5光學(xué)信息處理

1、2022-3-205、光學(xué)信息處理、光學(xué)信息處理光信息處理技術(shù)的內(nèi)涵1、光光的的強弱、頻率、相位和色彩變化強弱、頻率、相位和色彩變化中包含了中包含了信息信息。2、信息的過程：獲取信息的過程：獲取、傳遞、傳遞、處理處理和和記錄存儲記錄存儲。2022-3-20光學(xué)信息處理技術(shù)研究領(lǐng)域經(jīng)典光學(xué)信息處理現(xiàn)代光學(xué)信息處理 莫爾技術(shù) 數(shù)字光計算 平面微透鏡 衍射光學(xué)器件 列陣器件 雙折射晶體光學(xué) 液晶顯示 空間光調(diào)制器 還有很多頻譜分析頻譜分析濾波濾波基本運算基本運算- 加、減、加、減、 乘、除運算乘、除運算 模識識別模識識別圖象消模糊圖象消模糊。光學(xué)信息處理光學(xué)信息處理阿貝阿貝- -波特實驗波特實驗方向

2、濾波方向濾波對比度反轉(zhuǎn)對比度反轉(zhuǎn)對比度反轉(zhuǎn)對比度反轉(zhuǎn)？對比度反轉(zhuǎn)對比度反轉(zhuǎn)錯了！是乘積，不是卷積錯了！是乘積，不是卷積對比度反轉(zhuǎn)對比度反轉(zhuǎn)濾波器物及其譜高通濾波低通濾波相襯顯微鏡相襯顯微鏡觀察相位物體觀察相位物體相位濾波：相位濾波：零級相位改變零級相位改變光學(xué)頻譜分析系統(tǒng)光學(xué)頻譜分析系統(tǒng)頻譜分析探測器頻譜分析探測器輸入面輸入面頻譜面頻譜面輸出面輸出面頻譜分析探測器頻譜分析探測器楔環(huán)探測器楔環(huán)探測器探測頻譜的高低探測頻譜的高低探測頻譜的方向探測頻譜的方向優(yōu)點：速度快優(yōu)點：速度快光學(xué)濾波系統(tǒng)光學(xué)濾波系統(tǒng)4f4f系統(tǒng)系統(tǒng)一般輸入輸出關(guān)系：一般輸入輸出關(guān)系：缺點：缺點：1、高頻損失大；、高頻損失大；2

3、、頻域不可調(diào)；透鏡多、頻域不可調(diào)；透鏡多輸入面輸入面頻譜面頻譜面輸出面輸出面 輸入 頻譜面 輸出 P1 P2 P3 L1 L2 f 高通濾波光學(xué)濾波系統(tǒng)光學(xué)濾波系統(tǒng)4f4f系統(tǒng)系統(tǒng)光學(xué)濾波系統(tǒng)光學(xué)濾波系統(tǒng)單透鏡系統(tǒng)單透鏡系統(tǒng)輸入面輸入面頻譜面頻譜面輸出面輸出面優(yōu)點：優(yōu)點：頻域大小、物像倍率可調(diào)頻域大小、物像倍率可調(diào) 缺點：缺點：頻譜面相位彎曲頻譜面相位彎曲光學(xué)濾波系統(tǒng)光學(xué)濾波系統(tǒng)雙透鏡系統(tǒng)雙透鏡系統(tǒng)輸入面輸入面頻譜面頻譜面輸出面輸出面優(yōu)點：優(yōu)點：頻域大小、物像倍率可調(diào)頻域大小、物像倍率可調(diào) 缺點：缺點：頻譜面相位彎曲頻譜面相位彎曲光學(xué)濾波系統(tǒng)光學(xué)濾波系統(tǒng)三透鏡系統(tǒng)三透鏡系統(tǒng)輸入面輸入面頻譜面頻

4、譜面輸出面輸出面優(yōu)點：優(yōu)點：高頻損失小高頻損失小 缺點：。缺點：。光學(xué)相關(guān)系統(tǒng)光學(xué)相關(guān)系統(tǒng)光學(xué)相關(guān)系統(tǒng)光學(xué)相關(guān)系統(tǒng)光電混合系統(tǒng)相干光學(xué)反饋系統(tǒng)優(yōu)點：優(yōu)點：1、方便產(chǎn)生復(fù)值濾波器、方便產(chǎn)生復(fù)值濾波器2、擴大動態(tài)范圍、擴大動態(tài)范圍相干光學(xué)反饋系統(tǒng)用相干系統(tǒng)實現(xiàn)的基本運算用相干系統(tǒng)實現(xiàn)的基本運算加減運算加減運算 在P上光振動的復(fù)振幅分布為jeyxPyxPyxP),(),(),(21),(),(),(21yxPyxPyxP),(),(),(21yxPyxPyxP實實現(xiàn)現(xiàn)加加減減運運算算的的馬馬赫赫干干涉涉儀儀 n2當(dāng) 時？1、2、3、4、思考：思考：1 1、如何確定光柵空間頻率？、如何確定光柵空間頻率

5、？2 2、平移光柵，會發(fā)生什么情況？、平移光柵，會發(fā)生什么情況？如何確定光柵空間頻率？如何確定光柵空間頻率？)/2sin(2,fycyxTfc/)2sin(2,cT光柵空間頻率：光柵空間頻率：濾波器透過率：濾波器透過率：fy/fx/2、3、4、平移光柵，會發(fā)生什么情況？平移光柵，會發(fā)生什么情況？002202)2sin(2,iciicieeeecT結(jié)論：平移結(jié)論：平移1/4間距，相減變相加。間距，相減變相加。022),(iiieyxf紀(jì)錄紀(jì)錄 1f2f再現(xiàn)再現(xiàn) 思考：如果思考：如果 =1，會發(fā)生什么情況？，會發(fā)生什么情況？乘法運算乘法運算 實現(xiàn)乘法運算的基本方法是重疊法。實現(xiàn)乘法運算的基本方法是

6、重疊法。 除法運算除法運算 ),(),(| ),(|),(),(12212*1yxgyxgyxgyxgyxg1、用、用全息全息的方法可以得到一的方法可以得到一透明片的透過率（？）透明片的透過率（？） 2、暗房處理、暗房處理得到另一透明片的透過率得到另一透明片的透過率 3、兩透明片疊合、兩透明片疊合 ),(),(2*1yxgyxg21| ),(|yxg1、兩透明片、兩透明片 2、一透明片、一透明片 和和 一束光一束光),(1yxg？1、2、3、4、圖象識別圖象識別匹配濾波匹配濾波2FFFG匹配濾波的物理意義匹配濾波的物理意義所謂的匹配實際上是指在頻域?qū)Υ龣z信號進行相位補償相位補償,這意味著一個彎

7、曲的波前經(jīng)補償后成為平面波，經(jīng)透鏡后成為一個亮點。表示平面波1 1、如果輸入不為如果輸入不為3 3、如果輸入含有如果輸入含有2 2、如果輸入為如果輸入為圖象識別圖象識別特征識別特征識別楔環(huán)探測器楔環(huán)探測器實現(xiàn)相關(guān)和卷積的光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)相關(guān)和卷積的光學(xué)系統(tǒng) 模糊的光學(xué)系統(tǒng)可能仍然是模糊的光學(xué)系統(tǒng)可能仍然是平移不變線性平移不變線性系統(tǒng)。初始輸系統(tǒng)。初始輸入信息并沒有完全丟失入信息并沒有完全丟失初始輸入信息僅僅是進行了重新初始輸入信息僅僅是進行了重新分布，其顯示形式或表現(xiàn)方式對觀察者不明顯。分布，其顯示形式或表現(xiàn)方式對觀察者不明顯。 所以，所以，采用合適的處理方法可在某種程度上恢復(fù)初始輸采用合適的處理

8、方法可在某種程度上恢復(fù)初始輸入圖象入圖象。hfg*說明：說明：模糊圖像模糊圖像清晰圖像清晰圖像點擴散函數(shù)點擴散函數(shù)為為和和的卷積的卷積圖像消模糊圖像消模糊解卷積解卷積3、濾波、濾波21HHHHHH2、根據(jù)、根據(jù)h制作的逆濾波器制作的逆濾波器 關(guān)鍵一步！關(guān)鍵一步！4、逆傅里葉變換、逆傅里葉變換 清晰圖像（清晰圖像（4f系統(tǒng)）系統(tǒng)）1、模糊圖像的傅里葉變換（、模糊圖像的傅里葉變換（4f系統(tǒng)）系統(tǒng)）大氣紊流大氣紊流 22iia2xexpa21)x(L線擴散函數(shù)線擴散函數(shù) 矩形窗口的探測器矩形窗口的探測器 dxrectd1)x(Liii)(iixL照相膠片照相膠片 22iiiq2xexpq21)x(L

9、顯示器顯示器 22exp)(222fofm兩者關(guān)系？兩者關(guān)系？線響應(yīng)RL(x)的一維傅里葉變換等于系統(tǒng)傳遞函數(shù)沿fx 軸的截面分布相干光處理的缺點：相干光處理的缺點：非相干光處理的缺點：非相干光處理的缺點： 2 2、基于衍射光學(xué)的在、基于衍射光學(xué)的在頻域頻域中的運算中的運算非相干光處理分類非相干光處理分類：1 1、相干噪聲大、相干噪聲大 2 2、輸入和輸出設(shè)備的通用性問題、輸入和輸出設(shè)備的通用性問題1 1、不能直接處理復(fù)函數(shù)和負值函數(shù)、不能直接處理復(fù)函數(shù)和負值函數(shù)2 2、運算能力和方式有限、運算能力和方式有限1 1、基于幾何光學(xué)的在、基于幾何光學(xué)的在空域空域中的運算（投影法、成像法）中的運算（投影法、成像法）思考：思考：1、柱面透鏡的作用？、柱面透鏡的作用？2、多通道、多通道二維？維？思考：當(dāng)思考：當(dāng) 時，將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？時，將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 波長重疊范圍波長重疊范圍N個個某個某個結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：1、2、3、分析：分析：思考：用幾個濾波器？思考：用幾個濾波器？1、2、3、4、分別代表像的高頻和低頻部分分別代表像的高頻和低頻部分過程：過程：分析：分析：第一次非線性處理第一次非線性處理第二次非線