[理学]波、光5光信息处理概述

《[理学]波、光5光信息处理概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、*光信息处理概述南京地区卫星照片的假彩色片1用改变频谱的手段来处理信息。信息光学也称为变换光学或付里叶光学，代激光问世后，迅速发展为一门新的光学学科。基本思想：用频谱的语言分析物面的信息，物面空间频谱分析系统空间频谱频谱处理系统处理后的物像20世纪60年它的基本概念起源于19世纪后期。2例如光栅：一.空间频率：单位长度内空间分布重复的次数任何周期性空间分布，都有一定的空间频率，d—空间周期，—空间频率dx同相面xz0z（xz面）又如单色平面波，空间周期dz=z：空间频率x：对传播方向z：3可见，同一个波在不同方向空间频率也不同。对任意方向传

2、播的单色平面波：xz0zy4二.光栅夫琅禾费衍射的空间频率x向：y向：由明纹条件有y⊙xzGLkfF（物）（焦平面）：衍射角5阿贝从波动光学角度对透镜成像做了新解释，一定的对应一定的fx，也对应一定的k。（1）物是一系列不同的空间频率信息的集合，的讨论：对中央明纹反映的是物上不变化的部分。（2）物上不变的部分d，即fx=0，=0。三.阿贝（E.Abbe）成像原理他指出，成像过程可分解为两步：6入射光经物平面发生夫琅禾费衍射，在L的焦平面上形成一系列的衍射斑纹，此即物的空间频谱。第一步：各衍射斑纹发出的子波在像平面上相干第二步：叠加

3、形成物的像。+110fF发子波物面LAA像平面相干叠加成像频谱面1+17这样，我们对夫琅禾费衍射又有了新认识：理想的夫琅禾费衍射装置—透镜，正是一个付在数学上我们可以将一个函数作付里叶展开。同样，一张图（物）也是由许多不同空间频率单色光正入射到图上时，通过夫琅禾费衍射，一定空间频率的信息就被一束特定方向的衍射波输送出来，的单频率信息所组成。并且以衍射斑纹的形式展现在透镜L的焦平面上。所以，里叶频谱面（付氏面）。里叶频谱分析器，透镜的后焦面就是图片的付8一个透镜就是一个光学模拟计算机。以上认识给了光学一个强有力的数学手段—付氏分析，也给了数学

4、上的付氏变换的运算提供了一个新技术—光学计算术。光学模拟计算机的优点：1）能直接处理连续函数，不需要抽样离散化…2）能直接处理二元函数f(x,y)。3）是并行输入，光束交叉可独立传播。4）速度快，不受电路时间常数RC的限制。5）装置简单，价格低。9光学模拟计算机的不足：1）直接处理数据信号很困难。2）易受干扰。3）只能进行付氏变换运算，作其它运算困难。光学专家和计算机专家们正在探索光学计算机由模拟化走向数字化。利用光学双稳态元件（如一些电光晶体器件），可以在电信号的控制下，达到透光和不透光，即实现（0，1）状态，从而可实现数字化。10光开关的速度10亿次/秒

5、运算速度100万次/秒不久达到几亿次/秒1990.1.29贝尔实验室数字光处理器：1993年1cm2GaAs衬底上集成了一百多个电泵浦微型激光器。光计算机要求光子元件小型化、集成化——集成光路光子技术是本世纪初国际技术竞争的焦点之一。美国防部将此列为22项关键技术之一。同年美国研制成了世界上首台光计算机。11四.空间滤波总是要丢掉较高频的信息。由于透镜的孔径有限，使物光通过透镜后，F0+1+212SS物点像点对应于截止频率fc丢失了高频的信息L12改变频谱可改变物光的信息使用透镜会丢失高频信息，在频谱面上放置空间滤波器，可改造空间频谱。低

6、通滤波器F高通滤波器F带通滤波器F从另一角度说明，—空间滤波。13txad滤波器一片亮，无变化x(振幅)U00基频-1+1基频-1-2+2+1+3-3IxUaxIx0无直流成分反衬度反转Ux直流成分阿贝（1874）波特（1906）实验：0-1-2+2+1xL黑白光栅频谱面像面t(振幅透+3-3过率)14Lyx物像保留fy的频谱：保留fx的频谱：yx保留f的频谱：方向F

7、yx15五.光信息处理举例▲轮廓突出和低对比度图形的识别（边缘增强）I背景信号对比度高背景I背景信号对比度低背景以内及背景光强变化较慢，勾出物体轮廓，是识别低对比度图形或物体的有效方法。边缘亮度变化剧烈，高频成分丰富。物体某部分的亮度与背景亮度之比叫对比度。主要是低频和直流成分。物体边缘16从而突出轮廓亮度——形成亮的镶边。方法：在物的频谱面F上放一个高通滤波器（玻璃片中心镀个不透明的斑），挡掉0级和低频成分，高频滤波和轮廓突出F大头针LP1P2扩束亮边17轮廓突出前轮廓突出后18▲光学去污

8、带污点的网格纯净网格污点用纯净网格谱