第八章 信息光学.pdf

第八章第八章 Optical Information Processing TechniqueTechnique 光学信息处理技术光学信息处理技术 ►►概述概述 ►光学频谱分析系统和空间滤波 ►相干光学信息处理 ►►非相干光学信息处理非相干光学信息处理 ►白光信息处理白光信息处理 §§11 概述概述 •光学信息就是指光的强度（或振幅）， 相位，颜色，波长，和偏振态等。相位，颜色，波长，和偏振态等。 •光学信息处理是基于光学频谱分析，利 用用傅立叶傅立叶综合技术综合技术，通过空域或频域调通过空域或频域调 制，借助空间滤波对光学信息进行处理 的过程，较多用于对二维图象的处理。 发展历史发展历史 11年，阿贝创建了二次成像理论阿贝创建了二次成像理论，创建了创建了 理论基础。 22年，策尼克发明了相衬显微镜策尼克发明了相衬显微镜，将相位将相位 分布转化为强度分布； 33、，杜费把光学系统看作线性滤波器，年，杜费把光学系统看作线性滤波器， 成功地用傅立叶方法分析成像过程。 4、50年代，艾里亚斯为光学信息处理提供了有 力的数学力的数学工具具。 3、1963年，范德拉格特提出了复数空间滤波的 概念概念，使光信息处理进入了使光信息处理进入了一个新的阶段个新的阶段； 4、1980年以后，计算机技术以及其他相关技术 的发展使光信息处理获得了更大发展的发展使光信息处理获得了更大发展 ►►概述概述 ►光学频谱分析系统和空间滤波 ►相干光学信息处理 ►►非相干光学信息处理非相干光学信息处理 ►白光信息处理 §§22光学频谱分析系统和空间滤波光学频谱分析系统和空间滤波 1、阿贝成像阿贝成像理论论 将物体看成是不同空间频率信息的结合，将物体看成是不同空间频率信息的结合， 相干成像过程分两步完成。 第第一步是入射光场经过物平面发生夫琅禾步是入射光场经过物平面发生夫琅禾 费衍射，在透镜的后焦面形成一系列衍射 斑；斑； 第二步是衍射斑作为新的次波源发出球面 次波次波，在像面上互相叠加在像面上互相叠加，形成物体的像形成物体的像。 阿贝二次成像理论示意图阿贝二次成像理论示意图 衍射衍射 干涉叠加干涉叠加 22、阿贝阿贝－波特实验波特实验 网格图网格图 傅立叶频谱图傅立叶频谱图 横向窄带滤波横向窄带滤波 频谱面上的横向分布是物的纵向结构信频谱面上的横向分布是物的纵向结构信 息 纵向窄带滤波纵向窄带滤波 频谱面上的纵向分布是物的横向结构信频谱面上的纵向分布是物的横向结构信 息 保留零频分量保留零频分量 零频分量是零频分量是一个直流分量个直流分量，它只代表像它只代表像 的本底。 阻挡零频阻挡零频 阻挡零频分量可以使物在阻挡零频分量可以使物在一定条件下发定条件下发 生衬度反转。 斜向窄带滤波斜向窄带滤波 采用选择性滤波器可以改变像的性质采用选择性滤波器可以改变像的性质。 33、空间频率滤波系统、空间频率滤波系统 利用了透镜的傅立叶变换特性，把透镜作 为为一个频谱分析仪个频谱分析仪，利用空间滤波的方式利用空间滤波的方式 改变物的频谱结构，继而使像得到改善。 1）三透镜系统（4f 系统） 准直 变换 成像 x −y 面入：T ( f , f ) F t (x , y ) ; 2 2 x y { 1 1 } x −y 面出：u 2 T ( f , f )F ( f , f ) 2 2 x