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1、毕业设计（论文）中期报告题目：图像相减的MATLAB仿真及光栅滤波法实验实现院（系）光电学院专业光信息科学与技术班级090106姓名陈凤学号090106120导师刘王云2013年5月1日撰写内容要求（可加页）：1.设计（论文）进展状况1.1图像相减的Matlab仿真光学够系统仿真的算法及实现光学与光电子学是近年来发展迅速的学科之～，光作为信息的载体，具有容量大、频带宽、传播速度快等优点，因而对光子信号的产生、获取、调制、传播、处理、探测及显示等方面的研究具有很强的应用背景。一个电信号可以看作是一个携带着信息的时间序列。这个观点同样适用于光学：一幅图像——一个两维的光场分布，也可以看作是两维空
2、间序列，信息寓于其中，即图像携带着光学信息。基于此，可以从信息传递的观点来对光学系统进行研究。用光学方法对信息进行各种处理，如模糊图像的改善，特征识别，信息的抽取、编码、存贮以及加、减、乘、除、微分等。光学信息处理近十几年来发展己经很广泛，其内容包括简单的空间滤波、相～幅转换、逆转滤波、全息空间滤波及特征识别等【59l。1.1.1光栅衍射实验是第一子模块中的实验内容(如图3所示).通过界面右边的参量输入板,可以λ、焦距f、缝数N、缝宽a、光栅常量d和入射角θ.选定各参量后按下确定键,即可在左边的图像框显示出光强分布图和光栅衍射图样.图3 光栅衍射实验模块2)空间滤波实验模块的内容为:阿贝2波
3、特网格实验和空间滤波实验[6].网格实验是光信息处理实验中最重要的实验内容之一.输入图像是用Windows下的画图工具制作的网格(128×128大小,存为BMP格式),经过傅里叶变换,在频谱面上显示出振幅频谱图.选择一个滤波器,放置在频谱面上,再进行一次傅里叶逆变换,则在输出平面得到输出像.仿真结果见图4.空间滤波实验的仿真界面见图5,输入图像、傅里叶变换、滤波器选择、傅里叶逆变换、振幅频谱三维图都在菜单栏中选择.该实验程序的编写,主要运用了Matlab中的fft,ifft,fftshift等函数.图像的读入用了imread()语句,显示图像用imshow()语句.为了显示振幅频谱的三维图,
4、使用了mesh(abs(F))图4 阿贝2波特网格实验图5 空间滤波实验1.1.2 4)光学信息处理的应用模块包含两大部分:图像的相加、减运算与图象相关识别,它们均属于光学图像处理的重要课题.本仿真系统以正弦光栅作为滤波器,对待处理图像的频谱进行滤波,经过傅里叶逆变换,即产生两图像的相加运算.将正弦光栅沿x轴平移π/2,则在输出面上得到两图像的相减.图8是图像相加运算实验的仿真结果.联合变换相关运算的实现是通过将目标物与参考物放置在同一幅图上作为输入图像,经一次FFT变换后,在频谱面上得到其复振幅分布F,再对F进行联合变换功率谱的计算,最后对结果作FFT的逆变换,输出结果即为目标物与参考物的
5、相关峰.根据相关峰的强度以及弥散程度,可以对光学图像进行识别与筛选.图8 图像相加运算仿真实验1.1.31)输入二维灰度图像i(x，y)。并对其作离散二维傅里叶变换后得到频谱函数2)根据公式(2．2．14)求出系统的传递函数H∽，石)：3)计算频谱函数i弧，五)传播到透镜前表面的频谱分布uI仉，劝=耵：，fy)H以，期，并对其作离散二维快速傅里叶逆变换得到空间复振幅分布uI(x，y)：4)根据公式(6．1．1)求透镜的空间复振幅透过率，(石，y)；5)计算透镜后表面的频谱分布矾’仉，fy)=m2(U10，Y)T(x，y))；6)对∽’嫉，石)作离散二维傅里叶逆变换得到频谱面的空间复振幅分布i
6、l'0，D：7)在频谱面上加空间滤波函数(或其他变换函数)F(x，y)，得透镜三2输入平面上的空间复振幅分布i2(x，一)=fI’0，力F(x，力；8)对i2(x，y)作离散二维傅里叶变换得到频谱函数f2呸，矗)，计算频谱函数i2弧，五)传播到透镜￡2前表面的频谱分布巩佤，期=i2娠，fy)H伉，劫，并对其作离散二维傅里叶逆变换得到空间复振幅分布协(x，y)；9)计算透镜￡2后表面的频谱分布也’伍，fy)=fft2(v2(x，Y)ZU，力){lO)对U’<厶，再)进行离散二维傅里叶逆变换得到输出平面上的空间复振幅分布o(x，力。1．1.1.4光栅衍射公式：I=I0（sinα/α）2（sin(
7、λβ)/sinβ）2α=(πa/λ)sinΦβ=(πd/λ)sinΦ编写程序如下：得到图3clearlam=500e-9;N=2;a=2e-4;D=5;d=5*a;ym=2*lam*D/a;xs=ym;n=1001;ys=linspace(-ym,ym,n);图3黑白光栅衍射光强分布fori=1:nsinphi=ys(i)/D;alpha=pi*a*sinphi/lam;beta=pi*d*sinphi/la
