f光学信息处理系统资料下载.pdf

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叫一?

叫一州图?

光学系统示意图通常,在光学信息处理中用得最多的是?

信息处理系统,如图?

所示。

其中,?

为照明点光源?

为准直透镜,它使由?

光源发出的球面光波成为平面波?

、几分别为第一、第二傅里叶变换透镜?

面为系统的输人面?

也称之为物面?

为频谱面?

为系统的输出面?

也称为像面?

。

在?

系统中,各面与相邻傅里叶变换透镜间距为关故称之为?

系统。

根据阿贝成像理论,?

系统在像面?

上的振幅分布可视为物面?

的振幅分布经两次衍射而得?

第一次是,物面的物振幅分布到频谱面的傅里叶变换,即收稿日期?

一?

华北电力学院学报?

年万戈天,石?

了叭不?

夕?

式中?

?

为物面上的物振幅分布函数,凡天,再伪频谱面上的频谱函数,了表示傅里叶变换,它的定义为了?

。

王孙,?

加?

、?

第二次衍射是由频谱面到像面的傅里叶变换,即域花,对刁?

凡天,苏?

一夕?

式告诉我们,在?

系统中,输人面上的物振幅分布经?

系统在输出面上的振幅分布仍是物振幅函数,只是坐标有了反转。

信息处理的目的在于以各种光学手段获取或者识别我们所需要的信息。

通常采取两种方法?

一是在频谱面上处理,称为频域综合?

另一种是在输人面上处理,称之为空域综合。

当然,两者结合起来具有更多的优点。

必须指出,无论采用何种信息处理手段,其信息量比起电子技术信息量要大,因为光学信息处理对象是二维或者三维的。

因此光学信息处理技术具有广泛的应用前景。

若干应用例?

栅状物信息处理如图?

所示,一物振幅透射率?

为栅状函数,其周期为?

宽度为?

总长度为?

其透射率表示为?

位?

、,?

弓】劝以?

刃吸?

李?

二?

了、口式中,“代以”符号表示矩型函数?

“?

几方,表示梳状函数?

”表示卷积运算。

月三三三三三三三三三三三三三月卜?

图?

栅状物示意图若用振幅为?

的单色相干光垂直照射物面,则其频谱函数?

以,劝为?

、一粤叠?

臀?

、一牛刀、?

它是个级数函数。

若加适当的空间滤波器就能得到我们所需要的各种图形处理结果。

例如只让?

级通过时,其频谱函数为第?

期崔光燮二?

光学信息处理系统?

、?

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再?

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方?

其像函数为?

对一号二?

含,若只让士?

级通过时,其输出像函数将是?

仇,对一粤。

粤?

【?

斌粤娜碑些弃?

毛?

“等等。

纹影法“相幅转换”设某物的位相分布为称,力二?

侧?

力?

澎?

劝?

当中足够小时?

其频谱函数为瑕,不?

二占以,?

双差,劝?

二截厂,劝二了?

侧不,刃?

若利用小圆屏光栏,滤去“?

”级低频部分,只保留?

双差,天?

则输出面得到认仇,对?

侧凡,对其光强分布为叭,对一?

小帆,洲,这就是说,利用?

系统,可以把位相分布物变换成可以观察到的光强分布,这就是所谓的“相幅转换”,这在信息处理中是很有用的方法,因此,开创此种方法的人曾获得诺贝尔奖。

特征识别设?

为待检测的信息物,其中含有我们要检测的信息,即。

艺式?

其中,。

为要检测的信息?

之外的其它信息。

所谓的特征识别,就是利用?

系统来检测出?

力。

利用?

系统识别某一特征分布时,首先用全息技术制造全息模板?

斌差,劝?

议,劝矛难及,劝?

你,?

把检测物分布放在?

系统的物面上,通过频谱面上的匹配滤波器?

即上述全息模板?

在像面几上观察振幅分布矶?

帆,对?

霭?

仇,对叮认一久,夕?

十?

厂帆,对?

帆,对上式第一项为勇卜,刃函数的自相关运算,它在?

花?

儿二认?

戈?

久,?

从?

等位置上将出现峰值。

就是说不管?

刃的具体形状如何,只要?

刃中含有?

凡一?

儿一阮?

华北电力学院学报?

年了认一凡,儿一?

介二等项时,一定在像面上的?

儿?

阮?

凡,儿?

公,等相应位置出现亮点。

上式第二项为力以,力和?

力的卷积,它不会构成亮点而是复杂的弥散点。

故利用这种方法可以识别?

刃中有无只?

力的信息。

相干系统的代数运算功能?

相干系统具有许多代数运算功能,可以用来进行加、减、乘、除、微分、积分、卷积、相关等运算,现简要介绍如下?

加、减运算把待运算的物分布?

放在?

系统的?

面上,把振幅透过率分别为?

屯?

一合“?

一合?

、二?

晋?

的光栅滤波器放在频谱面上,我们就能得到?

面上的复振幅分布?

、,、一合?

音?

、一“二,、十合、?

二,、?

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“,、?

专、?

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十下不?

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又荡,对?

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专?

帆,?

”一姚,、,?

上两式表明,当图象?

的空间宽度确定之后,选取适当的儿,总可以在输出图象中将上式的最后一项分离出来。

这一项就是头,?

的加、减运算。

乘、除运算将参于乘积运算的两函数?

力都制成透明片,把它们重迭在一起放人?

系统的输人面上,然后用单位振幅的平行单色光垂直照射,则在?

系统的输出面上得到的就是?

的相乘函数。

若进行两函数?

力,免?

刃的相除运算,先把?

写成?

夕办,?

第?

期崔光燮?

光学信息处理系统并利用全息法制作广?

力头?

同时,利用底片的感光特性得到,底片振幅透射率?

与夙?

办?

之间关系,即?

口,?

现将广（x,y）负（x,力和t（x,力重迭起来放人4f系统的pl面上,用单色平行光垂直照射,则输出面上得到gz（x,力/gl（x,力。

（3）微积分运算某函数g（x,力的微分表示为喂卫一价五G（L,、i2n以x+fv）.dx.即把g（x,力放在4f系统输人面p,上,把振幅透射率为i2九关的微分滤器*放在频谱面上,则4f系统的输出面上得到g（x,刃函数的微商。

关于积分运算,根据傅里叶变换定理有卫丁丁a（x,y）dxd夕=G（0,0）故,在输人面上的待积分物分布g（x,力在频谱面上的频域分布G（0,0）就是积分结果。

（4）卷积和相关运算把两个参加运算的函数gl（x,y）,92（x,力之一（如gl（x,力）放人4f系统的输人面,把预制的GZ“,动刁头（x,v）或（Gl以,石）=了佃;

（x,力）放人频谱面,那么,pZ面上得到卷积运算g,帆,对*g2（x2,y公、视gl（x,众或头（x,x）为输人函数,把G乒以,石卜为z（x,y）*宁【时（一x,一瓜或者G护（系劝叮旷（一x,刀,（*微分滤波器可用复合光栅方法制作）放人频谱面上,则输出面pZ上得到gl帆,对*g须凡,对相关运算。

34f白光信息处理系统如图1所示,S为白光点光源,经L准直透镜变为平行光,该光照射待处理的Pl物面的物函数g（xl,劝。

现把它和振幅透射率为【1+cos（2晰x）的抽样光栅紧贴在一起放人4f系统输人面P,则g（xl,yl）经抽样后其透射率变为g,（x1,夕J=g（x1,夕,）

【l+cos（2二无x）（4）对于某确定的波长而言,其频谱面函数为G,石）=G以,万）1十2G一无,万）+G域,万）（5）式中,一命,一寿。

（5）式中的三项是可以分得开的:

称第一项为零级频谱,称第二项为正一级频谱,称第三项华北电力学院学报1995年为负一级频谱。

显然,当f,无足够大时,后两频谱在X轴方向有足够大的移动士又从。

通过滤波,只允许某一波长的频谱通过并经各种信息处理在pZ上便得相应波长的像函数,其处理结果如同上述相干处理,即它是个振幅处理“运算”。

相反,对于连续波长的各种处理,在其输出面上的“像”是个强度迭加,比如说,只允许波长为又+以*的正一级频谱通时,若用复振幅透过率为拭的滤波器,则p:

面上得到光强分布了（xZ,笼）=艺又19帆,夕2）*h（凡,y2）l,（6）4结束语由上分析可知,4f系统无论在相干系统中的信息处理还是白光系统的信息处理,都有着广泛的应用价值,成为信息处理中的典型的光学信息处理系统。

应该指出,白光信息处理比起相干光信息处理,具有信息量大、抗干扰强等突出的优点,日益成为光学信息处理的重要领域。

参考文献Ja改0.Gasklll.LinearS笋记n巧,Four祀rTransfo砒,andOPt溉.U.S.A:

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