Técnicas ópticas de compresión de datos holográficos

Abstract

Actualmente, la holografía convencional evolucionó en una técnica opto-digital para el registro de campos ópticos, denominada holografía digital, que aprovecha las ventajas de los sistemas ópticos unidos a la flexibilidad del procesamiento digital. La holografía digital, de la misma manera que la holografía convencional, requiere el conocimiento de la información de la fase y de la amplitud del frente de onda. Esto se logra mediante el registro de la interferencia entre el haz que proviene del objeto y un haz de referencia o múltiples imágenes desplazadas en fase. Como ya mencionamos, un holograma digital contiene información tanto de amplitud como de fase, por lo tanto es evidente que almacenar este tipo de datos implicará un volumen mayor al de una imagen que contiene solo información de amplitud. Se han desarrollado numerosas técnicas para reducir el volumen de datos holográficos tales como la cuantización, el filtrado y algoritmos de compresión con y sin pérdida, es decir reduciendo o no la calidad de los datos. Uno de los algoritmos de compresión de imágenes con pérdidas más utilizados es el del Joint Photography Expert Group (JPEG). En este algoritmo la reducción del volumen trae aparejada una pérdida de la calidad de la imagen. Por otra parte, una técnica exitosa debería garantizar una máxima reducción del volumen de datos con una mínima pérdida. En la Ref. [8] se verificó que el algoritmo JPEG no es eficiente cuando se trabaja con imágenes que exhiben ruido aleatorio. Sin embargo, el efecto indeseado del ruido se puede reducir mediante el uso de técnicas de filtrado de la imagen de entrada. Por otra parte, en la Ref. [9] se encontró que la aplicación del JPEG a hologramas digitales no es la más adecuada dado que la componente de fase del holograma presenta variaciones aleatorias. Asimismo, debemos destacar que ese ruido aleatorio lleva la información necesaria para la reconstrucción del holograma. Es consecuencia, el ruido aleatorio que exhibe la componente de fase no se puede eliminar por procedimientos de filtrado, conspirando en consecuencia contra la eficiencia del método. El objetivo de este trabajo es desarrollar una técnica alternativa que sea eficiente para disminuir el volumen de datos holográficos, reduciendo a un mínimo la pérdida de calidad de la información reconstruida. La propuesta está basada en el uso de un sistema óptico virtual para realizar un escalado de los datos del campo óptico obtenido a partir del holograma. Se analizará la capacidad de compresión de nuestra propuesta y se la comparara con el JPEG. Por otra parte, se evaluará la calidad de la información reconstruida. La métrica utilizada para evaluar la calidad de los datos reconstruidos en términos de la reducción del volumen es el coeficiente de correlación (CC).