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1、信息光学重点总结 信息光学重点总结1.什么是脉冲响应函数？其物理意义是什么？脉冲响应函数(ImpulseResponseFunction)也叫点扩散函数(Point-SpreadFunction),其表达式为h(x,y;?,?)?F{?(x??,y??)}，表示在光学系统输入平面式位于22112x??,y11??点的单位脉冲（点光源），通过系统以后在输出平面上(x2,y)点得到的分布，它是输入输出平面上坐标的四元函数。 脉冲响应函数表征光学成像系统的成像质量好坏，对于一般的成像系统，由于其存在相差且通光孔径有限，输入平面上的一点（有?函数表示）通过系
2、统后，在输出平面上不是形成一个像点，而是扩散成一个弥散的斑，这也就是为什么把脉冲响应函数称为点扩散函数的原因。 换句话说，如果没有相差且通光孔径无限大（没有信息散失，物空间的信息完全传递到像空间），则在像平面上即得到和物平面上完全一样的点。 2.什么是传递函数？其物理意义是什么？在线性空间不变系统中，我们把系统的脉冲响应函数的傅里叶变换叫做该系统的传递函数，即H(f,fxy)?F{h(x,y)}，它表示系统在频域中对信号的传递能力。 传递函数和脉冲响应函数都是用来描述线性空间不变系统对输入信号的变换作用，两种方法是等效的。 只不过脉冲响应函数是在
3、空域中描述，而传递函数是在频域中对系统传递信号能力的描述。 3.什么是线性系统？什么是线性空间不变系统？有哪些性质？若系统对一线性组合信号的响应等于单个响应的同样的线性组合，则该系统就是线性g(x,y)?F{f(x,y)}i22i11系统。 用数学表达式表示如下?ag(x,y)?F{?af(x,y)}i?1ii22i?1ii1122nn，其中f(x,y)代表对系统的激励，g(x,y)代表系统相应的响应，ai是任意复常数。 i11i线性空间不变系统是线性系统的一个子类，它表示若输入信号在空间发生了平移，则输出信号也发生相应的位置平移。 对于成像系统
4、来说，若物函数分布不变，仅在物平面上发生一位移，则对应的像函数形式不变，也只是在像平面上有一个相应的位移。 线性空间不变系统的性质 （1）等晕性。 h(x,y;?,?)?F{?(x??,y??)}?h(x22112??,y??)，当点光源在物2场中移动时，其像斑只改变位置，而不改变其函数形式。 （2）脉冲响应函数h即可完全描述线性空间不变系统的性质。 g(x,y)?f(x,y)?h(x,y)，对于线性空间不变系统，输出函数可以表示为输222222入函数与系统脉冲响应在输出平面上的一个二维卷积。 （3）傅里叶变换形式简单。 对于线性空间不变系
5、统，脉冲响应函数的傅里叶变换H(f,xfy)?F{h(x,y)}可以用来描述系统在频域内对输入信号的变换作用，我们称其为系统的传递函数，其对线性空间不变系统的理论和求解运算都有重要的意义。 4.透镜在傅里叶光学中的作用？透镜是光学成像系统和光学信息处理系统中最基本的元件。 透镜的作用有 （1）透镜起到位相调制作用。 透镜对入射光的位相变换作用是由透镜本身的性质决定的，而与入射光的复振幅无关。 （2）透镜起到傅里叶变换作用。 这是透镜在傅里叶光学中最重要的作用，用透镜实现傅里叶变换，主要有两种途径一种是采用平行光照明，在透镜的后焦面上观察到物的
6、频谱（除一个位相因子外）；另一种是点光源照明衍射屏时，无论衍射屏位于透镜前还是透镜后，在点光源的像平面上将得到衍射屏函数的傅里叶变换谱。 （3）透镜起到限制通光孔径的作用。 实际透镜的大小都是有限的，透镜孔径除了限制入射光束从而影响出射光通量外，还对形成傅里叶频谱产生影响，并影响最终成像质量。 5.什么是CTF和OTF？二者有何异同？CTF是衍射受限相干成像系统的传递函数（CoherentTransferFunction），它表示系统实际输出像的频谱函数G(f,fixxyy)与理想像的频谱函数Gg(f,fxy)之间的比值关系(f,fGH(f,f)?
7、(,Gicxygx))；yOTF是非相干成像系统的光学传递函数（OpticalTransferFunction），它反映了非相干成像系(f,fG统传递信息的频率特性。 其表达式为H(f,f)?G(,'Iixoxy'Igxy))。 yCTF和OTF都是描述系统对信息的传递特性，它们均反映系统本身的属性，都与输入物函数的具体形式无关。 所不同的是CTF描述是相干成像系统，此系统是光场复振幅变换的线性空间不变系统；而OTF描述的是非相干成像系统，该系统对光强度是线性空间不变系统。 而且光学传递函数等于相干传递函数的归一化自相关。 H(f,fxyH??
8、)??*c(?,?)Hc(??f2x,??fy)d?d???H?c(?,?)d?
