光学信息处理讲座 第八讲 非相干光(白光)信息处理

光学信息处理在六十及七十年代的发展,主要集中在相干光处理技术上,它取得了许多重要的成果.与此同时,计算机图象处理也以惊人的速度发展着,并得到了广泛的应用.即使如此,光学信息处理仍未失去它的青春活力.其主要原因在于,光学系统对二维信号(图象)具有高容量的平行处理能力,这是计算机处理所望尘莫及的. 然而,相干光学处理的发展存在着一些根本性的障碍.因此,自七十年代后期以来,非相干光(白光)信息处理开始发展起来,并且愈来愈为人们所重视. 我们先简单说明相干光与非相干光系统的基本区别,并对相干光系统存在的主要困难进行分析,然后讨…     

光学信息处理专题学术讨论会议简讯

由中国物理学会和中国科学院物理研究所联合主办的光学信息处理专题学术讨论会,在福建师范大学物理系的大力支持下于1983年8月26日至30日在厦门举行.来自全国各地17个研究单位和27所高等院校共84位代表参加了会议.他们当中的大多数是从事多年光学信息处理研究工作和将要开展这方面工作的中青年科学工作者.张洪钧、张以谟、徐大雄在全体会议上分别作了题为“光学双稳态不稳定性及与视觉系统非线性的类比”、“光学反馈”、“全息散斑空间变信息处理的研究”等专题报告.他们就光学信息处理同其它学科的联系、可能发展的方向,结合国内外情况谈…     

光学信息处理讲座第十一讲 相干光学反馈技术

电子学中的反馈技术在光学领域中的引入,给光学信息处理带来了灵活性.本文着重讨论相干光学反馈系统. 相干光学反馈的基本原理:在系统输出端取出部分二维输出信号,将其与输入信号叠加后,重新输入系统,并对其二维空间频谱进行调制,得到一个非线性的、可变的系统传递函数. 实现相干光学反馈技术的光学系统有多种形式,其中主要包括二反射镜型反馈系统[1]、四反射镜型环形反馈系统[2]、平行平板型法布里-拍罗干涉仪反馈系统[3]和共焦球面型反馈系统等[4]. 一、二反射镜型反馈系统[4] 二反射镜型反馈系统是在常规的相干光处理系统(4f系统)的基础…     

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…     

光栅光调制器投影系统信息处理优化设计

光学信息处理是投影系统设计的关键环节,利用部分相干光理论分析了具有一定光斑尺寸的激光照明下滤波面上的光学特性并进行了数值仿真。结果表明,滤波面上的衍射光强分布是调制器透过率函数傅里叶变换模的平方与激光光斑尺寸在滤波面上几何投影间的卷积;滤波面上各衍射级次出现了展宽,并产生了混叠;各级次混叠的程度随滤波面与调制器间距的增大而减弱。搭建了相关实验系统观察到了滤波面上的衍射图样,实验结果和理论分析一致。最后提出了在光栅光调制器与滤波面间设置一个会聚透镜来减小系统光学尺寸,提高系统信息处理效果的方法,并通过实验得到了最优方案,为研究光栅光调制器的微型化投影系统提供了理论基础与实验指导。     

光学/数字混合图像处理用于星体斑点干涉术的模拟实验

本文介绍一种光学/数字混合图像处理方法,它可用于星体斑点干涉术,以克服大气扰动的影响,使天文望远镜达到理论衍射极限.混合处理系统包括相干光傅里叶交换装置、光学输出数字化的显微密度计和微计算机三部分。在简单分析星体斑点干涉术数据处理的要求之后,本文将叙述系统各部分的组成和设计,介绍处理模拟星体图像的结果,讨论今后的发展和其它可能的应用。     

抛物面镜系统的光学图像处理

讨论了抛物面镜的变换特性;提出用一个凹抛物面反射镜组成光学图像处理系统,进行了相干光,部分相干光和白光的若干光学图像处理实验,证明了系统的可行性,并对系统的实用意义作了若干讨论.     

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…     

相干光学信息处理中的空间光调制器

光学信息处理无疑是目前光学研究中最活跃的领域之一。它的最使人感兴趣的特点是其高速、高信息量和并行处理的能力。一个光学处理系统,是以光速进行运算的,它的数据的输入是在二维空间上所有的点并行输入的,这样的特点是任何数字计算机无法比拟的。但是由于存在着一些难以克服的问题,所以光学数据处理机的发展和应用受到了阻碍。     

多色光大空间带宽积傅立叶变换透镜系统的设计

本文根据傅立叶变换透镜系统的像差要求，通过研究衍射器件的色差特性和初级像差特点，提出了多色光大空间带宽积的傅立叶变换透镜的系统结构。此系统采用无光焦度的衍射器件校正傅立叶变换主镜的球差，使系统得到最大空间带宽积；还采用谐衍射器件的设计方法，使系统可对多种相干光实现光学傅立叶变换。相对传统傅立叶变换系统而言，此衍射系统结构简单，性能好，可望在光学信息处理方面得到广泛的应用。     

光学信息处理讲座 第一讲 相干光模糊图象处理

一、引 言 人造卫星拍摄的地面图象,天文望远镜拍摄的星体照片以及电子显微镜照片等,在拍摄过程中,由于某些因素(离焦、运动),光学系统象差,噪声背景等等技术上和物理上的原因,造成了图象模糊不清.我们感兴趣的是模糊了的图象能否恢复和怎样恢复. 模糊图象处理方法,主要包括光学方法、电子学方法和数字计算机方法等.目前几种方法组合运用已日渐增多,其中光学图象处理又分相干光图象处理和非相千光图象处理,本文仅讲述相干光模糊图象处理. 二、相干光模糊图象处理 相干光模糊图象处理分线性空间平移不变处理和线性空间平移变处理.所谓线性空…     

光学傅里叶变换镜头

一、序 言 光学信息处理是光学中最近十几年中发展起来的新学科,它把通讯理论中的基本概念和技术引进到光学领域,并随着激光技术和全息照相技术的发展以及电子计算机的广泛应用而迅速发展起来. 光学信息处理包含的内容很广泛.用光学方法处理声、电、光信号,以及用光学、电子学、数字计算机方法处理图象等都是它的内容.仅就图象处理而言,就有图象规整和纠正技术,图象的改善与增强,图样识别,信息的压缩、储存、编码、译码、图象传输和成图技术等方面. 光学信息处理在地球资源考察、医疗诊断、环境污染的监视、高能物理中的乳胶识别以及合成孔…     

光学信息处理讲座第四讲 银盐记录介质在光学信息处理中的应用

光学信息处理以其速度快、信息容量大、结构简单、可以同时完成二维或多通道运算等优点而被人们所重视,并已成为现代光学的重要组成部分.光学信息处理的基本装置可以分为以下几个主要部分:光源、输入转换器、光学处理系统以及输出转换器.目前,输入转换器主要通过感光胶片将输入信号或图象送入处理系统.光学处理系统是由透镜或其它全息光学元件构成的模拟运算系统,此系统中的空间滤波器是光学信息处理系统中的关键元件,必须根据具体课题的要求进行设计并用记录介质或其它材料来制备.输出转换器一般是用记录介质把处理结果记录下来,或通过摄像…     

低相干光断层扫描系统的噪声分析与研究

低相干光断层扫描,是近十几年来发展起来集多种前沿科学和技术为一体的超高精度成像技术。介绍了该技术的理论原理及本实验室建立的基于时域线性调制和光纤迈克耳孙干涉仪的低相干光断层扫描系统并给出了初步的实验结果。重点对光源谱型和参考臂扫描速度不均匀性对系统输出信噪比的影响进行了理论模拟计算和实验研究。通过运用傅里叶频谱的分析方法,从工程设计的角度出发给出了基于实验结果的参量特性分析以及这些特性将会给实际光学相干层析系统测量结果带来的影响,从而获得了低相干光断层扫描系统改进的方法。     

光学小波变换在视觉系统的应用研究

为了提高图像信息处理速度,利用光电混合实现的方法,将光学小波变换应用于视觉系统设计.依据4f相关器光学信息处理的原理,在频域内通过计算机编码,在电寻址空间光调制器上,构建不同类型的小波函数滤波器库,对目标的图像特征进行提取与辨识.研究结果表明,基于光学小波变换视觉系统正确可行.在图像特征提取中,以光波传递信息可以提高视觉信息处理的速度.     

高斯-谢尔模光束通过光栅的远场特性

针对现代激光系统中使用的衍射光学元件,以高斯-谢尔模光束为研究对象,分析了部分相干光通过光栅后的远场特性。利用部分相干光的标量传播公式,对不同束腰宽度、相关长度和相干长度的高斯-谢尔模光束经光栅后的传输特性进行了数值计算,得到了多种情况下光束的远场强度分布。     

基于量子存储机制实现光学信息卷积操作的研究

提出了一种利用量子存储机制进行相干光学信息处理的技术,在4f成像系统的像面上可以实现信号光和读取光之间的卷积运算。实验证明了通过基于电磁感应透明(EIT)效应的光脉冲存储和读取过程实现光学信息卷积操作的可行性。该研究结果为基于量子存储机制进行相干光学信息处理提供了理论和实验依据。     

部分偏振部分相干光光栅衍射场的偏振特性和角相关研究

为了研究部分偏振部分相干光光栅衍射场的衍射特性.利用部分偏振部分相干光的光束相干-偏振(BCP)矩阵,推导出了部分偏振部分相干光通过任意偏振光栅后,衍射场的偏振度及场中衍射级次角相关的一般解析表达式.以部分偏振的高斯-谢尔模型光束(PGSM)为例,数值分析了偏振光栅TE和TM波的复振幅透过率、入射光束的光学参量对衍射场偏振度和场中各衍射级次的角相关的影响.计算结果表明,部分相干光透过偏振光栅后的其衍射光场是一非均匀、周期变化的部分偏振相干光场;场中对称级次的角相干值对应相等,且随衍射级次序数的增大而缓慢递减至零.     

光学信息处理讲座 第六讲 光学Mellin变换

以傅里叶光学为基础的相干光处理器,能够进行微分、积分、卷积和相关等多种模拟运算.这种运算的实现,是利用一个理想的薄的正透镜的前后焦平面互为傅里叶变换关系进行的.函数f(x,y)的傅里叶变换F(u,v)定义为用傅里叶透镜组成的相干光处理系统,主要通过正逆傅里叶变换和空间滤波来完成多种运算的.同电子计算机比较,它具有信息容量大,计算速度快两大优点.但是,这种光学处理系统只能解决那些空间平移不变的物理问题,也就是只能解决在数学上用这种卷积积分描述的问题.这是因为设叶G(u,叶,F(。,。)和0(。,。)分别是g(X,y),八X,叫和h(X,y)的傅…     

光学方法清晰周期性图象

利用光学周期平均法能够清晰地描绘带有噪声的周期性图象。本文讨论了用这种处理方法所得到的较高信噪比,改进了实验装置,给出了相干光处理系统所使用的滤波器的具体形式和实验结果。