第八章 光学信息处理.ppt

最典型的相干滤波系统 4-f 系统（三透镜系统） y1 y2, u L1 　　　　　　　　　　L2 　　　　　　　　　　　　　　　　L3 x2, v x1 Light source y3 x3 f　　　　　f 　　　　f　　　　　f Collimator Object plane Spectrum plane Image plane Analysis Synthesis 分析该系统所能完成的运算。 P1平面： f (x1,y1) 照明光：振幅为A相干平面波的垂直照明 P2平面：场分布正比于空间频谱 F(x2/?f, y2/?f)。 滤波器：在P2平面放置, t(x2, y2) 正比H(x2/?f, y2/?f) 紧靠P2后的光场分布：正比AF(x2/?f, y2/?f) H(x2/?f, y2/?f), P3平面输出的光场：g(x3,y3)= f(x3,y3)* h(x3,y3) 输出光强分布为： 系统实现了输入信息与滤波器脉冲响应的卷积运算。 常根据这一原理实现对输入信息所需的变换或滤波。 假如滤波函数是 H*(x2/?f, y2/?f)，则滤波后的频谱为 AF(x2/?f, y2/?f) H*(x2/?f, y2/?f), 则输出光场分布为：g(x3,y3)= f(x3,y3)?h(x3,y3) 则光场分布为 系统实现了输入信息与滤波器脉冲响应的相关运算。 这时系统可看作光学相关系统，可用于信号探测，比较 两个信息之间的差异。 8.2.5　系统和空间滤波器 一　系统 　　相干滤波系统需要完成从空域到频域，又从频域还 原到空域的两次FT以及在频域的乘法运算。 　　系统应该具有与空域相对应的输入、输出平面，以 及与频域相对应的确定的频谱面。 　　相干成像系统都可以用来构成空间滤波系统。 　　4f系统是最基本的相干滤波系统。两次FT的任务各 由一个透镜分担。它们的焦距(f1和f2)可以不相同，仅会 影响输出的横向倍率。加上准直透镜，它是一个三透镜 系统。由于透镜前后焦面上存在准确的FT变换关系，分 析起来很方便。另外有双透镜系统、单透镜系统。如前 所示，实验装置图。 二 空间滤波器 可用于突出某些方向的特征等。 可用于滤除高频噪声等。 可实现衬比度反转、边沿增强等。 可用于滤除随机噪声等。 二元振幅滤波器：?(u,v)=0或常数；A(u,v)只有0和1两种取值。 2. 振幅滤波器 ?(u,v)=0或常数；A(u,v)随(u,v)变化, 取值在0-1之间。 3. 相位滤波器 A(u,v) = 常数；?(u,v) 随(u,v)变 化。 　　　 　 泽尼克相衬显微镜 4. 复滤波器　 ?(u,v) ≠常数，A(u,v) ≠常数，均随(u,v)变化, 同时对振幅相位进行调制。可用光学全息或计算全息等方法制作。 Vander Lugt匹配滤波器 * 第八章 光学信息处理 8.1 引言 一　光学信息处理的概念 光学信息：指光的强度(或振幅)、相位、颜色(波长)和偏振态 光学信息处理的方法（两种分类方法）： 其一：根据处理系统是否满足线性叠加性质，而分为线性处理和 　　　和非线性处理。 其二：根据使用光源的时间和空间相干性分为相干光处理、非相 　　　干光处理和白光处理。 光学信息处理：是基于光学频谱分析，利用傅里叶综合技术， 通过空域或频域调制，借助空间滤波技术对光学信息进行处理的 过程，多用于对二维图像的处理。 1859年　法国佛科刀口检验，提出去除透射光而保留散射或衍射光 1873年　德国科学家阿贝(Abbe)创建了二次成像理论。 1935年　荷兰泽尼克发明了相衬显微镜（最早期的空间滤波技术） 1946年　杜弗把光学成像系统看作线性滤波器，成功用傅里叶 　　　　方法分析成像过程：《FT及其在光学中的应用》。 1963年　范特拉格特提出用全息技术制作复空间滤波。 1965年　罗曼和布劳恩使用计算机制作空间滤波器。 1970年　转向非相干光处理、白光处理。 1980年　光计算。 二　历史发展 三　光学处理与数字处理的比较　 数字图像处理：指计算机图像处理 光学信息处理：指利用傅里叶综合技术，借助空间滤波技术 　　　　　　　　 对二维图像的处理。 光学信息处理是并行处理，平行光照明时，记录在输入透明片 上的所有数据点可同时输入系统进行处理。特别适用对图像的快 速和实时处理。