8.7 白光信息处理和假彩色编码.ppt

8.7 白光信息处理和假彩色编码 * * 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？ 一种新的光学处理方法：白光光学处理。 白光光学处理采用： 宽谱带白光光源 在光源前加小孔（减小光源尺寸，提高空间相干性） 在输入平面上引入光栅（提高时间相干性） 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。 同时由于采用了宽谱带光源，适合处理彩色图像。 一.白光光学处理的基本原理 1.光栅的作用: 衍射产生色散； 当单色光照射到光栅常数为d 的光栅上时，光会产生衍射。 光栅 衍射角满足条件： 则正负1级的衍射角满足 若v=100线/mm 对于He—Ne激光，则 从上面的数据看，沿入射光方向传播的0级衍射波仍然是各色光混合成的白光。但±1级衍射波中，各色光是分开的，其中红光衍射角最大，蓝光衍射角最小。 若用白光代替单色光，由于白光中不同的单色光具有不同的衍射角，因此出现“色散”现象。 ２.白光光学处理器 衍射光栅 光栅后复振幅分布为 它在P2平面产生的空间频谱为 式子中 是物体的复振幅频谱。 ±1级谱中心位于（±lff0，0） 输入信号的空间频率带宽为Wt ，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。 在频谱面上采用滤波器： 对于波长ln ,滤波后的频谱为 对于波长ln , 输出平面上强度分布近似为 不同波长的输出在P3面上按强度非相干叠加，得 问题 白光信息处理系统如何做到既具有相干系统的运算能力，又没有相干噪声？ 答案见338页 二. 假彩色编码 假彩色处理——将黑白图象改造成各种各样的彩色图像，这些图像中的颜色并不代表物体的本色，称为“假彩色处理”。 黑白图像 假彩色处理后的图像 黑白编码图像 利用衍射一级的解码彩色图像 融合零级衍射的解码彩色图像 等空间频率假彩色编码 假彩色编码——把一个光强调制的信号（图片）变换为不同波长调制（或不同时间频率调制）的信号（图片）。 等密度假彩色编码 一般分类： 将复振幅透过率为　　　　的透明片与正交光栅叠加一起放入下图系统中。 光栅后光场分布为 正交光栅的透过率 等空间频率假彩色编码 Ｐ2平面上相应于该波长的频谱为 式中 是输入信号的频谱。 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． 通过上述方法，在输出平面上将得到合成彩色编码像，像的低频结构呈蓝色，高频结构呈红色。 空间频率结构相同的地方呈现相同的颜色，称为等空间频率编码。 对图象编码 假彩色成像 等密度假彩色编码 在Ｐ2平面上安放滤波器如图: 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 频谱平面后的分布为 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 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． 原物中密度最小处呈现红色，密度最大处呈现绿色，中间部分对应粉红、黄、浅绿等，密度相同的地方颜色相同。 图像的相位调制假彩色编码 （１）用线光栅调制黑白输入图像，复制在一张底片上． （２）漂白处理，使得透明片上的光程差与密度变化成线性关系． 相应的相位差为 这样，图像的密度信息就转化为相位信息． 因为图像的密度变化频率远低于光栅频率，可以认为在某一个局部，　　相对恒定．我们就采用矩形相位光栅（图１）来分析． 表示均匀相位延迟 把漂白后的图片放入白光处理系统，对波长一定的入射光，Ｐ２上产生的频谱为 其中零级谱（n＝０）为 其中第n级谱为 如果频谱面上只让零级谱通过，则输出为 从这个关系式可以看出，强度分布只是　　　的函数． 同理，得到 当光栅满足　　　　时， 零级输出的归一化光强分布随光程差的变化曲线 一级谱输出的归一化光强分布随光程差的变化曲线