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1、非线性位相调制假彩色编码实验一.实验前预习实验目的:1.掌握4ƒ系统白光信息处理的理论基础;2.了解非线性位相调制假彩色编码的原理;初步了解线性,非线性,编码解码,滤波等概念.3.学习掌握透镜的同轴调节,平行光调节,调节焦平面观察光谱,调整滤波孔观察滤波效果.控制嚗光量,显影,定影,漂白等暗室技术.4.能熟练使用嚗光暗盒,显影罐,暗袋等暗室器材.参考书:张映辉“大学物理实验”大连海事大学出版社LB-1型非线性位相调制假彩色编码实仪说明书大连海事大学物理系实验前应回答的问题:1.假彩色是怎样形成的?2.光栅的作用是什么?3.
2、有效浮雕厚度是怎样形成的?如何控制?4.为什么必须漂白?怎样漂白?实验原理介绍:非线性位相调制假彩色编码原理利用乳胶的感光特性曲线（参看图1）将有灰度分布的黑白乳胶负片改变为假彩色片的原理是先用白光透(B)过灰度负片使乳胶感光产生胶片上的光密度D，不同的DSB灰度级产生不同的光密度如图所示。再将感光的乳胶片(n)N显影，定影和漂白后得到与光密度有线性关系的浮雕，DS(A)不同的光密度产生不同厚度的浮雕，即浮雕厚度d与光DSA密度有下列关系d=βD(1)log(E)浮雕厚度将改变入射光波的位相。不同厚度的浮雕改变图1乳胶特性
3、线的趾点和肩点的位相不同，形成浮雕对光波的位相调制。由此，利用特性曲线上的趾点A或肩点B分别进行一次曝光。对趾点，使全片按趾点曝光量作一次曝光，但暂不冲洗。保留乳胶上的潜影，称为潜影胶片，保存备用。对肩点，用光栅与胶片密接触作一次曝光，也作为潜影胶片，保留备用。当将某一黑白负片进行假彩色化时，取出潜影胶片，将黑白负片与潜影胶片密接触。若为趾点调制的潜影胶片时，在黑白负片上面还应压上光栅，使其不透光部分保护潜影不再受照曝光。而对肩点调制的潜影胶片，则不必要用光栅。二次曝光时，二者都按乳胶特性曲线的线性区进行曝光。然后经过显影
4、，定影和漂白制成浮雕。潜影所产生的浮雕厚度与特性曲线上二次曝光所产生的浮雕厚度形成了浮雕厚度差，称为有效浮雕厚度，即Δdj=d-dj=βΔDj(2)j=a(趾点调制)；j=b(肩点调制)。由于趾点和肩点都是特性曲线上的非线性区，故称为非线性位相调制。潜影的浮雕是一次曝光所形成的。它保持不变而与二次曝光无关。二次曝光时，透过不同灰度的光对胶片的曝光量不同。且落在乳胶特性曲线的线性区的不同点上，得到不同的光密度，由（1）和（2）式，就有不同的有效浮雕厚度。可见，黑白负片上不同的灰度经过非线性位相调制后转化为不同的有效浮雕厚度。
5、不同的有效浮雕厚度使通过它们的的光波产生不同的位相变化。其次，如何使黑白灰度图片变为假彩色的图篇呢？上述的光栅起了作用。利用光栅对白光衍射为彩色光谱的原理，在制作浮雕时使光栅与灰度片密接触，同时曝光，则制成了栅状的浮雕如图2和图3所示。因为趾点与肩点的浮雕厚度都保持不变，只有相应于线性区某点产生的浮雕才会生成栅状，而光对不同的有效浮雕厚度有不同的光程差。利用光栅将通过不同有效浮雕厚度的白光分解为不同的颜色，而且落在光谱面上不同的位置，形成一条彩带。(b,m)Δdc(n,a)Δdc图2趾部调制浮雕的矩型模型图3肩部调制浮雕的
6、矩行模型为达到光谱分解的目的，在实验装置上，用平行光照射经过非线性位相调制编码的栅状浮雕片，用一个会聚透镜L2，使透过栅状浮雕片的平行光聚焦在焦平面上，分解为彩色光谱。这个光谱就是携带了灰度被“染色”的图像的信息。不同的灰度染上了不用的颜色。这就是假彩色仪所用的系统的前二个F的作用如图解所示。透镜L2的作用是将透过浮雕片的白光实行了一次光栅衍射的变换（称为傅利叶变换，用符号F表示）。若已经过编码的浮雕可以用函数f(x,y)描写，则变换所得的彩色空间频谱函数，一般可以写为p(α,β)=F[f(x,y)](3)式中的p(α,β
7、)是代表彩色空间频谱的函数。为了控制彩色，可以选择彩色频谱中的某一级频谱，如零级频谱，让它通过而阻止其它部分通过频谱平面，只要在该级所在位置开一个孔就可以了。这一措施称为L1P1L2P2L3P3S图4假彩色仪中的4F系统光学滤波。用滤波函数H(α,β)描述孔的形状。则通过滤波孔的光可以描述为p(α,β)H(α,β).它就是携带被“染了某级谱色”的原灰度分布的信息。只要将“染了各种色”的原黑白图片上的灰度分布复原，就完成了将黑白图片变成假彩色的目的。由于灰度分布的图像先要变成乳胶感光的光密度分布，才能够使其染色成像，所以又称
8、为密度假彩色编码。如以频谱面为对称面，在滤波孔后F距离处放一个成像透镜L3，F为其焦距，则通过滤波孔的光将照射L3恢复染了色原图像。所不同的只是原来的灰度分布变成了按密度的彩色分布，实现了黑白图像的假彩色化。换言之，L2实现的是空间频谱变换，而L3实现的是它的反-1变换（傅利叶逆变换）采用符号F表示。以
