Цветовые модели представления полихроматических интерференционных изображений тонких слоистых объектов в оптической микроскопии

Автор: Дьяченко Антон Андреевич, Рябухо Владимир Петрович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 6 т.43, 2019 года.

Бесплатный доступ

Рассматриваются алгоритмы анализа полихроматической интерференционной картины изображения тонких слоистых объектов в оптической микроскопии для измерения оптических толщин слоев. Обсуждается метод измерения оптических толщин слоев, основанный на сравнении цветов исследуемого интерференционного изображения и численно моделируемого. Рассматривается математическая модель, используемая для расчёта и моделирования интерференционной картины, и алгоритмы обработки исследуемого интерференционного изображения. Приведён алгоритм сравнения цветов в рамках цветовой модели RGB, и показаны недостатки этой модели. Показана возможность использования цветовой модели Lab, и описаны алгоритмы сравнения цветов интерференционных изображений в этой цветовой модели. Приведены результаты применения разработанных алгоритмов для измерения оптических толщин эритроцитов в сухом мазке крови. Проведена оценка погрешности и стабильности разработанного алгоритма.

Еще

Интерференционные цвета, тонкие плёнки, оптическая микроскопия, интерференционная микроскопия, колориметрия, цветовые модели

Короткий адрес: https://sciup.org/140246543

IDR: 140246543 | DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-956-967

Список литературы Цветовые модели представления полихроматических интерференционных изображений тонких слоистых объектов в оптической микроскопии

Setter, A. Ferroelectric thin films: Review of materials, properties, and applications / A. Setter, D. Damjanovic // Journal of Applied Physics. - 2006. - Vol. 100. - 051606.
Charitidis, C.A. Nanomechanical and nanotribological properties of carbon-based thin films: A review / C.A. Charitidis // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2010. - Vol. 28, Issue 1. - P. 51-70.
Технология тонких плёнок. Справочник / под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга. - Пер с англ. - Т. 2. - М.: Советское радио, 1977. - 768 с.
Тамбасов, И.А. Структурные и термоэлектрические свойства оптически прозрачных тонких плёнок на основе одностенных углеродных нанотрубок / И.А. Тамбасов, А.С. Воронин, Н.П. Евсевская [и др.] // Физика твёрдого тела. - 2018. - Т. 60, № 12. - С. 0456-0460.
Kreder, M.J. Film dynamics and lubricant depletion by droplets moving on lubricated surfaces / M.J. Kreder, D. Daniel, A. Tetreault [et al.] // Physical Review X. - 2018. - Vol. 8, № 3. - 031053.
Krupka, I. The effect of surface texturing on thin EHD lubrication film / I. Kfupka, M. Hartl // Tribology International. - 2007. - Vol. 40, Issue 7. - P. 1100-1110.
Birnie, D. Optical video interpretation of interference colors from thin transparent films on silicon / D. Birnie // Materials Letters. - 2004. - Vol. 58. - P. 2795-2800.
Parthasarathy, S. A color vision system for film thickness determination / S. Parthasarathy, D. Wolfe [et al.] // Proceedings of IEEE Conference on Robotics and Automation. - 1987. - P. 515-519.
Воевода, М.И. Исследование тонких плёнок, полученных центрифугированием сыворотки крови человека, методами спектральной эллипсометрии и ИК-спектроскопии / М.И. Воевода, С.Е. Пельтек, М.В. Кручинина [и др.] // Автометрия. - 2010. - Т. 46, № 4. - С. 106-119.
Тарасевич, Ю.Ю. Влияние режима испарения на пространственное перераспределение компонентов в испаряющейся капле жидкости на твёрдой горизонтальной подложке / Ю.Ю. Тарасевич, О.П. Исакова, В.В. Кондухов, А.В. Савицкая // Журнал технической физики. - 2010. - Т. 80, № 5. - С. 45-53.
Tarasevich, Y.Y. Modeling of spatial-temporal distribution of the components in the drying sessile droplet of biological fluid / Y.Y. Tarasevich, I.V. Vodolazskaya, O.P. Bondarenko // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2013. - Vol. 432, Issue 5. - P. 99-103.
Лычагов, В.В. Низкокогерентная микроинтерферометрия внутренней структуры кристаллизовавшейся плазма: крови / В.В. Лычагов, А. Л. Кальянов, В.П. Рябухо // Оптика и спектроскопия. - 2009. - Т. 107, № 6. - С. 907914.
Sheppard, C.J.R. Low-coherence interference microscopy / C.J.R. Sheppard, M. Roy. - In: Optical imaging and microscopy / ed. by P. Torok, F.-J. Kao). - Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2003. - P. 257-273.
Handbook of full-field optical coherence microscopy: Technology and applications / ed. by A. Dubois. - Singapore: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd., 2016. - 790 p.
Abdulhalim, I. Spatial and temporal coherence effects in interference microscopy and full-field optical coherence tomography / I. Abdulhalim // Annalen der Physik. - 2012. - Vol. 524, No 12. - P. 787-804. -
DOI: 10.1002/andp.201200106
Lychagov, V.V. Polychromatic low-coherence interferome-try of stratified structures with digital interferogram recording and processing / V.V. Lychagov, V.P. Ryabukho, A.L. Kalyanov, I.V. Smirnov // Journal of Optics. - 2012. -Vol. 14, Issue 1. - 015702.
Лычагов, В. В. Низкокогерентная интерферометрия слоистых структур в полихроматическом свете с цифровой записью и обработкой интерферограмм / В.В. Лычагов, B.П. Рябухо, А. Л. Кальянов, И.В. Смирнов // Компьютерная оптика. - 2010. - Т. 34, № 4. - С. 511-524.
Confocal microscopy / ed. by T. Wilson. - San Diego: Academic Press, 1990. - 426 p.
Handbook of biological confocal microscopy / ed. by J.E. Pawley. - 3rd ed. - Berlin: Springer, 2006. - 985 p.
Sheppard, C.J.R. Confocal imaging of a stratified medium / C.J.R. Sheppard, T.J. Connolly, J. Lee, C.J. Cogswell // Applied Optics. - 1994. - Vol. 33, Issue 4. - P. 631-640.
De Groot, P. Principles of interference microscopy for the measurement of surface topography / P. de Groot // Advanced in Optics and Photonics. - 2015. - Vol. 7, Issue 1. -P. 1-65.
Kemper, B. Digital holographic microscopy for live cell applications and technical inspection / B. Kemper, G. von Bally // Applied Optics. - 2008. - Vol. 47. - P. A52-A61.
Digital holography and wavefront sensing principles: Techniques and applications / U. Schanars, C. Falldorf, J. Watson, W. Jueptner. - 2nd ed. - Heidelberg, New York, Dordrecht, London: Springer; 2015. - 226 p. -
ISBN: 9783-662-44692-8
Kim, M.K. Digital holographic microscopy / M.K. Kim. -New York: Springer-Verlag, 2011. - P. 1-10.
Dubois, A. High-resolution full-field optical coherence tomography with a Linnik microscope / A. Dubois L. Vabre, A.C. Boccara, E. Beaurepaire // Applied Optics. -2002. - Vol. 41, Issue 4. - P. 805-812.
Optical coherence tomography: technology and applications / ed. by W. Drexler, J.G. Fujimoto. - Springer Science & Business Media, 2008. - 2567 p.
Leitgeb, R.A. En face optical coherence tomography: a technology review / R.A. Leitgeb // Biomedical Optics Express. - 2019. - Vol. 10, Issue 5. - P. 2177-2201.
Каленков, Г.С. Гиперспектральная голографическая фурье-микроскопия / Г.С. Каленков, С.Г. Каленков, А.Е. Штанько // Квантовая электроника. - 2015. - Т. 45, № 4. - С. 333-338.
Борн, М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф // М.: Наука, 1973. - 720 с.
Hartl, M. Thin film colorimetric interferometry / M. Hartl, I. Krupka, R. Poliscuk [et al.] // Tribology Transactions. -2001. - Vol. 44, Issue 2. - P. 270-276.
Kitagawa, K. Thin-film thickness profile measurement by three-wavelength interference color analysis / K. Kitagawa // Applied Optics. - 2013. - Vol. 52, Issue 10. - P. 19982007.
Kitagawa, K. Surface and thickness profile measurement of a transparent film by three-wavelength vertical scanning interferometry / K. Kitagawa // Optics Letters. - 2014. -Vol. 39, Issue 14. - P. 4172-4175.
Frostad, J.M. Dynamic fluid-film interferometry as a predictor of bulk foam properties / J.M. Frostad, D. Tammaro, L. Santollani, S.B. de Araujo, G.G. Fuller // Soft Matter. -2016. - Vol. 12, Issue 46. - P. 9266-9279.
Jin, G. Imaging ellipsometry revisited: developments for visualization of thin transparent layers on silicon substrates / G. Jin, R. Jansson, H. Arwin // Review of Scientific Instruments. - 1996. - Vol. 67. - P. 2930-2936.
Kim, J. Thickness measurement of a transparent thin film using phase change in white-light phase-shift interferometry / J. Kim, K. Kim, H.J. Pahk // Current Optics and Photonics. - 2017. - Vol. 1, Issue 5. - P. 505-513.
Дьяченко, А.А. Определение оптических толщин слоистых объектов по интерференционным цветам изображений в микроскопии белого света / А.А. Дьяченко, В.П. Рябухо // Компьютерная оптика. - 2017. - Т. 41, № 5. - С. 670-679. -
DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-5670-679
Дьяченко, А. А. Проявление эффектов углового спектра освещающего поля в полихроматической интерференционной микроскопии слоистых объектов / А.А. Дьяченко, Л.А. Максимова, В.П. Рябухо // Компьютерная оптика. - 2018. - Т. 42, № 6. - С. 959-969. -
DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-6-959-969
Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс. - Пер. с англ. - М.: Техносфера, 2005. - 1072 с.
Прэтт, У. Цифровая обработка изображений / У. Прэтт. - Пер. с англ. - М.: Мир, 1982.
Цвет в промышленности / под ред. Р. Мак-Дональда. -Пер. с англ. - М.: Логос, 2002. - 596 с.
Форсайт, Д. Компьютерное зрение. Современный подход. / Д. Форсайт, Ж. Понс. - Пер. с англ. - М.: Вильямс, 2004. - 928 с.
Зимин, Д.И. Технология определения восстанавливающего фильтра и обработки цветных изображений / Д.И. Зимин, В.А. Фурсов // Компьютерная оптика. -2005. - Т. 27. - С. 170-173.
Агеева, А.И. Сравнительный анализ моделей CMYK и RGB при поканальном выводе полноцветных изображений / А.И. Агеева, Н.С. Кретинина, С.И. Ходов // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2011. - Вып. 6, Ч. 2. - С. 386-391.
Field guide to colorimetry and fundamental color modeling / J.D.T. Kruschwitz. - Bellingham, Washington, USA: SPIE Press, 2018. - 120 p.
Крайский, А.В. Измерение поверхностного распределения длины волны узкополосного излучения колориметрическим методом / А.В. Крайский, Т.В. Миронова, Т. Т. Султанов // Квантовая электроника. - 2010. - Т. 40, № 7. - С. 652-658.
Пальчикова, И.Г. Интервальная оценка параметров цвета из цифровых изображений / И.Г. Пальчикова, Е.С. Смирнов // Компьютерная оптика. - 2017. - Т. 41, № 1. - С. 95-102. -
DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-195-102
Крайский, А.В. Измерение длины волны узкополосного излучения при обработке цифровых фотографий в RAW-формате / А.В. Крайский, Т.В. Миронова, Т.Т. Султанов // Квантовая электроника. - 2012. - Т. 42, № 12. - С. 1137-1139.
Kim, M.G. Fast and reliable measurement of thin film thickness profile based on wavelet transform in spectrally resolved white-light interferometry / M.G. Kim, H.J. Pahk // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. - 2018. - Vol. 19, Issue 2. - P. 213-219.
Abdulhalim, I. Spectroscopic interference microscopy technique for measurement of layer parameters / I. Abdulhalim // Measurement Science and Technology. -2001. - Vol. 12. - P. 1996-2001.

Еще

Статья научная