信息光学绪论课件.ppt

教材和参考书 教材 《信息光学理论与应用》（第2版） 王仕璠编著，北京邮电大学出版社，2009年2月 参考书 《信息光学》，苏显渝，李继陶，科学出版社，2000 《傅里叶光学》，吕乃光，机械工业出版社，2006.3 吕乃光等编,《傅里叶光学-基本概念和题解》 信息光学-傅里叶光学 复变函数g(x,y)的傅里叶变换式 G(u,v)=FT{g(x,y)} g( x,y)=FT-1{G(u,v)} 傅里叶变换的基本性质 线性定理： FT{?g+?h}= ?FT{g}+ ?FT{h} 相似性定理 若FT{g(x,y)}=G(u,v)则 即，空域（对应于电学信号的时域而引入的名词）中坐标的“伸展”，导致频域中坐标的压缩和整个频谱上幅度的一个总体变化。 相移定理 若FT{g(x,y)}=G(u,v)则 即，函数在空域中的平移，带来频域中的线性相移。 巴塞伐定理 ： （能量守恒） 若FT{g(x,y)}=G(u,v)则 卷积定理 若 FT{g(x,y)}=G(u,v)， FT{h(x,y)}=H(u,v)则 在空域中两个函数的卷积完全等效于在频域一个更简单的运算：它们各自的傅里叶变换式的乘积 相关定理（维纳-辛欣定理） 若 FT{g(x,y)}=G(u,v)， FT{h(x,y)}=H(u,v)则（互相关和自相关） 会聚透镜的本领—进行二维傅里叶变换 物体在前焦面上在透镜后焦面上得到的是准确的傅里叶变换 全息防伪技术 全息信息存储 空间频率滤波系统 阿贝成像理论 相衬显微镜 1935年由泽尼克（Zernike）提出，因为大多数细菌为透明的位相物体，要观察细菌往往要染色，这样细菌将被杀死。在显微镜物镜的焦平面上加一个位相滤波器就可以将位相的变化转化为强度变化，从而可以利用显微镜直接看到活的细菌。这个发明使泽尼克获得1935年的诺贝尔奖。 弱位相物体： * 任课教师：梁春雷 Phone:QQ: 185294871 邮箱：liangchunlei1976@163.com 自我介绍 信号与系统的基本分析方法通信理论、傅里叶分析与现代光学的结合光学信息处理与全息学的基础 数学基础 二维线性系统分析 标量衍射的角谱理论 光学成像系统的频率特性 光学全息照相 空间滤波 相干、非相干光学处理 在内容的选择和数学概念的引入上，密切结合光学现象而不拘泥于数学上的系统性和严密性。 第一章 二维傅里叶分析(数学基础) 光学中常用的几种非初等函数、?函数、卷积与相关、傅里叶变换的基本概念及基本定理、傅里叶―贝塞耳变换、常用傅里叶变换对、线性系统与线性空间不变系统、二维采样定理。 课堂讲授10学时，习题课2学时 主要教学内容 教学重点与难点 1. ?函数的定义及其运算特性 2. 卷积与相关运算 3. 傅里叶变换诸定理及常用傅里叶变换对 4. 线性空间不变系统的特性 傅里叶变换的定义 傅里叶变换的基本性质 傅里叶变换的基本性质 傅里叶变换的基本性质 缝函数 二维矩形函数 高斯函数 1 ?函数 ? (x) 常数 1 频谱函数 原函数 圆函数 傅里叶变换对 1. 空域与频域的基尔霍夫衍射公式 2. 经简化后的两类典型衍射的分析 3. 一些典型孔径的夫朗禾费衍射的计算 4. 泰保效应和采用会聚球面波照明孔径时形成的衍射 第二章 标量衍射理论（傅里叶光学的物理基础 ） 课堂讲授5学时，习题课1学时 主要教学内容 基尔霍夫衍射理论、衍射规律的频域表达式、菲涅耳衍射与夫琅和费衍射、夫琅和费衍射计算实例、巴俾涅原理 教学重点与难点 菲涅耳衍射过程等效于一个线性空间不变系统的作用 所谓空间频谱，就是夫朗禾费衍射花样，且其幅值与衍射屏透过率函数的傅里叶变换成正比。 1. 薄透镜的位相调制作用、变换性质和成像特性 2. 光学系统的截止频率 3. Hc(fx, fy)和Ho(fx, fy)的计算 4. 像强度分布的计算 第三章 光学成像系统的频率特性 课堂讲授7学时，习题课1学时 主要教学内容 透镜的傅里叶变换性质、光学成像系统的一般分析、衍射受限相干成像系统的传递函数、衍射受限非相干成像系统的传递函数、相干成像与非相干成像系统的比较 教学重点与难点 衍射受限的光学系统是线性平移不变系统，进而引入卷积运算，根据卷积定理，在空域的点扩散函数，在频域即是传递函数。 例：相干点扩散函数的傅里叶变换就是相干传递函数 f f 物平面 透镜 频谱面 透镜的傅里叶变换性质 1. 菲涅耳点源全息图原理 2. 全息记录介质的特性 3. 几类典型的全息图（原理、制作光路） 4