光学信息处理讲座第五讲 光学普遍变换

一、引 言 光学信息处理是一门交叉学科,它是光学和信息论相结合的产物.光学信息处理的基本依据之一是基于透镜的傅里叶变换作用:一个理想的薄透镜的前后焦平面上的光场分布互为傅里叶变换[1].利用透镜的这个特性,可以进行各种模拟数学运算:例如频谱分析、加、减、乘、除、微分、积分、相关、卷积等 利用透镜进行傅里叶变换的方法虽然有许多优点,但也存在着很大的局限性.例如,有许多二维函数对其傅里叶频谱进行空间滤波,效果不好,与傅里叶变换相联系的卷积和相关定理,仅能适用于线性空间不变的光学系统,而更大量的光学系统的点扩展函数是空…     

一种处理运动大模糊图象的非相干光方法

运动模糊图象是由于相机与景物之间相对运动引起的;例如航空摄影以及地面上快速物体摄影.对于运动模糊图象,国外已有几种相干光处理方法.但目前相干光模拟运算,大都以透镜前后焦面的光学傅里叶变换为基础,要求点扩展函数具有空间平移不变性,只能处理平动模糊图象,难以处理转动模糊图象.在研究相干光处理方法时,鉴于目前相干光方法的这种局限性,我们又探讨研究了一种简单易行的非相干光处理方法:根据运动模糊图象(负片),严格控制洗相条件使γ=1洗印一张正片.将这样一对光密度产格“互补”的正负片重迭,沿着运动模糊图象上运动轨迹错开微小距…     

用全息透镜组成傅里叶变换系统

本文将全息透镜作为一般的傅里叶变换元件,组成傅里叶交换系统,进行了相关运算以及模糊图象处理等实验.结果表明,对全息透镜傅里叶变换系统进行某些光学信息处理工作是可行的.     

光学信息处理讲座 第九讲 傅里叶光学中的算符方法

傅里叶光学是光学信息处理的理论基础,它的基本内容是应用傅里叶变换方法来研究衍射、成象以及光学变换等问题,这些问题是作为近轴菲涅耳衍射问题来处理的.如果系统中有多个透镜,那么系统的输入-输出关系式就包含多重衍射积分,非常繁复,写出和推演都非常不便[1].但是,如果我们分析一下这些关系式,就可以看到,出现的基本演算只有有限几种.这样,就很适合于使用算符方法,对这些基本演算定义一些算符,用算符的代数运算代替积分运算.算符方法的优点是非常简洁,这不但简化了书写记号和数学推演,而且有助于揭示问题的物理实质,不致被数学的冗繁所掩…     

应用激光二极管和全息元件的光学图象识别系统(英文)

在光学信息处理中,用匹配空间滤波器可以进行图象识别和定位的运算。全息光学元件(HOE)以及激光二极管的出现,使得研制结构紧凑而稳定的光学图象识别系统有了可能。这样的识别系统对航天和机载的应用有重要的意义。本文首次和比较全面地从理论和实验的角度论述了整个应用激光二极管和全息元件的图象识别系统。 该系统采用了无透镜匹配空间滤波器。这就是用全息透镜代替一般相关器中的第二傅里叶变换透镜,并且把它与匹配空间滤波器综合在一张全息干板上。结果,简化了系统的结构,提高了稳定性,避免了滤波器与第二傅里叶变换透镜相对位置的调整问题。 本文首先从理论的角度分析了这一系统的可行性,指出在输出平面可以获得相关结果,相关峰值位置对应于输入图象的相对位置(位移不变性),并且用实验证实了这一结果。由于参考光束有一定的倾斜角,综合在匹配滤波器上的实际是一个离轴全息透镜,轴外象差(特别是象散)应加以限制。本文列出了该系统三级象散的计算公式,用实例估算了象散的大小,说明只要合理选择系统参数,象差可控制在允许的范围内,保证输出相关亮点不致扩散。 目前的激光二极管发射的激光相干长度短,波长较长,功率不够大,所以只能用于相关识别,同时制作匹配滤波器还必须用常用的气体激光器。因而记录     

傅里叶变换光学基本原理讲座 第六讲 空间滤波和光信息处理

一、相干光学图象处理系统(4F系统) 正如第五讲所述,用夫琅和费衍射来实现图象的频谱分解,最重要的意义是为空间滤波创造了条件.由于衍射场就是屏函数的傅里叶频谱面,空间频率(fx,fy)与衍射场点位置(ξ,η)一一对应,使得人们可以从改变频谱入手来改造图象,进行信息处理.为此设计了图6.1所示的图象处理系统. 在此系统中,两个透镜L1,L2成共焦组合,L1的前焦面(x,y)为物平面O,图象由此输入.L2的后焦面(x’,y’)为象平面Ⅰ,图象在此输出.共焦平面(ξ,η)称为变换平面T,在此可以安插各种性能的空间滤波器. 当平行光照射物平面时,整个OTI系统是…     

光学信息处理讲座 第二讲 半色调方法实现非线性变换

一、引 言 光学信息处理系统具有二维、并行、高速地完成傅里叶变换、相关和卷积等线性运算的能力.在典型的光学处理器以及低功率的情况下,除非使用特殊的技术,一般只能实现线性运算.但是,许多信息处理的应用又要求对数据进行非线性运算.过去,非线性变换主要是通过数字方法实现的.现在已经使用了多种技术来实现光学非线性运算(变换).最方便的方法是利用胶片特性曲线的非线性,实现非线性变换.例如,对数变换[1],密度切片的提取[2]等. 可饱和吸收体以及在某些情况中的光学反馈,也是实现非线性光学运算的重要途径[3,4].由于介质的非线性光学效应…     

用多焦点全息透镜实现多重谱分数傅里叶变换

提出用多焦点全息透镜实现多重谱分数傅里叶变换.利用全息方法通过一次曝光制作出多焦点的全息透镜,分析了用此全息元件实现这种变换的条件,并在实验上实现了多重谱分数傅里叶变换. 实验结果表明这种变换方法简便可行,可广泛应用于多通道光学信息处理系统及多目标图像识别系统中.     

图象消模糊的一种新方法

本文发展了一种非相干光图象消模糊的方法.采用了新的消模糊函数,它比起逆滤波器较易于制作.此函数与模糊图象在空域中进行卷积运算,能得到消模糊图象.在本系统中,可采用扩展单色光源和扩展白光源.由于运用非相干光源,使得在系统中引入了冗余度.因此,与通常的相干光系统相比,这种方法显著地提高了输出图象的信噪比.理论分析证明,此新消模糊函数是逆滤波函数的傅里叶变换.本文给出了实验结果.     

离散傅里叶方法分析环缝透镜产生无衍射光束

使用离散傅里叶方法分析环缝透镜系统产生无衍射(贝塞尔)光束。将基尔霍夫衍射积分公式与菲涅耳衍射积分公式转换成傅里叶变换的形式,在环缝透镜系统中用傅里叶方法描述观察面的光强分布,对衍射面进行数据抽样,导出观察面光强分布的离散化傅里叶公式;通过设置相关参数并使用MATLAB软件进行数值模拟,得到不同位置下的贝塞尔光强分布。设计环缝透镜系统进行实验验证,数值模拟和实验结果匹配度较高,表明离散傅里叶方法应用于环缝透镜系统是可行的。     

信息光学 光学滤波与频谱分析

O438.22006010284散斑分数傅里叶联合变换相关测量研究=Research on themeasurement of speckle displacement with joint fractionalFourier transformcorrelation[刊,中]/赵玮(第二炮兵工程学院基础部物理教研室.陕西,西安(710025)),王莲芬…∥光电工程.—2005,32(9).—47-50提出了数字散斑联合变换分数相关测量方法,利用分数相关可以锐化相关峰的作用,在数字散斑联合变换相关运算中用分数傅里叶变换代替傅里叶变换,提高了测量精度。通过对散斑图像进行相位调制,有效地解决了分数傅里叶变换的移变性带来的谱移问题。编程模拟和对拉伸试…     

晶体锥光效应和相位测量

本文提出了一种新的以晶体锥光偏光干涉效应为原理的强度空间滤波器的方法以及用于傅里叶滤波准光干涉术进行相位测量的原理.这种方法不需要傅里叶变换透镜以及空间滤波器图案板.讨论了各种具体结构,分析了工作特性,叙述了能产生多种等位线条纹系统并可带有背景条纹.最后给出实验例子.     

空间滤波实验中光路和傅里叶变换透镜孔径对实验的影响

运用空间域和频率域方法讨论了阿贝-波特实验和空间滤波实验中光波分别经过"4f系统"、双透镜系统(两种)和单透镜系统时透镜的傅里叶变换和物体的频谱,分析了空间滤波实验中光路和傅氏透镜孔径对实验的影响.     

用多项式近似逆滤波函数实现场曲修正

根据光电成像系统传递函数,确定逆滤波函数对获得图像进行反降质恢复.将连续逆滤波函数按泰勒级数展开,用多项式近似表示.对逆滤波函数的多项式作反傅里叶变换,得到图像恢复在空间域中的近似运算表达,即图像信号及其各阶导数的线性组合,而不是复杂的反卷积操作.该方法特别适合空间移变系统的图像恢复.详细分析了这种方法的原理,推导了运算公式,并给出了对场曲图像处理的结果.     

简单透镜作傅里叶变换透镜

本文从光学透镜的傅里叶变换特性,用P.w方法论述单透镜、双单透镜、双胶合透镜和正负分离透镜实现傅里叶变换透镜的可能性。     

空间变光学信息处理述评

一、引 言 近几年来国内外对空间变光学信息处理的研究已有若干进展. 1975年我们曾用一种非相干光方法,处理转动大模糊图象,实验和理论文章已发表[1].在文献[2,3]中论述了用平面光学元件列实现一般线性光学变换以及用迭代法求解.此后,我们对此类系统又做了一些讨论和具体计算. 正如大家所熟悉的,线性光学系统输出函数g(x,y),与输入函数f(x,y)的关系,由迭加积分表述:h(x,y;x',y')是光学系统的点扩展函数,它表示系统在输出平面上(x,y)点对于输入平面上(x',y')点δ函数的响应.当它具有h(x-x'.y-y')形式时,则此系统被称为“空间平移不变的”,或…     

光纤傅里叶变换光谱仪干涉图的对称化处理

偏离中心条纹的抽样以及光纤干涉仪的缺陷引起光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)输出的干涉图不对称,导致由傅里叶余弦变换计算得到的光谱带有相位误差,影响光谱的线型。文章首次将卷积方法应用到光纤傅里叶变换光谱仪中干涉图的对称化处理,利用干涉图的中心部分计算出相位误差,通过傅里叶变换得到了对称化处理函数,用卷积运算在时域完成了光谱的相位误差校正。实验研究表明,在FFTS中该方法能在时域有效地实现干涉图对称化,校正了光谱的相位误差。该方法不仅克服了双边干涉图的缺点,而且校正的结果有较高的准确度。     

信息光学 光学滤波与频谱分析

O438．2 2005064178 单透镜成像的分数傅里叶变换分析=Franctional Fourier transform theory of single-lens imaging[刊,中]/汪治华 (重庆工学院电子信息学院．重庆(400050)),潘英俊…∥ 激光杂志．-2005,26(3)．-49-50 利用描述光波傍轴传输的光学分数傅里叶变换基本     

信息光学 光学滤波与频谱分析

O438.2∥TB92 2006032128窗口傅里叶变换的三维面形测量= Windowed Fouriertransformfor 3-Dshape measurement[刊,中]/付艳华(四川大学电子信息学院光电系.四川,成都(610064)) ,陈文静…∥激光杂志.—2006 ,27(1) .—39 ,41提出在基于频谱分析的三维面形测量中,用窗口傅里叶变换( WFT)代替传统的快速傅里叶变换(FFT)去获取三维物体面形分布。理论分析和实验结果表明,窗口傅里叶变换不但可以减小频谱混叠对测量精度的影响,并且若在窗口傅里叶变换的处理过程中,设置合理的“门限”,还能够有效地抑制噪声,从而在一定程度上保证了基于频谱…     

用变形全息透镜实现变形分数傅里叶变换

利用一发散点光源和一束倾斜平行光制作出在两个垂直方向上具有不同焦距的变形全息透镜,且用此全息元件实现了变形分数傅里叶变换。变形全息透镜两个方向上的焦距随全息记录条件和再现条件而变化,分析了用这种全息透镜实现变形分数傅里叶变换的条件。实验表明,用该元件能够方便地实现任意级次的变形分数傅里叶变换。