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1、学习必备 欢迎下载 信息光学复习提纲 信息光学的特点 Ch1.线性系统分析 1.矩形函数：定义 图像 作用 傅里叶变换谱函数 2.sinc 函数：定义 图像 作用 傅里叶变换谱函数 3.三角函数：定义 图像 作用 傅里叶变换谱函数 4.符号函数：定义 图像 作用 傅里叶变换谱函数 5.阶跃函数：定义 图像 作用 傅里叶变换谱函数 6.余弦函数：定义 图像 作用 傅里叶变换谱函数 7.函数：三种定义 四大性质 作用 8.梳状函数：定义 图像 作用 傅里叶变换谱函数 9.高斯函数：定义 图像 作用 傅里叶变换谱函数 10.傅里叶变换（常用傅里叶变换对）11.卷积：四大步骤，两大效应 12.互相关、
2、自相关的定义、物理意义 13.傅里叶变换的基本性质和有关定理 14.线性系统理论 15.线性不变系统的输入输出关系，脉冲响应函数，传递函数 16.抽样定理 求抽样间隔 学习必备 欢迎下载 Ch2.标量衍射理论 1.标量衍射理论成立的两大条件 2.平面波及球面波表达式:exp(cos cos cos)A ik x y z（求平面波的空间频率）)(2exp exp2 2y xzikikzzA 3.惠更斯菲涅耳原理：dsrikrK P U c Q U)exp()()(0 4.基尔霍夫衍射理论：dsrikr r n r nrikr ajQ U)exp(2),cos(2),cos()exp(1)(000
3、 0 令 KrikrjQ P h)exp(1,所以 ds Q P h P U Q U,)()(0 当光源足够远，且入射光在孔径平面上各点的入射角都不大时，,1,cos0 r n,1,cos r n.1 K 故 zikrjQ P h)exp(1,，)()(211 2 0 0 2 0zy yzx xz r 5.菲涅耳衍射近场衍射：0 0 0 02020 0 0 02 2)(2exp)(2exp),()(2exp)exp(),(dy dx yy xxzjy xzjky x U y xzjkz jjkzy x U 6.夫琅禾费衍射远场衍射：（根据屏函数求衍射光强分布）0 0 0 0 0 0 02 2)
4、(2exp),()(2exp)exp(),(dy dx yy xxzjy x U y xzjkz jjkzy x U 定义图像作用傅里叶变换谱函数三角函数定义图像作用傅里叶变换谱函数符号函数定义图像作用傅里叶变换谱函数阶跃函数定义图像作用傅里叶变换谱函数余弦函数定义图像作用傅里叶变换谱函数函数三种定义四大性质作用梳状函 大步骤两大效应互相关自相关的定义物理意义傅里叶变换的基本性质和有关定理线性系统理论线性不变系统的输入输出关系脉冲响应函数传递函数抽样定理求抽样间隔学习必备欢迎下载标量衍射理论标量衍射理论成立的两大条件平 径平面上各点的入射角都不大时故菲涅耳衍射近场衍射夫琅禾费衍射远场衍射根据屏
5、函数求衍射光强分布学习必备欢迎下载衍射的角谱理论角谱的传播求角谱分布光学成像系统的频率特性透镜的傅里叶变换性质相位变换作用二次位学习必备 欢迎下载 7.衍射的角谱理论：（角谱的传播，求角谱分布）Ch.3 光学成像系统的频率特性 1.透镜的傅里叶变换性质：相位变换作用：)(2exp),(),(2 2y xfjky x p y x t（二次位相因子）透镜的傅里叶变换特性：（满足条件？什么情况下实现准确傅立叶变换）a.物在透镜前 b.物在透镜后 2.衍射受限系统的点扩散函数：y d x d y y y x x x j y d x d P d Ky y x x hi i i i ii i)()(2 e
6、xp),(),(0 02 20 0 光瞳相对于id 足够大时，理想情况：点物成点像),(),(2 2o i o i i o i o iy y x x d K y y x x h 3.相干照明下衍射受限系统的成像规律：),(),(),(i i g i i i i iy x U y x h y x U 其中，),(),(y d x d P F y x hi i i i，),(1),(0MyMxUMy x Ui ii i g 4.衍射受限系统的相干传递函数（CTF）：i id d P H,（坐标轴反演）5.截止频率：圆形光瞳：oc ocicdDMdD 2,2 正方形光瞳：定义图像作用傅里叶变换谱函数
7、三角函数定义图像作用傅里叶变换谱函数符号函数定义图像作用傅里叶变换谱函数阶跃函数定义图像作用傅里叶变换谱函数余弦函数定义图像作用傅里叶变换谱函数函数三种定义四大性质作用梳状函 大步骤两大效应互相关自相关的定义物理意义傅里叶变换的基本性质和有关定理线性系统理论线性不变系统的输入输出关系脉冲响应函数传递函数抽样定理求抽样间隔学习必备欢迎下载标量衍射理论标量衍射理论成立的两大条件平 径平面上各点的入射角都不大时故菲涅耳衍射近场衍射夫琅禾费衍射远场衍射根据屏函数求衍射光强分布学习必备欢迎下载衍射的角谱理论角谱的传播求角谱分布光学成像系统的频率特性透镜的傅里叶变换性质相位变换作用二次位学习必备 欢迎下载
8、 不同方向的截止频率不同，45 度时最大)22maxicda 6.衍射受限系统的非相干传递函数（OTF）7.OTF 与 CTF 的关系 Ch.4 光学全息 1.普通照相与全息照相的比较 2.全息照相的核心：波前记录和再现 方法：干涉法（标准方法，即将空间相位调制空间强度调制）特点：全息图实际上就是一幅干涉图 全息图的分类：a。物、参位置：同轴全息+离轴全息 b。物、图位置：菲涅耳全息图+像面全息图+傅里叶变换全息图 c。介质厚度：平面全息图+体积全息图 d。&e。&3.全息再现基本公式：C r O C r O Ci i ibORCe ORCe Ce O t)(2 0 级（背景光）-1级（实像）
9、+1 级（虚像）4.菲涅耳全息图 像位置坐标：112121 o r piz z zz 定义图像作用傅里叶变换谱函数三角函数定义图像作用傅里叶变换谱函数符号函数定义图像作用傅里叶变换谱函数阶跃函数定义图像作用傅里叶变换谱函数余弦函数定义图像作用傅里叶变换谱函数函数三种定义四大性质作用梳状函 大步骤两大效应互相关自相关的定义物理意义傅里叶变换的基本性质和有关定理线性系统理论线性不变系统的输入输出关系脉冲响应函数传递函数抽样定理求抽样间隔学习必备欢迎下载标量衍射理论标量衍射理论成立的两大条件平 径平面上各点的入射角都不大时故菲涅耳衍射近场衍射夫琅禾费衍射远场衍射根据屏函数求衍射光强分布学习必备欢迎下
10、载衍射的角谱理论角谱的传播求角谱分布光学成像系统的频率特性透镜的傅里叶变换性质相位变换作用二次位学习必备 欢迎下载 ppirriooiixzzxzzxzzx 1212 ppirriooiiyzzyzzyzzy 1212 横向放大率：112 0121 por oioioizzzzzzdydydxdxM 纵向放大率：221 MdzdzMoiz 5.傅里叶变换全息图 定义 特点 照明与再现的两种方式，相互是独立的 6.计算全息图 计算全息的制作和再现过程(1)抽样；(2)计算；(3)编码；(4)成图；(5)再现。Ch.空间滤波 1.阿贝成像理论及其意义 第 1 步：物体(P1)经 L 在透镜后焦面
11、P2 成各级衍射斑（频谱）第 2 步：各级衍射斑在 P3 面相互干涉成像 2.空间滤波的傅里叶分析方法：透镜作频谱分析器；空间滤波器改变物体光的频谱 3.空间滤波系统：典型的 4f 系统 4.空间滤波器：位于空间频谱平面上的一种模片，它改变输入信息的空间频谱，从而实现对输入信息的某种变换。分类：二元振幅滤波器、定义图像作用傅里叶变换谱函数三角函数定义图像作用傅里叶变换谱函数符号函数定义图像作用傅里叶变换谱函数阶跃函数定义图像作用傅里叶变换谱函数余弦函数定义图像作用傅里叶变换谱函数函数三种定义四大性质作用梳状函 大步骤两大效应互相关自相关的定义物理意义傅里叶变换的基本性质和有关定理线性系统理论线
12、性不变系统的输入输出关系脉冲响应函数传递函数抽样定理求抽样间隔学习必备欢迎下载标量衍射理论标量衍射理论成立的两大条件平 径平面上各点的入射角都不大时故菲涅耳衍射近场衍射夫琅禾费衍射远场衍射根据屏函数求衍射光强分布学习必备欢迎下载衍射的角谱理论角谱的传播求角谱分布光学成像系统的频率特性透镜的傅里叶变换性质相位变换作用二次位学习必备 欢迎下载 振幅滤波器 相位滤波器 复数滤波器 二元振幅滤波器亦可分为：a 低通滤波器。b 高通滤波器。c 带通滤波器。d 方向滤波器。5.空间滤波应用 策尼克相衬显微镜（原理）Ch.9 相干光学信息处理 1.光学信息处理的分类：（1）从物像关系或者输入和输出的关系来说
13、 线性处理与非线性处理，空间不变与空间变处理（2）从所使用光源的空间和时间相干性来说 相干光处理，非相干光处理，白光光学处理（各自优缺点相干处理和非相干处理的优缺点 优点：相干处理具有物理上的频谱平面，可以实现傅里叶变换，大大增加了处理的灵活性。复振幅有正负之分，可完成：加、减、乘、除、微分和卷积等多种运算，特别是利用傅里叶变换性质，进行频域综合实现空间滤波。缺点：相干噪声和散斑噪声。对光源提出要求。只能处理单色图像，对彩色图像的处理几乎无能为力 2.光学信息处理内容：光学图像识别 图像相加相减 多重像产生 定义图像作用傅里叶变换谱函数三角函数定义图像作用傅里叶变换谱函数符号函数定义图像作用傅
14、里叶变换谱函数阶跃函数定义图像作用傅里叶变换谱函数余弦函数定义图像作用傅里叶变换谱函数函数三种定义四大性质作用梳状函 大步骤两大效应互相关自相关的定义物理意义傅里叶变换的基本性质和有关定理线性系统理论线性不变系统的输入输出关系脉冲响应函数传递函数抽样定理求抽样间隔学习必备欢迎下载标量衍射理论标量衍射理论成立的两大条件平 径平面上各点的入射角都不大时故菲涅耳衍射近场衍射夫琅禾费衍射远场衍射根据屏函数求衍射光强分布学习必备欢迎下载衍射的角谱理论角谱的传播求角谱分布光学成像系统的频率特性透镜的傅里叶变换性质相位变换作用二次位学习必备 欢迎下载 图像边缘增强（微分）图像消模糊 3.图像相减作用：用于检
15、测两张近似图像之间的差异，使我们能研究事物的变化 方法：光栅编码（空域编码频域解码相减方法）和光栅衍射 4.匹配滤波器：所谓“匹配”，实质上是在频域对输入信号频谱的相位进行补偿，形成平面相位分布。匹配空间滤波器在光学特征识别中起重量作用 匹配滤波器是复数滤波器，可用光学全息或计算全息的方法制作 5.图像识别：采用匹配滤波进行相关检测是图像识别的一种重要手段 联合变换相关识别.6.图像微分（原理及过程）7.图像消除模糊（逆滤波器）8白光信息处理：调制技术的原理 第六章 空间光调制器 空间光调制器的基本结构与分类 按读出方式分类：反射式、透射式 按信号输入分类：电寻址、光寻址 液晶的分类 各种类型
16、液晶的特点 定义图像作用傅里叶变换谱函数三角函数定义图像作用傅里叶变换谱函数符号函数定义图像作用傅里叶变换谱函数阶跃函数定义图像作用傅里叶变换谱函数余弦函数定义图像作用傅里叶变换谱函数函数三种定义四大性质作用梳状函 大步骤两大效应互相关自相关的定义物理意义傅里叶变换的基本性质和有关定理线性系统理论线性不变系统的输入输出关系脉冲响应函数传递函数抽样定理求抽样间隔学习必备欢迎下载标量衍射理论标量衍射理论成立的两大条件平 径平面上各点的入射角都不大时故菲涅耳衍射近场衍射夫琅禾费衍射远场衍射根据屏函数求衍射光强分布学习必备欢迎下载衍射的角谱理论角谱的传播求角谱分布光学成像系统的频率特性透镜的傅里叶变换性质相位变换作用二次位