛ كاتز، أ.؛ إميلياني، ف .؛ غيلون، م. (22 مارس/آذار 2019). "مجهر ثلاثي الأبعاد فائق الدقة مضغوط مع إثارة فلورية مشبعة بالبقع" . نيتشر كوميونيكيشنز . 10 (1): 1327. Bibcode : 2019NatCo..10.1327P . doi : 10.1038/ s41467-019-09297-5 . ISSN 2041-1723 . PMC 6430798. PMID 30902978 .   
  22. ↑ كاتز، أوري؛ برومبيرغ، يارون؛ سيلبربيرغ، يارون (28-09-2009). "التصوير الطيفي المضغوط". رسائل الفيزياء التطبيقية . 95 (13): 131110. arXiv : 0905.0321 . Bibcode : 2009ApPhL..95m1110K . doi : 10.1063/1.3238296 . ISSN 0003-6951 . S2CID 118516184 .  
  23. ↑ دان، أندرو ك.؛ بولاي، خير النساء؛ موسكوفيتز، مايكل أ.؛ بواس، ديفيد أ. (1 مارس 2001). "التصوير الديناميكي لتدفق الدم الدماغي باستخدام بقع الليزر" . مجلة تدفق الدم الدماغي والأيض . 21 (3): 195-201 . doi : 10.1097/00004647-200103000-00002 . ISSN 0271-678X . PMID 11295873 .  
  24. ↑ بيشينغر، كليمنس؛ دي ليوناردو، روبرتو؛ لوفن، هارتموت ؛ رايشاردت، تشارلز؛ فولبي، جورجيو؛ فولبي، جيوفاني (23-11-2016). "الجسيمات النشطة في البيئات المعقدة والمزدحمة". مراجعات الفيزياء الحديثة . 88 (4) 045006. arXiv : 1602.00081 . Bibcode : 2016RvMP...88d5006B . doi : 10.1103/revmodphys.88.045006 . hdl : 11693/36533 . ISSN 0034-6861 . S2CID 14940249 .  
  25. ↑ فولبي، جورجيو؛ فولبي، جيوفاني؛ جيجان، سيلفان (2014-02-05). "الحركة البراونية في مجال ضوء البقع: انتشار شاذ قابل للضبط ومعالجة بصرية انتقائية" . التقارير العلمية . 4 (1): 3936. arXiv : 1304.1433 . Bibcode : 2014NatSR...4.3936V . doi : 10.1038/srep03936 . ISSN 2045-2322 . PMC 3913929. PMID 24496461 .   
  26. ↑ فولبي، جورجيو؛ كورتز، ليزا؛ كاليغاري، أنييز؛ فولبي، جيوفاني؛ جيغان، سيلفان (28-07-2014). "ملاقط بصرية منقطة: معالجة دقيقة باستخدام حقول ضوئية عشوائية". أوبتكس إكسبرس . 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 .   
  27. ↑ جونز وويكس، روبرت وكاثرين (1989). التداخل الهولوغرافي والتداخل البقعي . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-511-62246-5.
  28. ↑ بروجيولي، د.؛ فايلاتي، أ.؛ جيجليو، م. (2002). "التشتت غير المتجانس في المجال القريب". رسائل الفيزياء التطبيقية . 81 (22): 4109-11 . arXiv : physics/0305102 . Bibcode : 2002ApPhL..81.4109B . doi : 10.1063/1.1524702 . S2CID 119087994 . 
  29. ↑ بروس، غراهام د.؛ أودونيل، لورا؛ تشين، مينغتشو؛ دولاكيا، كيشان (15 مارس 2019). "التغلب على حد ارتباط التبقع لتحقيق مقياس موجي ليفي بدقة أتومتر". رسائل البصريات . 44 (6): 1367-1370 . arXiv : 1909.00666 . Bibcode : 2019OptL ...44.1367B . doi : 10.1364/OL.44.001367 . ISSN 0146-9592 . PMID 30874652. S2CID 78095181 .   
  30. ↑ تودوب، كريستين (7 مارس 2019). "بحث جديد قد يُحدث ثورة في اتصالات الألياف الضوئية" . Phys.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 مارس 2019 .
  31. ↑ ميتزجر، نيكولاس كلاوس؛ سبيسيفسيف، رومان؛ بروس، غراهام د.؛ ميلر، بيل؛ ميكر، غاريث ت.؛ مالكولم، غرايم؛ مازيلو، مايكل؛ دولاكيا، كيشان (2017-06-05). "تسخير التشويه البقعي لمقياس موجي واسع النطاق بدقة دون الفيمتومتر وتثبيت الليزر" . Nature Communications . 8 15610. arXiv : 1706.02378 . Bibcode : 2017NatCo...815610M . doi : 10.1038/ncomms15610 . PMC 5465361. PMID 28580938 .  
  32. ^ فاشين ، مورجان. بروس، جراهام د.؛ دولاكيا، كيشان؛ دولاكيا، كيشان؛ دولاكيا، كيشان (2020-05-15). "تحديد حالة الاستقطاب لأشعة الليزر المفردة والمتعددة على أساس البقع" . استمرارية OSA . 3 (5): 1302– 1313. أرخايف : 2003.14408 . دوى : 10.1364/OSAC.394117 . ردمك 2578-7519 . 
  33. ↑ بيلي، جولييت؛ جوس، فنسنت؛ زو، زانشون؛ برنارد، آلان؛ هامبريشت، بن؛ لوغان، بيير؛ كليمان، ديفيد؛ سانشيز-بالينسيا، لوران؛ بوييه، فيليب (12 يونيو 2008). "ملاحظة مباشرة لتحديد موقع أندرسون لموجات المادة في اضطراب مُتحكم به". مجلة نيتشر . 453 (7197): 891-894 . arXiv : 0804.1621 . Bibcode : 2008Natur.453..891B . doi : 10.1038/nature07000 . ISSN 0028-0836 . PMID 18548065. S2CID 4427739 .   
  34. ↑ بيندر، نيكولاس؛ صن، مينغ يوان؛ يلماز، حسن؛ بيورزدورف، يورغ؛ بيورزدورف، يورغ؛ كاو، هوي (2021-02-20). "تجاوز حد حيود الضوء باستخدام بقع مخصصة" . أوبتيكا . 8 (2): 122-129 . arXiv : 2007.15491 . Bibcode : 2021Optic...8..122B . doi : 10.1364/OPTICA.411007 . ISSN 2334-2536 . 
  35. ↑ تريسنادي، جاهجا آي. (2002). "تقليل تباين البقع في شاشات العرض الليزرية". في وو، مينغ إتش (محرر). شاشات العرض VIII . المجلد 4657. الصفحات 131-137 . doi : 10.1117/12.463781 . S2CID 30764926 .   
  36. ↑ "Despeckler" . دليل الألياف . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 مايو 2019 .
  37. ↑ تشيلابان، كيشور ف.؛ إردن، إردم؛ أوري، هاكان (2010). "شاشات العرض القائمة على الليزر: مراجعة". البصريات التطبيقية . 49 (25): F79–98. Bibcode : 2010ApOpt..49F..79C . doi : 10.1364/ao.49.000f79 . PMID 20820205. S2CID 3073667 .  
  38. ↑ أرجنتي، ف.؛ لابيني، أ.؛ بيانكي، ت.؛ ألبيروني، ل. (سبتمبر 2013). "دليل تعليمي حول تقليل التشويش في صور رادار الفتحة التركيبية" (ملف PDF) . مجلة IEEE لعلوم الأرض والاستشعار عن بعد . 1 (3): 6-35 . Bibcode : 2013IGRSM...1c...6A . doi : 10.1109/MGRS.2013.2277512 . S2CID 38021146 . 
  39. ↑ بييرو زامبيروني (1995). "تحسين الصورة". في بيتر دبليو. هوكس؛ بنجامين كازان؛ توم مولفي (محررون). التطورات في التصوير وفيزياء الإلكترون . المجلد 92. دار النشر الأكاديمية . ص 13. ISBN   978-0-12-014734-2.
  40. 1 2 م. فوروزانفر، ح. أبريشامي مقدم، وم. جيتي، "خوارزمية بايزية متعددة المقاييس جديدة لتقليل التشويش في صور الموجات فوق الصوتية الطبية"، معالجة الإشارات والصور والفيديو، سبرينغر، المجلد 4، الصفحات 359-75، سبتمبر 2010
  41. ↑ مالات، س.: جولة في معالجة الإشارات باستخدام الموجات الصغيرة. دار النشر الأكاديمية، لندن (1998)
  42. ↑ أرجنتي، ف.؛ بيانكي، ت.؛ لابيني، أ.؛ ألبيروني، ل. (يناير 2012). "إزالة التشويش السريع باستخدام نمذجة لابلاس-غاوس لمعاملات الموجات الصغيرة" . رسائل IEEE في علوم الأرض والاستشعار عن بعد . 9 (1): 13-17 . Bibcode : 2012IGRSL...9...13A . doi : 10.1109/LGRS.2011.2158798 . S2CID 25396128 . 
  43. ↑ غارسيا-رويز، أندريس (2016). "طريقة تحليل التشويش للكشف الموزع عن تدرجات درجة الحرارة باستخدام Φ OTDR" . رسائل تقنية الفوتونات IEEE . 28 (18): 2000. Bibcode : 2016IPTL...28.2000G . doi : 10.1109/LPT.2016.2578043 . hdl : 10017/26258 . S2CID 25243784 . 
  44. ↑ ناي، جيه إف؛ بيري، إم في (1974). "الانخلاعات في موجات السلاسل". وقائع الجمعية الملكية أ . 336 (1605): 165-190 . رمز Bibcode : 1974RSPSA.336..165N . doi : 10.1098/rspa.1974.0012 . S2CID 122947659 . 
  45. ↑ الزخم الزاوي البصري
  46. ↑ أوكولوف، أ. يو. (2008). "البنى الحلزونية البصرية والصوتية في مرآة ماندلستام-بريلوين". رسائل JETP . 88 (8): 487-491 . Bibcode : 2008JETPL..88..487O . doi : 10.1134/S0021364008200046 . S2CID 120371573 . 
  47. ↑ بيتروف، نيكولاي ف.؛ بافلوف، بافيل ف.؛ مالوف، أ.ن. (2013). "المحاكاة العددية لانتشار وانعكاس الدوامات الضوئية باستخدام طرق نظرية الحيود القياسي". الإلكترونيات الكمية . 43 (6): 582-587 . doi : 10.1070/QE2013v043n06ABEH015190 .
  48. ↑ أوكولوف، أ. يو (2008). "الزخم الزاوي للفوتونات واقتران الطور". مجلة الفيزياء ب . 41 (10) 101001. arXiv : 0801.2675 . Bibcode : 2008JPhB...41j1001O . doi : 10.1088/0953-4075/41/10/101001 . S2CID 13307937 . 
  49. ↑ أوكولوف، أ. يو (2009). "كيانات التبقع الملتوية داخل مرايا انعكاس جبهة الموجة". مجلة Physical Review A. 80 ( 1) 013837. arXiv : 0903.0057 . Bibcode : 2009PhRvA..80a3837O . doi : 10.1103/PhysRevA.80.013837 . S2CID 119279889 . 

للمزيد من القراءة

  • تشنغ هوا وتيان جينوين (2009). "تقليل التشويش في صور رادار الفتحة التركيبية باستخدام المنطق الضبابي". ورشة العمل الدولية الأولى حول تكنولوجيا التعليم وعلوم الحاسوب، ووهان، هوبي، الصين، 7-8 مارس 2009. المجلد  1. الصفحات 933-937 . doi : 10.1109/ETCS.2009.212 . 
  • فوروزانفر، م.، أبريشامي مقدم، ح.، ودهقاني، م.، (2007) "تقليل التشويش في صور الموجات فوق الصوتية الطبية باستخدام طريقة جديدة متعددة المقاييس ثنائية المتغيرات تعتمد على بايزي MMSE"، المؤتمر الخامس عشر لمعالجة الإشارات وتطبيقات الاتصالات IEEE (SIU'07)، تركيا، يونيو 2007، ص  1-4.
  • سيديف كينت؛ عثمان نوري أوجان وتولغا إنساري (2004). "تقليل التشويش في صور رادار الفتحة التركيبية باستخدام ترشيح الموجات الصغيرة". في: ITG؛ VDE؛ FGAN؛ DLR؛ EADS و أستريوم (محررون). EUSAR 2004 - وقائع المؤتمر الأوروبي الخامس حول رادار الفتحة التركيبية، 25-27 مايو 2004، أولم، ألمانيا . مارغريت شنايدر. الصفحات 1001-1003 . ISBN  978-3-8007-2828-2.
  • أندرو ك. تشان وتشنغ بنغ (2003). "تطبيقات الموجات الصغيرة في معالجة صور الرادار ذي الفتحة التركيبية". الموجات الصغيرة لتقنيات الاستشعار . مكتبة الاستشعار عن بعد من دار أرتيك هاوس. دار أرتيك هاوس. ISBN 978-1-58053-317-1.
  • جونغ-سين لي وإريك بوتييه (2009). "ترشيح التشويش في رادار الفتحة التركيبية الاستقطابي". التصوير الراداري الاستقطابي: من الأساسيات إلى التطبيقات . سلسلة العلوم والهندسة البصرية. المجلد  142. مطبعة سي آر سي. ISBN 978-1-4200-5497-2.