JP2014203412A - Diffraction image data creation program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diffraction image data creation program capable of reducing unnecessary sampling, shortening a calculation time and reducing a memory usage.SOLUTION: A diffraction image data creation program according to the present invention, allows a computer to create diffraction image data by applying non-uniform Fourier transform to original image data. Though following conditions are not always required in this case, non-uniform Fourier transform using sampling map data is preferable, and further it is preferable that the sampling map data are divided into a plurality of quadrants and a distance from a boundary of quadrants up to each pixel is calculated in the non-uniform Fourier transform.

Description

本発明は回折画像データ作成プログラムに関する。   The present invention relates to a diffraction image data creation program.

光伝搬計算の一つである回折計算は、光学部品の設計や3次元ディスプレイ、顕微鏡、暗号化技術等様々な分野に使われている。一般的に、回折計算では、計算高速化のため、高速フーリエ変換(FFT)が用いられている。   Diffraction calculation, which is one of the light propagation calculations, is used in various fields such as optical component design, three-dimensional display, microscope, and encryption technology. Generally, in the diffraction calculation, fast Fourier transform (FFT) is used for speeding up the calculation.

しかしながら、FFTの制約により、光の伝搬元と伝搬先のサンプリング間隔を同じにする必要がある一方、一般的な光学部品の構造は、緩やかに変化する部分と急激に変化する部分が混ざった形で設計されることが多く、上記のFFTを用いて回折計算を行おうとする場合、緩やかな変化の部分で不必要なサンプリングが多数発生し、計算時間・メモリ使用量の点で課題がある。この不必要なサンプリングの発生は3次元ディスプレイ、顕微鏡、暗号化技術等においても同様な課題として生ずる。   However, due to FFT restrictions, it is necessary to make the sampling interval of the light propagation source and the propagation destination the same. On the other hand, the structure of a general optical component is a mixture of a slowly changing portion and a rapidly changing portion. When the diffraction calculation is performed using the above-described FFT, a lot of unnecessary sampling occurs in a slowly changing portion, and there is a problem in terms of calculation time and memory usage. This unnecessary sampling occurs as a similar problem in a three-dimensional display, a microscope, an encryption technique, and the like.

ところでこの回折計算に関する公知の技術として、例えば下記非特許文献1には、光学の幅広い分野で使われるフレネル回折の伝搬元と伝搬先のサンプリング間隔を異なるものに設定する技術が開示されている。また、下記非特許文献2にもフレネル回折の伝搬元と伝搬先のサンプリング感覚を異なるものに設定する技術が開示されている。   By the way, as a well-known technique related to this diffraction calculation, for example, Non-Patent Document 1 below discloses a technique for setting different sampling intervals for the propagation source and propagation destination of Fresnel diffraction used in a wide field of optics. Non-Patent Document 2 below also discloses a technique for setting the sampling sensations of the propagation source and propagation destination of Fresnel diffraction to be different.

また下記非特許文献3には、伝搬元と伝搬先の距離が近距離の場合に、フレネル回折計算よりも高精度の計算ができる角スペクトル法の伝搬元と伝搬先のサンプリング間隔を異なるものに設定する技術が開示されている。   In Non-Patent Document 3 below, when the distance between the propagation source and the propagation destination is a short distance, the sampling interval between the propagation source and the propagation destination of the angular spectrum method that can be calculated with higher accuracy than the Fresnel diffraction calculation is different. A technique for setting is disclosed.

Richard P. Muffoletto et al.,“Shifted Fresnel diffraction for computational holography”,OPTICS EXPRESS,Vol.15,No.9,5631−5640Richard P. Muffoleto et al. "Shifted Fresnel diffraction for computational holography", OPTICS EXPRESS, Vol. 15, no. 9,5631- 5640 Fucai Zhang et al.,“Algorithm for reconstruction of digital holograms with adjustable magnification”,OPTICS LETTERS,Vol.29,No.14,1668−1670Fukai Zhang et al. "Algorithm for restructuring of digital holograms with adjustable magnesium", OPTICS LETTERS, Vol. 29, no. 14, 1668-1670 Peter Muys,“The Angular spectrum representation of vectorial laser beams”,ArXiv.org,Cornell University LibraryPeter Muys, “The Angular Spectrum Representation of Vector Laser Beams”, ArXiv. org, Cornell University Library

しかしながら、上記非特許文献1乃至3いずれに記載の技術も、伝搬元と伝搬先のサンプリング間隔を異ならせることはできるものの、伝搬元、伝搬先のそれぞれにおいて不等間隔でのサンプリングを扱うことができず、結局不必要なサンプリングが多数発生し、計算時間・メモリ使用量の削減を行うことはできない。   However, although the techniques described in any of Non-Patent Documents 1 to 3 above can vary the sampling interval between the propagation source and the propagation destination, they can handle sampling at unequal intervals at each of the propagation source and the propagation destination. In the end, many unnecessary samplings occur, and the calculation time and memory usage cannot be reduced.

そこで、本発明は、上記課題を解決し、不必要なサンプリングを削減し、計算時間の短縮、メモリ使用量の削減を行うことのできる回折画像データ作成プログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a diffraction image data creation program capable of solving the above-described problems, reducing unnecessary sampling, reducing calculation time, and reducing memory usage.

本発明の一観点に係る回折画像データ作成プログラムは、コンピュータに、元画像データに不等間隔フーリエ変換を用いて回折画像データを作成させる。   A diffraction image data creation program according to an aspect of the present invention causes a computer to create diffraction image data using unequal interval Fourier transform for original image data.

また、本観点において、限定されるわけではないが、サンプリングマップデータを用いて不等間隔フーリエ変換を行うことが好ましい。   Moreover, although not necessarily limited from this viewpoint, it is preferable to perform unequal interval Fourier transform using sampling map data.

また、本観点において、限定されるわけではないが、サンプリングマップデータは複数の象限に分割され、象限同士の境界から距離の算出を行うことが好ましい。   Further, although not limited in this aspect, it is preferable that the sampling map data is divided into a plurality of quadrants and the distance is calculated from the boundary between the quadrants.

以上、本発明によると、不必要なサンプリングを削減し、計算時間の短縮、メモリ使用量の削減を行うことのできる回折画像データ作成プログラムを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a diffraction image data creation program capable of reducing unnecessary sampling, reducing calculation time, and reducing memory usage.

実施形態に係るプログラムにおいて、元画像を複数の象限に分け、そのおのおののサンプリング距離を異ならせる場合のイメージ図である。In the program which concerns on embodiment, it is an image figure in the case of dividing | segmenting an original image into several quadrants and making each the sampling distance differ. 角の位置の画素から列又は行に沿って順々に積算していく場合のイメージ図である。It is an image figure in the case of integrating | accumulating in order along a column or a row from the pixel of a corner position. 複数の象限に分割した場合に、各象限毎に境界の点から計算させていく場合のイメージ図である。It is an image figure in the case of dividing into a plurality of quadrants and calculating from a boundary point for each quadrant. 角の位置の画素から列又は行に沿って順々に積算していく場合の結果を示す図である。It is a figure which shows the result in the case of integrating | accumulating in order along a column or a row from the pixel of a corner position. 象限毎に分割し、その象限毎に境界の点から計算させた場合の結果を示す図である。It is a figure which shows the result at the time of dividing | segmenting for every quadrant and calculating from the point of a boundary for every quadrant. 元画像データを複数の象限に分け、そのそれぞれにおけるサンプリング間隔を異ならせた場合のイメージ図である。It is an image figure at the time of dividing original image data into a some quadrant, and varying the sampling interval in each. 他の回折計算の結果の例であって、伝搬先の強度分布を示す図である。It is an example of the result of another diffraction calculation, Comprising: It is a figure which shows intensity distribution of a propagation destination. 他の回折計算の結果の例であって、伝搬先の移送分布を示す図である。It is an example of the result of other diffraction calculations, Comprising: It is a figure which shows the transfer distribution of a propagation destination.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態の例にのみ限定されるわけではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different forms, and is not limited to only the examples of embodiments shown below.

本実施形態に係る回折画像データ作成プログラム(以下「本プログラム」という。)は、コンピュータに元画像データに不等間隔フーリエ変換処理を施すことを特徴のひとつとする。   One of the features of the diffraction image data creation program (hereinafter referred to as “the program”) according to the present embodiment is to perform unequal interval Fourier transform processing on the original image data in a computer.

また本プログラムは、実行できる限りにおいて限定されるわけではないが、たとえばいわゆるパーソナルコンピュータ等の情報処理装置の記録媒体に格納され、実行されることで回折画像データを作成することができる。具体的には、例えばパーソナルコンピュータのハードディスクにプログラム及び元画像データが記録され、使用者の実行命令処理に従いメモリに読み込まれ、CPUによる計算処理を介して元画像データから回折画像データを作成する。   Further, the program is not limited as long as it can be executed, but diffraction image data can be created by being stored in a recording medium of an information processing apparatus such as a so-called personal computer and executed. Specifically, for example, a program and original image data are recorded on a hard disk of a personal computer, read into a memory according to a user's execution command process, and diffracted image data is created from the original image data through a calculation process by a CPU.

本プログラムにおいて「元画像データ」とは、処理前の画像データであって、いわゆる位置情報とその位置における強度情報を含む二次元の画像データをいい、「回折画像データ」とは、位置とその位置における位相情報及び振幅(強度)情報の少なくともいずれかを含む画像データをいうが、本実施形態では説明の観点から位相情報を含むものとして説明する。   In this program, “original image data” is image data before processing, which is so-called two-dimensional image data including position information and intensity information at the position. “Diffraction image data” is a position and its data. Image data including at least one of phase information and amplitude (intensity) information at a position is described, but in the present embodiment, it is described as including phase information from the viewpoint of explanation.

本プログラムは、上記のとおり、元画像データに対して不等間隔フーリエ変換処理を施すことが特徴となっている。ここで「不等間隔フーリエ変換処理」とは、下記式で示される計算処理である。
As described above, this program is characterized by performing unequal interval Fourier transform processing on the original image data. Here, the “unequally spaced Fourier transform process” is a calculation process represented by the following equation.

ここでu(m)、u(m)はN×N点でサンプリングされた伝搬元と伝搬先の光波面、m、m、mは整数値の位置ベクトルで、zは伝搬距離、λは波長、NUFFTは不等間隔高速フーリエ変換、FFT−1は逆フーリエ変換、Δはサンプリング間隔を表す。なお伝搬元の光波面は不等間隔サンプリング、伝搬元は等間隔でサンプリングされている。 Here, u 1 (m 1 ) and u 2 (m 2 ) are propagation wavefronts and propagation wavefronts sampled at N × N points, m 1 , m 2 and m f are integer value position vectors, and z Is a propagation distance, λ is a wavelength, NUFT is an unequally spaced fast Fourier transform, FFT -1 is an inverse Fourier transform, and Δ is a sampling interval. The propagation wavefronts are sampled at unequal intervals, and the propagation sources are sampled at regular intervals.

また、不等間隔高速フーリエ変換の実装は、できる限りにおいて限定されるわけではないが、Greengard&Leeによる実装(L.Greengard and J.Y.Lee,“Accelerating the Nonuniform Fast Fourier Transform”,SIAM Rev.46,443−454(2004)を用いることができる。なお、この不等間隔高速フーリエ変換にはType1(空間領域が不等間隔、周波数領域が等間隔)とType2(空間領域が等間隔、周波数領域が不等間隔)の2つが存在し、いずれを選択することもできるが、例えばType1を使用することが簡便であり、このType1の離散フーリエ変換(DFT)は以下の式で表現することができる。
The implementation of the unequal interval fast Fourier transform is not limited as much as possible, but is implemented by Greengard & Lee (L. Greengard and J. Y. Lee, “Accelerating the Nonuniform Fast Fourier Transform”, SIAM Rev. 46). 443-454 (2004) Note that for this unequal interval fast Fourier transform, Type 1 (the spatial region is unequal, the frequency region is equally spaced) and Type 2 (the spatial region is equally spaced, the frequency region) Can be selected. For example, it is convenient to use Type 1 and the discrete Fourier transform (DFT) of Type 1 can be expressed by the following equation: .

不等間隔高速フーリエ変換は、上記式(2)を高速に計算できるアルゴリズムであって、その内部はGriddingによる補間処理、1回のFFT、Griddingの影響を除去する逆畳込み処理を含んでいる。u(x)はu(m)を下記の範囲でマッピングしたもので、この範囲内であれば不等間隔サンプリングを扱うことができる。
The unequal-interval fast Fourier transform is an algorithm that can calculate the above formula (2) at high speed, and includes an interpolation process by Gridding, a single FFT, and a deconvolution process that removes the effects of Gridding . u 1 (x 1 ) is a mapping of u 1 (m 1 ) in the following range, and unequal sampling can be handled within this range.

また、式(1)を計算する場合は、循環畳込みを避けるため計算領域を水平・垂直方向に2倍に拡張し(拡張された部分はゼロパディングする)、直線畳込みとして計算を行うことが好ましい。そのため式(1)中のN’はN’=2Nとして計算することが好ましい。また、下記の範囲にあるN’×N’画素のu(m)から所望のN×N画素の領域を抽出することで、最終的なu(m)を得ることができる。
When calculating formula (1), the calculation area should be doubled horizontally and vertically (zero padding is applied to the expanded part) to avoid circular convolution, and calculation should be performed as linear convolution. Is preferred. Therefore, it is preferable to calculate N ′ in the formula (1) as N ′ = 2N. Moreover, final u 2 (m 2 ) can be obtained by extracting a desired N × N pixel region from u 2 (m 2 ) of N ′ × N ′ pixels in the following range.

また、本プログラムにおいて、不等間隔高速フーリエ変換は、サンプリングマップデータを用いて行うことが好ましい。ここで「サンプリングマップデータ」とは、各画素のサンプリング状況を記録したデータの集合をいう。サンプリングマップデータは、予めハードディスクなどの記録媒体に記録しておき、計算の際に読み出すようにしておくことが好ましい。   Further, in this program, it is preferable that the non-uniformly spaced fast Fourier transform is performed using sampling map data. Here, “sampling map data” refers to a set of data in which the sampling status of each pixel is recorded. The sampling map data is preferably recorded in advance on a recording medium such as a hard disk and is preferably read out during the calculation.

サンプリングマップデータにおけるサンプリング状況を表すデータについては、不等間隔を表現することができる限りにおいて限定されるわけではないが、各画素のサンプリング距離を含んだデータであるとすることが好ましい。各画素のサンプリング距離は不等間隔であることが不等間隔フーリエ変換において有利であることはいうまでも無いが、不規則であることは必要ではなく、上記課題のとおり元画像において、緩やかに変化する部分においてはサンプリング距離を長くとり、急激に変化する部分においてはサンプリング距離が短くなるようにばらつきが生じるよう設計しておくことが好ましい。このようにすることで計算時間・メモリ使用量を削減することが可能となる。   The data representing the sampling status in the sampling map data is not limited as long as unequal intervals can be expressed, but is preferably data including the sampling distance of each pixel. It goes without saying that the sampling distance of each pixel is advantageous in the unequal interval Fourier transform, but it is not necessary that the sampling distance is irregular. It is preferable that the sampling distance is increased in the changing portion, and the variation is generated so that the sampling distance is shortened in the rapidly changing portion. By doing so, it is possible to reduce the calculation time and memory usage.

また、各画素のサンプリング距離にばらつきをもたせるためには、画像全体に対して、緩やかに変化する部分と急激に変化する部分をそれぞれ判断して画素毎に求めておくこともできるが、元画像を大まかに複数の象限に分割し、この象限毎にサンプリング距離が異ならせて同一の象限内では同一のサンプリング距離としておくことも好ましく、また、サンプリングマップデータの中心位置から同心円状にサンプリング距離が異なるように配置してもよい。このようにしておくことで、サンプリング距離を求めることによる計算時間・メモリ使用量の増加を抑えることが可能となる。   In order to vary the sampling distance of each pixel, the entire image can be determined for each pixel by determining a slowly changing portion and a rapidly changing portion for each pixel. It is also preferable that the sampling distance is roughly divided into a plurality of quadrants and the sampling distance is different for each quadrant so that the sampling distance is the same within the same quadrant, and the sampling distance is concentrically formed from the center position of the sampling map data. They may be arranged differently. In this way, it is possible to suppress an increase in calculation time and memory usage due to obtaining the sampling distance.

また、サンプリングマップデータにおけるサンプリング距離は、隣接する画素との距離のデータが含まれるものであって、本プログラムの不等間隔高速フーリエ変換において、サンプリングマップが存在すれば上記式(1)におけるxがそのまま求められるわけではなく、サンプリングマップからxを生成する必要がある。xの生成には様々な方法を採用することができ限定されるわけではないが、所定の基準位置から各画素までのサンプリング間隔を積算し、その結果に2π/N’を乗じてxとすることが好ましい。 In addition, the sampling distance in the sampling map data includes data on the distance to adjacent pixels. In the unequal-interval fast Fourier transform of this program, if there is a sampling map, x in the above formula (1) 1 is not obtained as it is, and x 1 needs to be generated from the sampling map. Various methods can be adopted to generate x 1, and the method is not limited. However, the sampling intervals from a predetermined reference position to each pixel are integrated, and the result is multiplied by 2π / N ′ to obtain x 1. It is preferable that

この所定の基準位置は、単純にサンプリングマップデータの角の位置の画像から列又は行に沿って順々に積算していくことも可能であるが、複数の象限に分割した場合は象限の境界、より具体的には境界線又は境界の点であることが好ましく、同心円状に析出させていくこととした場合は中心点であることが好ましい。また、複数の象限に分割している場合は、象限毎に析出させていくことが好ましい。ここで、元画像を複数の象限に分け、そのおのおののサンプリング距離を異ならせる場合のイメージ図を図1に、角の位置の画素から列又は行に沿って順々に積算していく場合のイメージ図を図2に、複数の象限に分割した場合に、各象限毎に境界の点から計算させていく場合のイメージ図を図3にそれぞれ示しておく。   This predetermined reference position can be simply accumulated in order along the column or row from the image at the corner position of the sampling map data, but when divided into a plurality of quadrants, the boundary of the quadrant More specifically, it is preferably a boundary line or a boundary point, and if it is to be deposited concentrically, it is preferably a center point. Moreover, when dividing | segmenting into several quadrants, it is preferable to make it precipitate for every quadrant. Here, FIG. 1 shows an image diagram when the original image is divided into a plurality of quadrants and the sampling distances thereof are different from each other. FIG. 1 is an image diagram when the pixels are sequentially integrated from the pixel at the corner position along the column or row. FIG. 2 shows an image diagram in the case where the calculation is performed from the boundary point for each quadrant when the image is divided into a plurality of quadrants.

なお、角の位置(図2左上)の画素から列又は行に沿って順々に積算していく場合、積算の結果は終わり(右下)象限をまたぐ処理を行うこととなるため正しい結果が得られない場合がある(図4参照)。そのため、象限毎に分割し、その象限毎に境界の点から計算させていくと、正しい強度分布を安定的に得ることができる(図5参照)。したがって、サンプリングマップデータは複数の象限に分割され、前記不等間隔フーリエ変換において、象限の境界から各画素までの距離の算出を行うことが好ましい。   In addition, when integrating sequentially from the pixel at the corner position (upper left in FIG. 2) along the column or row, the result of the integration is to perform processing across the end (lower right) quadrant, so that a correct result is obtained. It may not be obtained (see FIG. 4). Therefore, if the image is divided into quadrants and calculated from the boundary points for each quadrant, a correct intensity distribution can be stably obtained (see FIG. 5). Therefore, it is preferable that the sampling map data is divided into a plurality of quadrants, and the distance from the quadrant boundary to each pixel is calculated in the unequal interval Fourier transform.

また、上記の例のほかに、実際に角スペクトル法を用いて実際の画像データを用いて不等間隔フーリエ変換を行い回折画像データを作成した例について説明する。   In addition to the above example, an example will be described in which diffraction image data is created by performing unequal interval Fourier transform using actual image data using the angular spectrum method.

図6は、元画像データを複数の象限に分け、そのそれぞれにおけるサンプリング間隔を異ならせた場合のイメージ図を示す。本図で示すように、この例では元画像データを4つの象限に分け、それぞれ0.6Δ(図中左上)、0.8Δ(図中右上)、0.5Δ(図中左下)、Δ(図中右下)のサンプリング間隔とし、サンプリング距離を上記図3で示す方向で積算させて計算を行った。この結果を図7、8に示す。図7は伝搬先の強度分布を、図8は伝搬先の移送分布を示す。なお、計算条件はz=0.01m、λ=633nm、伝搬先のサンプリング間隔Δ=4μmとした。   FIG. 6 shows an image diagram when the original image data is divided into a plurality of quadrants and the sampling intervals in each of them are different. As shown in this figure, in this example, the original image data is divided into four quadrants, which are 0.6Δ (upper left in the figure), 0.8Δ (upper right in the figure), 0.5Δ (lower left in the figure), Δ ( The calculation was performed by integrating the sampling distances in the direction shown in FIG. The results are shown in FIGS. FIG. 7 shows the intensity distribution of the propagation destination, and FIG. 8 shows the transfer distribution of the propagation destination. The calculation conditions were z = 0.01 m, λ = 633 nm, and the propagation sampling interval Δ = 4 μm.

この結果、象限の境界点を中心に正しい結果を得ることができていることを確認し、非常に簡便に回折画像データを作成することができた。   As a result, it was confirmed that correct results could be obtained centering on the quadrant boundary points, and diffraction image data could be created very simply.

以上本プログラムによって、不必要なサンプリングを削減し、計算時間の短縮、メモリ使用量の削減を行うことができるようになった。より具体的に説明すると、従来の回折計算は等間隔の高速フーリエ変換(FFT)を行っていたため、等間隔のサンプリングを行う必要があったが、本発明ではFFTの代わりに不等間隔高速フーリエ変換(NUFFT)を用いることとしたため、不等間隔サンプリングであっても高速に回折計算が行えるようになる。また、本プログラムの実行に際し、回折計算の伝搬元の各画素のサンプリング間隔を記録したサンプリングマップデータを導入することで、簡便にNUFFTによる回折計算処理を行うことができる。なお、このサンプリングマップデータは、ウェーブレット変換などに代表される空間・周波数解析手法からも生成することができるという利点がある。さらに、本プログラムでは、サンプリングマップデータにおけるサンプリング間隔の算出において、複数の象限に分け、その象限毎に象限の境界から積算させることで、正しい回折計算の結果を得ることができるようになる。   As described above, this program has made it possible to reduce unnecessary sampling, shorten calculation time, and reduce memory usage. More specifically, since the conventional diffraction calculation performed equal-speed fast Fourier transform (FFT), it was necessary to perform sampling at equal intervals. Since the transformation (NUFT) is used, diffraction calculation can be performed at high speed even with non-uniform sampling. In addition, when this program is executed, by introducing sampling map data in which the sampling interval of each pixel from which diffraction calculation is propagated is introduced, diffraction calculation processing by NUFT can be performed easily. This sampling map data has an advantage that it can be generated from a spatial / frequency analysis technique represented by wavelet transform or the like. Furthermore, in this program, in the calculation of the sampling interval in the sampling map data, a correct diffraction calculation result can be obtained by dividing the quadrant into a plurality of quadrants and integrating each quadrant from the quadrant boundary.

なお、本実施形態では角スペクトル法を用いて説明しているが、角スペクトル法とフレネル回折計算の違いはその伝達関数の近似の有無のみであって、本プログラムがフレネル回折計算を用いて実現することが可能であることはいうまでもない。   In this embodiment, the angular spectrum method is used for explanation, but the difference between the angular spectrum method and the Fresnel diffraction calculation is only the approximation of the transfer function, and this program is realized by using the Fresnel diffraction calculation. It goes without saying that it is possible.

本発明は回折画像データ作成プログラムとして産業上の利用可能性がある。   The present invention has industrial applicability as a diffraction image data creation program.

Claims (4)

コンピュータに、
元画像データに不等間隔フーリエ変換を用いて回折画像データを作成させる回折画像データ作成プログラム。
On the computer,
A diffraction image data creation program for creating diffraction image data by using unequal interval Fourier transform on original image data.
サンプリングマップデータを用いて前記不等間隔フーリエ変換を行う請求項1記載の回折画像データ作成プログラム。   The diffraction image data creation program according to claim 1, wherein the non-uniform Fourier transform is performed using sampling map data. 前記サンプリングマップデータは複数の象限に分割され、前記不等間隔フーリエ変換において、象限の境界から各画素までの距離の算出を行う請求項2記載の回折画像データ作成プログラム。   The diffraction image data creation program according to claim 2, wherein the sampling map data is divided into a plurality of quadrants, and the distance from the boundary of the quadrant to each pixel is calculated in the unequal interval Fourier transform. 前記不等間隔フーリエ変換において、サンプリングマップデータの中心からの各画素までの距離の算出を行う請求項2記載の回折画像データ作成プログラム。
The diffraction image data creation program according to claim 2, wherein in the unequal interval Fourier transform, the distance from the center of the sampling map data to each pixel is calculated.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019015935A (en) * 2017-07-10 2019-01-31 国立大学法人千葉大学 Hologram data creation program and hologram data creation method
JP7501111B2 (en) 2020-05-26 2024-06-18 オムロン株式会社 Radar device and control method thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
三輪 俊一、外2名: ""Dutt−Rokhlinの不等間隔高速順フーリエ変換の数値的研究"", 情報処理学会研究報告, vol. 2003, no. 29, JPN6017008833, 12 March 2003 (2003-03-12), JP, pages 83 - 88 *
下馬場 朋禄、外2名: ""スケール角スペクトル法の開発"", 第59回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集, JPN6017009562, 18 March 2012 (2012-03-18), JP, pages 03 - 109 *
下馬場 朋禄、外2名: ""不等間隔サンプリングに基づく回折計算"", 第59回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集, JPN6017008831, 18 March 2012 (2012-03-18), JP, pages 2 - 2 *
松島 恭治: ""自由空間における光波伝搬シミュレーションのためのシフト角スペクトル法"", OPTICS PHOTONICS JAPAN 2009 講演予稿集, JPN6017008834, 25 November 2009 (2009-11-25), JP, pages 284 - 285 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019015935A (en) * 2017-07-10 2019-01-31 国立大学法人千葉大学 Hologram data creation program and hologram data creation method
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