CH10(1-3).ppt

《CH10(1-3).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第十章非相干光学处理非相干光学处理是指采用非相干照明的信息处理方法，系统传递和处理的基本物理量是光场的强度分布。优点：相对于相干系统来讲，非相干系统装置简单，没有相干噪声，因而受到重视。10.1相干与非相干光学处理10.1.1相干与非相干光学处理的比较我们把一张透明图像片作为一个线性系统的输入，当用相干光照明它时，图片上每一点的复振幅均在其输出面上产生相应的复振幅输出，整个输出图象是这些复振幅的线性叠加，即然而人眼，感光胶片或其他接收器可感知的是光强，即合成振幅绝对值的平方。对于完全非相干系统，输入图象上各点的光振动是互不相关的，每个点源发出的光是完全独立的，或者说是完全随机的，其振幅和相位

2、均随时间作随机变化，而观察是对时间的平均效应。这样上式第二项在非相干下平均值为零，即有：由此可知，非相干光学处理系统是强度的线形系统，满足强度叠加原则。因此，相干光学处理与非相干光学处理的基本区别在于，前者满足复振幅叠加原则，后者满足强度叠加原则。复振幅可取正负或复数值，相干光处理系统有可能完成加、减、乘、除、微分和卷积等多种运算，特别是能利用透镜的傅里叶变换性质，在特定的频谱面上提供输入信息的空间频谱，在这个频谱面上安放滤波器，可以方便而巧妙地进行频域综合，实现空间滤波。非相干系统中光强只能取正值。故相干光学处理信息的能力比非相干光学处理系统要丰富的多。然而，相干光学处理也有几个固有的缺点

3、：（1）相干噪声和散斑噪声问题。在光学系统中不可避免地存在一些缺陷，如气泡、搽痕以及尘埃，指印和霉斑等。当用相干光照明时，这些缺陷将产生衍射，而这些衍射波之间又会互相干涉，从而形成一系列杂乱条纹与图象重叠在一起，无法分开。这就是所谓的相干噪声。另外，当用激光照明一个漫射体时，物体表面上各点反射的光在空间相遇而发生干涉。由于漫射物体表面的微观起伏与光波长相比是粗糙的，也是无规则的，因而这种干涉也是无规则的。用相干光照明漫射物体看上去有麻点，这就是散斑效应。由于这两种噪声的存在，用相干光处理的图象总是斑纹重叠，有时还把信号淹没。（2）输入和输出上存在问题，由于信息是以光场复振幅分布的形式在系统中

4、传递和处理，这就要求把图象制成透明片，然后用激光照明，这就排除了直接使用阴极射线管和发光二极管阵列作为输入信号的可能性，而在许多实际应用中的信号是以这种方式提供的，现在已广为使用的光学与电子学混合处理系统可以直接使用这种非相干信号。（3）激光是单色性极好的光源，因此，相干处理系统原则上只能处理单色图象，而对彩色图象几乎无能为力。10.1.2非相干光学处理系统的噪声抑制非相干光学处理系统的噪声抑制作用是从通信理论中的多余通道概念发展而来的。即单一通道的信噪比为当引入N个通道时，信噪比为因此多余通道的引用使输出的信噪比提高N倍在光学系统中，用三个互不相干的点光源代表单色空间的非相干扩展光源。光源

5、放在准直透镜L1的前焦面上。不同点光源发出光经准直透镜后，将通过不同的路面到达象面。由图可见，不同路径的光所成的象是相互重叠的，也就是不同通道上的信号是相同的。这就使光学元件上的尘埃或其表面的缺陷对处理的影响很小。因此，用空间非相干扩展光源可提高输出图象的信噪比。同样也可降低光源的时间相干性达到相同的目的。例如在白光系统中插入某种光栅结构，由于不同的照明波长，光栅的衍射角不同。不同波长的光从不同的通道通过光学系统，这与空间非相干光照明的情况类似。因此白光处理系统同样有噪声抑制作用。因此，现在发展的非相干光学处理系统实际上采用的不是完全的非相干光，而是部分相干光，其主要思想在于，适当降低光源的

6、相干性，使该系统不失去相干光学处理的优点，即满足复振幅叠加，又由于非相干光源的应用使系统获得了多余通道，从而降低噪声。因此，这种系统兼有相干光学处理系统与非相干处理系统的优点。通常用的白光光源，由于灯丝总有一定的大小是扩展光源。它不具备所要求的空间相干性。如果将白光通过一个会聚透镜聚焦，焦点就是光源的象，也有一定的大小，为获得足够的空间相干性，可在焦点放一针孔，这相当于把扩展光源变成点光源，得到适当的空间相干性，以满足系统进行振幅变换的需要。针孔大小一般为几十微米到二百微米。10.2基于几何光学的非相干处理系统10.2.1成像实现俩个函数的卷积和相关是光学信息处理中最基本的运算，在相干光学处

7、理系统中，这些运算是通过俩次傅里叶变换和频域乘法运算完成的。非相干处理系统由于没有物理上的频谱平面，固不能按照同样的方法处理。但从空域来看，卷积和相关运算都包括位移、相乘、积分，采用非相干成象系统也可以完成这些运算。若把强度透射率为t1一张透明片在强度为t2的另一张透明片上成象，那么在第二张透明片后面每点的光强都正比于乘积t1t2。所以用光电探若把强度透射率为t1一张透明片在强度为t2的另一张透明片上成象，那