光信息处理第4章.ppt

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1、第四章白光信息处理（WhitelightInformationProcessing）相干光处理和非相干光处理各有利弊，能否有一种方法：在光学处理中降低对光源相干性的要求，但又同时保持对复振幅的线性运算性质？一种新的光信息处理方法：白光信息处理。优点：不存在相干噪声，又保留了相干光学处理系统对复振幅进行运算的能力，灵活性好。采用宽谱带光源，适合处理彩色图像。嫦娥一号卫星拍摄的月面地形黑白图像月面地形色彩编码图像万户撞击坑白光信息处理实时假彩色编码位相调制假彩色编码空间假彩色编码（调制技术）等空间频率假彩色编码等密度假彩色编码4.1白光信息处理的基本原理光栅的作用：光栅当单色光照射到

2、光栅常数为d的光栅上时，光会产生衍射。白光信息处理系统信号(透明胶片)t(x1,y1)置于输入平面P1上,在其后紧贴一正弦光栅Gr,其振幅透射率为在单位振幅的准直白光照射下,光栅后表面上的复振幅分布为在频谱面P2上的空间频谱分布为零级频谱+1级频谱–1级频谱±1级谱中心位于（±lff0，0）对于间隔为Δλ的两种色光λ1和λ2,其±1级谱的中心在x2轴上的偏移量为设输入信号的空间频率带宽为Wt，则其在x2轴上的空间宽度为不同波长的物体频谱能够分离的条件是结论：只要光栅频率f0远大于输入信号的带宽Wt，就可以不考虑各波长频谱间的重叠。从而可在频谱面P2上对一系列取离散值的波长，像相干

3、处理系统那样进行滤波操作。白光信息处理技术能否处理复振幅信号？在输出平面P3上，波长为ln的像场复振幅为对于波长为λn的物频谱，若在频谱面上采用滤波器，设其滤波函数为对于波长ln，滤波后的频谱为波长为ln的像场的相对强度分布为其中通过滤波器Hn的是包含ln的某一窄波段Δln的光波，由于Δln比ln小得多，故可作为准单色光处理。通过Hn滤波后的像强度分布为是第n个滤波器的脉冲响应。白光信息处理系统利用光栅的色散特性使各波长产生的信号频谱分离而对各波长的谱独立滤波，因而能进行复数信号的处理；并且输出强度是互不相干的窄带光强度之和，所以又能同时抑制相干噪声。当有N个离散滤波器同时作用于

4、频谱面时，在输出平面上得到的是不同波长输出的非相干叠加，即白光信息处理系统4.2实时假彩色编码如果能把一幅黑白图像的灰度分布转化为彩色分布，则可大大提高人眼对图像的分辨能力，从而获得更多的信息，这就是光学图像的假彩色编码。假彩色处理后的图像黑白图像一.等空间频率假彩色编码等空间频率假彩色编码是对图像的不同的空间频率赋予不同的颜色，从而使图像按空间频率的不同显示不同的色彩。白光信息处理系统将复振幅透过率为　　　　的黑白透明片与正交光栅叠加在一起放在输入平面上。正交光栅的复振幅透过率为式中，fa，fb分别是光栅沿x1轴和y1轴方向上的空间频率。P2平面上相应于该波长的频谱为对某一种波

5、长，光栅后表面上的复振幅分布为白光照明下，有如图频谱面。沿x2，y2方向各有2个彩虹颜色的信号一级谱。高通滤波器低通滤波器于是频谱面后经过滤波的函数为滤波器只有沿着垂直颜色弥散的方向才有效．高通滤波器低通滤波器式中，Tb和Tr分别是所选择的蓝色和红色信号谱；H1和H2分别是一维低通滤波器和一维高通滤波器的滤波函数。在输出面P3上相应的复振幅分布为输出像的强度分布可近似表示为式中，Δλb和Δλr分别是信号的蓝色和红色的光谱宽度；h1和h2分别是H1和H2的点扩展函数。两个非相干像在输出面上合成了彩色编码像。在此滤波操作中,像的低频结构呈蓝色,高频结构呈红色。通过上述方法，在输出平面

6、上将得到合成彩色编码像，由于空间频率结构相同的地方呈现相同的颜色，称为等空间频率假彩色编码。对图象编码假彩色成像二.等密度假彩色编码在Ｐ2平面上安放滤波器反转滤波片p相位滤波器红滤波片反转滤波片的函数表达滤波后的频谱函数为白光处理的输出平面P3上，复振幅分布为如果光栅频率足够高，则上式可以近似为是绿色的对比度反转像，即由于像tr和tgn分别来自光源中不同颜色的光谱带，它们之间是非相干的，所以输出平面强度分布为红色正像绿色负像输出像面上，绿色负像和红色正像重合，强度叠加的结果是得到等密度的假彩色编码像。在操作前不需要对物图像作任何预处理,也不需要任何滤色片,颜色直接来自白光光源,可

7、得到自然的假彩色,从而具有实时处理的特点。小结等空间频率假彩色编码是对图像的不同的空间频率赋予不同的颜色，从而使图像按空间频率的不同显示不同的色彩；等密度假彩色编码是对图像的不同灰度赋予不同的颜色。前者用以突出图像的结构差异；后者用以突出图像的灰度差异，以提高对黑白图像的目视判读能力。光学图像假彩色编码的特点4.3空间假彩色编码技术（调制技术）一.q调制原理调制是在阿贝二次衍射成像原理基础上进行分光滤波实验，它用不同方向的光栅对图像的不同部分进行调制（亦称为编码），是通过改变用来