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1、5、光学信息处理、光学信息处理10/26/2022光信息处理技术的内涵1、光的、光的强弱、频率、相位和色彩变化强弱、频率、相位和色彩变化中包含了中包含了信息信息。2、信息的过程：获取信息的过程：获取、传递、传递、处理处理和和记录存储记录存储。第六章 光学图像和信号处理2光学信息处理技术研究领域经典光学信息处理现代光学信息处理 莫尔技术数字光计算平面微透镜衍射光学器件列阵器件双折射晶体光学液晶显示空间光调制器还有很多10/26/2022频谱分析频谱分析滤波滤波基本运算基本运算-加、减、加、减、乘、除运算乘、除运算 模识识别模识识别图象消模糊图象消模糊。光学信息处理光学信息处理第六章 光学图像和信
2、号处理4阿贝阿贝-波特实验波特实验第六章 光学图像和信号处理5第六章 光学图像和信号处理6对比度反转对比度反转错了！是乘积，不是卷积错了！是乘积，不是卷积第六章 光学图像和信号处理7第六章 光学图像和信号处理8方向滤波第六章 光学图像和信号处理9第六章 光学图像和信号处理10滤波器物及其谱高通滤波低通滤波第六章 光学图像和信号处理11相衬显微镜相衬显微镜观察相位物体观察相位物体相位滤波：相位滤波：零级相位改变零级相位改变第六章 光学图像和信号处理12光学频谱分析系统光学频谱分析系统频谱分析探测器频谱分析探测器输入面输入面频谱面频谱面输出面输出面第六章 光学图像和信号处理13频谱分析探测器频谱分
3、析探测器楔环探测器楔环探测器探测频谱的高低探测频谱的高低探测频谱的方向探测频谱的方向优点：速度快优点：速度快第六章 光学图像和信号处理14光学滤波系统光学滤波系统4f4f系统系统一般输入输出关系：一般输入输出关系：缺点：缺点：1、高频损失大；、高频损失大；2、频域不可调；透镜多、频域不可调；透镜多输入面输入面频谱面频谱面输出面输出面第六章 光学图像和信号处理15高通滤波光学滤波系统光学滤波系统4f4f系统系统第六章 光学图像和信号处理16光学滤波系统光学滤波系统单透镜系统单透镜系统输入面输入面频谱面频谱面输出面输出面优点：优点：频域大小、物像倍率可调频域大小、物像倍率可调 缺点：缺点：频谱面相
4、位弯曲频谱面相位弯曲第六章 光学图像和信号处理17光学滤波系统光学滤波系统双透镜系统双透镜系统输入面输入面频谱面频谱面输出面输出面优点：优点：频域大小、物像倍率可调频域大小、物像倍率可调 缺点：缺点：频谱面相位弯曲频谱面相位弯曲第六章 光学图像和信号处理18光学滤波系统光学滤波系统三透镜系统三透镜系统输入面输入面频谱面频谱面输出面输出面优点：优点：高频损失小高频损失小 缺点：。缺点：。第六章 光学图像和信号处理19光学相关系统光学相关系统第六章 光学图像和信号处理20光学相关系统光学相关系统第六章 光学图像和信号处理21光电混合系统第六章 光学图像和信号处理22相干光学反馈系统优点：优点：1、
5、方便产生复值滤波器、方便产生复值滤波器2、扩大动态范围、扩大动态范围第六章 光学图像和信号处理23相干光学反馈系统第六章 光学图像和信号处理24用相干系统实现的基本运算用相干系统实现的基本运算加减运算加减运算 在上光振动的复振幅分布为实实现现加加减减运运算算的的马马赫赫干干涉涉仪仪 当 时？第六章 光学图像和信号处理251、2、3、4、思考：思考：1 1、如何确定光栅空间频率？、如何确定光栅空间频率？2 2、平移光栅，会发生什么情况？、平移光栅，会发生什么情况？第六章 光学图像和信号处理26如何确定光栅空间频率？如何确定光栅空间频率？光栅空间频率：光栅空间频率：滤波器透过率：滤波器透过率：第六
6、章 光学图像和信号处理272、3、4、平移光栅，会发生什么情况？平移光栅，会发生什么情况？结论：平移结论：平移1/4间距，相减变相加。间距，相减变相加。第六章 光学图像和信号处理28纪录纪录 第六章 光学图像和信号处理29再现再现 思考：如果思考：如果 =1，会发生什么情况？，会发生什么情况？第六章 光学图像和信号处理30乘法运算乘法运算 实现乘法运算的基本方法是重叠法。实现乘法运算的基本方法是重叠法。除法运算除法运算 1、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过率（？）透明片的透过率（？）2、暗房、暗房处处理理得到另一透明片的透过率得到另一透明片的透过率 3、两透明片叠合、
7、两透明片叠合 1、两透明片、两透明片 2、一透明片、一透明片 和和 一束光一束光第六章 光学图像和信号处理31？第六章 光学图像和信号处理321、2、3、4、第六章 光学图像和信号处理33第六章 光学图像和信号处理34第六章 光学图像和信号处理35图象识别图象识别匹配滤波匹配滤波匹配滤波的物理意义匹配滤波的物理意义所谓的匹配实际上是指在频域对待检信号进行相位补偿相位补偿,这意味着一个弯曲的波前经补偿后成为平面波，经透镜后成为一个亮点。表示平面波第六章 光学图像和信号处理36第六章 光学图像和信号处理37第六章 光学图像和信号处理381 1、如果输入不为如果输入不为3 3、如果输入含有如果输入含
8、有2 2、如果输入为如果输入为图象识别图象识别第六章 光学图像和信号处理39特征识别特征识别楔环探测器楔环探测器第六章 光学图像和信号处理40实现相关和卷积的光学系统实现相关和卷积的光学系统 第六章 光学图像和信号处理41 模糊的光学系统可能仍然是模糊的光学系统可能仍然是平移不变线性平移不变线性系统。初始输入系统。初始输入信息并没有完全丢失信息并没有完全丢失初始输入信息仅仅是进行了重新分布，初始输入信息仅仅是进行了重新分布，其显示形式或表现方式对观察者不明显。所以，其显示形式或表现方式对观察者不明显。所以，采用合适的采用合适的处理方法可在某种程度上恢复初始输入图象处理方法可在某种程度上恢复初始
9、输入图象。说明：说明：模糊图像模糊图像清晰图像清晰图像点扩散函数点扩散函数为为和和的卷积的卷积第六章 光学图像和信号处理42图像消模糊图像消模糊解卷积解卷积3、滤波、滤波2、根据、根据h制作的逆滤波器制作的逆滤波器 关键一步！关键一步！4、逆傅里叶变换、逆傅里叶变换 清晰图像（清晰图像（4f系统）系统）1、模糊图像的傅里叶变换（、模糊图像的傅里叶变换（4f系统）系统）第六章 光学图像和信号处理43第六章 光学图像和信号处理44大气紊流大气紊流 线扩散函数线扩散函数 矩形窗口的探测器矩形窗口的探测器 照相胶片照相胶片 显示器显示器 两者关系？两者关系？线响应RL(x)的一维傅里叶变换等于系统传递
10、函数沿fx 轴的截面分布第六章 光学图像和信号处理45相干光处理的缺点：相干光处理的缺点：非相干光处理的缺点：非相干光处理的缺点：2 2、基于衍射光学的在频域中的运算、基于衍射光学的在频域中的运算非相干光处理分类非相干光处理分类：1 1、相干噪声大、相干噪声大 2 2、输入和输出设备的通用性问题、输入和输出设备的通用性问题1 1、不能直接处理复函数和负值函数、不能直接处理复函数和负值函数2 2、运算能力和方式有限、运算能力和方式有限1 1、基于几何光学的在空域中的运算（投影法、成像法）、基于几何光学的在空域中的运算（投影法、成像法）第六章 光学图像和信号处理46第六章 光学图像和信号处理47第
11、六章 光学图像和信号处理48思考：思考：1、柱面透镜的作用？、柱面透镜的作用？2、多通道、多通道二维？维？第六章 光学图像和信号处理49第六章 光学图像和信号处理50思考：当思考：当 时，将出现什么现象？时，将出现什么现象？第六章 光学图像和信号处理51第六章 光学图像和信号处理52第六章 光学图像和信号处理53波长重叠范围波长重叠范围第六章 光学图像和信号处理54问题：问题：问题：问题：一、单色光照明，画出频谱面上图样分布，在以下情况下：一、单色光照明，画出频谱面上图样分布，在以下情况下：一、单色光照明，画出频谱面上图样分布，在以下情况下：一、单色光照明，画出频谱面上图样分布，在以下情况下：
12、1 1、输入面上无输入图像，无正弦光栅；、输入面上无输入图像，无正弦光栅；、输入面上无输入图像，无正弦光栅；、输入面上无输入图像，无正弦光栅；2 2、输入面上无输入图像，有正弦光栅；、输入面上无输入图像，有正弦光栅；、输入面上无输入图像，有正弦光栅；、输入面上无输入图像，有正弦光栅；3 3、输入面上有输入图像，无正弦光栅；、输入面上有输入图像，无正弦光栅；、输入面上有输入图像，无正弦光栅；、输入面上有输入图像，无正弦光栅；4 4、输入面上有输入图像，有正弦光栅；、输入面上有输入图像，有正弦光栅；、输入面上有输入图像，有正弦光栅；、输入面上有输入图像，有正弦光栅；二、白光照明，。？二、白光照明，
13、。？二、白光照明，。？二、白光照明，。？第六章 光学图像和信号处理55单色光照明，无输入图像，无正弦光栅单色光照明，无输入图像，无正弦光栅单色光照明，无输入图像，无正弦光栅单色光照明，无输入图像，无正弦光栅单色光照明，无输入图像，单色光照明，无输入图像，单色光照明，无输入图像，单色光照明，无输入图像，有正弦光栅有正弦光栅有正弦光栅有正弦光栅第六章 光学图像和信号处理56单色光照明，单色光照明，单色光照明，单色光照明，有输入图像，有输入图像，有输入图像，有输入图像，无正弦光栅无正弦光栅无正弦光栅无正弦光栅单色光照明，有输入图像，单色光照明，有输入图像，单色光照明，有输入图像，单色光照明，有输入图
14、像，有正弦光栅有正弦光栅有正弦光栅有正弦光栅第六章 光学图像和信号处理57白光照明，有输入图像，有正弦光栅白光照明，有输入图像，有正弦光栅白光照明，有输入图像，有正弦光栅白光照明，有输入图像，有正弦光栅第六章 光学图像和信号处理58N个个某个某个第六章 光学图像和信号处理59结构：结构：1、2、3、分析：分析：第六章 光学图像和信号处理60思考：用几个滤波器？思考：用几个滤波器？第六章 光学图像和信号处理611、2、3、4、分别代表像的高频和低频部分分别代表像的高频和低频部分过程：过程：第六章 光学图像和信号处理62分析：分析：第六章 光学图像和信号处理63第六章 光学图像和信号处理64第六章 光学图像和信号处理65第一次非线性处理第一次非线性处理第二次非线性处理第二次非线性处理第六章 光学图像和信号处理66第一次非线性处理第一次非线性处理第六章 光学图像和信号处理67第二次非线性处理第二次非线性处理第六章 光学图像和信号处理68第二次非线性处理第二次非线性处理第六章 光学图像和信号处理69第六章 光学图像和信号处理70第六章 光学图像和信号处理71解：解：(2)第六章 光学图像和信号处理72