Obrazová fotonika

Vztahy:

Předmět B2M37OBFA může při kontrole studijních plánů nahradit předmět B2M37OBF

Podmínkou zápisu na předmět B2M37OBFA je, že student si nejpozději ve stejném semestru zapsal příslušný počet předmětů ze skupiny BEZBM

Garant předmětu:

Petr Páta

Přednášející:

Lukáš Krauz, Petr Páta

Cvičící:

Jan Bednář, Lukáš Krauz, Petr Páta

Předmět zajišťuje:

katedra radioelektroniky

Anotace:

Předmět je věnován pokročilým oblastem obrazové fotoniky se zvláštním důrazem na zobrazovací a snímací systémy. Studující získají znalosti z geometrické a vlnové optiky, 2D Fourierovské optiky a optických procesorů. V rámci předmětu jsou detailně probírána témata jako interferometrie, polarizační optika a prvky obrazové fotoniky. V návaznosti na senzory obrazu jejich fyzikální principy, modely a metody předzpracování obrazové informace jsou ve druhé části předmětu probírány pokročilé obrazové systémy, jako jsou obrazové převaděče, zesilovače, teleskopické a hyperspektrální systémy, a jejich speciální aplikace.

Požadavky:

Předpokládá se znalost fyziky, matematické analýzy a analýzy signálů a soustav.

Osnova přednášek:

1. Úvod, fyzikální principy obrazové fotoniky

2. Geometrická a vlnová optika

3. Zobrazovací systémy návrh, maticový popis a nástroje k popisu optického systému, typy, měření

4. Optické aberace, modelování a popis

5. Interferometrie, interferenční filtry, optické tenké vrstvy, aplikace

6. Polarizace světla, dvojlom, polarizační filtry, polarimetrie, aplikace

7. Obrazové senzory CCD a CMOS obrazové sensory vlastnosti, speciální sensory

8. Prvky obrazové fotoniky optické prvky, filtry, spektrální elementy, aktivní prvky

9. Převaděče a zesilovače obrazu speciální aplikace (noční vidění, rentgenové systémy)

10. Fourierovská optika typy subsystémů, 2D FT, 2D korelace, filtrace

11. Optické procesory, holografické systémy

12. Teleskopické systémy, adaptivní optika

13. Multispektrální a hyperspektrální zobrazovací systémy

14. Zpracování obrazu pro fotoniku kompenzace reálných vlastností senzorů

Osnova cvičení:

1. Úvod, seznámení s organizací a náplní cvičení, rozdělení do skupin

2. Výklad úloh - MTF kamery, optická 2D Fourierova transformace, Obrazové sensory

3. MTF kamery - stanovení přenosové funkce optické soustavy, vliv objektivu

4. Optická 2D Fourierova transformace - 2D prostorová analýza a filtrace

5. Obrazové sensory - spektrální a časové charakteristiky, snímací apertura

6. Test

7. Výklad úloh - Obrazové displeje, Elektronová optika, Osvětlování

8. Obrazové displeje - spektrální a časové charakteristiky, barevné podání

9. Elektronová optika - pohyb elektronu v elst a mg poli, zobrazovací soustavy

10. Osvětlování - návrh osvětlovací soustavy, barevná teplota osvětlení

11. Test

12. Simulace na počítači - aperturové zkreslení, prostorová a spektrální reprezentace

13. Teoretický seminář - procvičení příkladů z teoretických partií látky

14. Závěr, hodnocení a zápočet cviceni

Cíle studia:

Studenti se seznámí s principy a metodami obrazové fotoniky. Zvláštním zřetel bude kladen na oblast geometrické, vlnové a fourierovské optiky, pokročilé metody snímání obrazu a optické procesory.

Studijní materiály:

[1] Saleh, B. E. A., Teich, M. C.: Základy fotoniky. (4 svazky), Matfyzpress, Praha, 1996.

[2] Goodman, J. W.: Introduction to Fourier Optics, Roberts and Company Publishers, 2005.

[3] Gross, H.: Handbook of Optical Systems Vol. 4, Wiley, 2015.

[4] Rolt, S.: Optical engineering science, Wiley, 2020.

[5] Amigo, J. M.: Hyperspectral imaging, Vol. 32., Elsevier, 2019.

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B2M37OBFA

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St	místnost T2:B3-554 Páta P. 09:15–10:45 (přednášková par. 1) Dejvice Laboratoř K337místnost T2:B3-540 Krauz L. Bednář J. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Dejvice Laboratoř K337 místnost T2:B3-554 Páta P. 09:15–10:45 (přednášková par. 1) Dejvice Laboratoř K337místnost T2:B3-554 Krauz L. Bednář J. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Dejvice Laboratoř K337 místnost T2:B3-555 Krauz L. Bednář J. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Dejvice Laboratoř K337
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektronika a komunikace - Audiovizuální technika a zpracování signálů (povinně volitelný předmět)
• Elektronika a komunikace - Fotonika (povinný předmět programu)
• Elektronika a komunikace - Technologie internetu věcí (povinně volitelný předmět)
• Komunikace a internet věcí - Bezdrátová technika a fotonika (povinný předmět programu)
• Komunikace a internet věcí - Audiovizuální technika (povinně volitelný předmět)
• Elektronika a integrované systémy (povinně volitelný předmět)