信息光学概论

信息就是消息,就是事物的存在和变化的情况。从信息论的观点看来,无论是电学、光学及声学系统,都是用来传递信息的。电学系统传递的是随时间变化的电讯号,而光学系统传递的是随空间变化的图象。我们把有关图象的传递理论与应用技术称为信息光学。     

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…     

电光成象系统中的信息传递——系统等效带宽和信噪比链

根据信息论基本原理,讨论了电光成象系统等效带宽和信噪比链及其在传递图象信息中的作用。列举了若干电光成象器件等效光学带宽与极限分辨力的关系,提出了划分电光成象系统信噪比链各环节的另一种方法,给出了相应的表达式。     

发光二极管(LED)电源接线检测器

发光二极管(LED)既是结型二极管,同时又可作指示灯,它不仅对电流方向敏感,又具有明显的导电阈值电压,并且它的亮度随电流的大小而变化。以下就是利用LED的这些独特的光学和电学特性,提出的几项应用实例。     

论动态信息理论

本文综述了作者的研究成果.近十年,作者将现有静态统计信息理论拓展至动态过程,建立了以表述动态信息演化规律的动态信息演化方程为核心的动态统计信息理论.基于服从随机性规律的动力学系统(如随机动力学系统和非平衡态统计物理系统)与遵守确定性规律的动力学系统(如电动力学系统)的态变量概率密度演化方程都可看成是其信息符号演化方程,推导出了动态信息(熵)演化方程.它们表明:对于服从随机性规律的动力学系统,动态信息密度随时间的变化率是由其在系统内部的态变量空间和传递过程的坐标空间的漂移、扩散和耗损三者引起的,而动态信息熵密度随时间的变化率则是由其在系统内部的态变量空间和传递过程的坐标空间的漂移、扩散和产生三者引起的.对于遵守确定性规律的动力学系统,动态信息(熵)演化方程与前者的相比,除动态信息(熵)密度在系统内部的态变量空间仅有漂移外,其余皆相同.信息和熵已与系统的状态和变化规律结合在一起,信息扩散和信息耗损同时存在.当空间噪声可略去时,将会出现信息波.若仅研究系统内部的信息变化,动态信息演化方程就约化为与表述上述动力学系统变化规律的动力学方程相对应的信息方程,它既可看成是表述动力学系统动态信息的演化规律,亦可看成是动力学系统的变化规律都可由信息方程表述.进而给出了漂移和扩散信息流公式、信息耗散率公式和信息熵产生率公式及动力学系统退化和进化的统一信息表述公式.得到了反映信息在传递过程中耗散特性的动态互信息公式和动态信道容量公式,它们在信道长度和信号传递速度之比趋于零的极限情况下变为现有的静态互信息公式和静态信道容量公式.所有这些新的理论公式和结果都是从动态信息演化方程统一推导出的.     

白光密度假彩色编码

[问题的提出] 光学信息处理中,常常要从已摄取的大量信息中突出某些感兴趣的信息。图象增强就是手段之一。一幅黑白图象,一般说来,人眼对其中的灰度变化层次是不够敏感或欠敏感的,而人眼对一幅彩色图象中的颜色变化却是很敏感的。据统计,一般人眼只能区分十几个灰度,但却能辨别上千种颜色。因此,若能将一幅黑     

用偏振方法实现二元图象的光逻辑运算

用偏振方法实现二元图象的光逻辑运算何永蓉（南京大学物理系２１０００８）一、引言图象间的逻辑关系可以提供两图象间很多有用的信息．例如两个图象间的“等价”和“异或”的关系，实际上就是图象的相加和相减．用光学方法进行逻辑运算是光信息处理的重要课题．本实验提...     

熵与信息——麦克斯韦妖的启示

 什么是信息?就是进行传递或交流的一组语言、文字、符号或图象.(参阅封三).在早期,信息不过是消息的同义语,其深邃的内涵却鲜为人知.在人类社会里,应该说,信息与物质、能量一样,有其重要的地位,是人类赖以生存发展的基本要素.现代社会,信息的地位日趋重要.因此,了解信息,掌握信息,懂得如何充分有效地利用信息也就变得非常迫切了.当然,给信息一个明白无误的定义是非常困难的.     

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…     

铝合金微弧氧化过程中电学参量的特性研究

利用自制的数据采集系统研究了恒定电压下铝合金微弧氧化过程中有关电学参量随时间的变化规律.结果表明：通电回路中的阴极和阳极峰值电流随处理时间的变化明显分为5个阶段；陶瓷膜的动态正向电阻和电阻率随处理时间分阶段变化，而动态的反向电阻和电阻率随时间的变化不大.在微弧氧化过程中，各时刻的动态正、反向电阻值不同，一般情况下，动态正向电阻远大于反向电阻.对不同处理时间样品的扫描电子显微镜分析表明，陶瓷膜呈多孔结构并随处理时间分阶段变化. 关键词： 铝合金 微弧氧化 电学参量 陶瓷膜     

第二讲 电视测量

一、电视测量的概况众所周知,电视图象是物体或景物的光学象通过透镜成象在摄象管靶面上,经扫描展开,然后放大处理传输后,在电视接收机或电视监视器上显示出来。即电视图象的形成分为两步:第一步是将光学象分解;第二步是将分解的光学象还原。在电视测量系统中,我们所关心的不是光学象的还原,而是光学象的分解。所谓光学象的分解,就是利用线性扫描原理     

遥感物理讲座——第五讲 遥感图象的相干光处理

遥感图象的获得手段是多样的.除了直接凭目视判读这些原始图象外,往往还对它们作某些加工,即进行图象处理. 应该着重指出,所谓图象处理。只能根据需要对图象原来包含的信息作某种加工,决不能增加任何有用信息.实际处理方法常视具体的目的和任务而定.例如,为了显示原有图象的细节,可以作高通滤波处理。即抑制反映图象缓慢变化的低频信息,相对地突出高频信息.不存在能普遍增强一切信息的办法. 遥感图象处理就其目的来说可分为三类: 1.图象的恢复和噪声的消除.图象记录系统的局限性及噪声均能导致象质下降。所以必须通过处理以重现原始场景.例…     

CCD摄像机的误差及其检校

在利用面阵CCD摄像机进行摄影测量和检测的系统中,CCD摄像机所产生的误差是系统的主要误差,这种误差是在图像输入的过程中产生的。CCD摄像机的误差一般分光学误差、机械误差和电学误差。在摄像机光学镜头与CCD器件质量比较好的情况下,其主要表现是电学误差,重点讨论电学误差及其检测。     

三机械薄膜腔光力系统相互作用的研究

本文主要研究了利用传输矩阵理论和共振透射条件详细地推导光腔中均匀放置三个机械薄膜构成的腔光力系统中系统本征模式随机械运动的色散关系.计算结果发现系统的光学本征模式由一组四个的本征能级构成,且不同的能级随不同的机械运动模式的变化曲线各不相同,进而导致不同光学模式与不同机械运动模式之间的耦合也不相同.此外,利用微扰理论求解了当机械运动振幅远小于腔模波长、机械振子处于平衡位置附近时,各种光学模式与不同机械振动模式间相互作用耦合强度的解析表达式.研究结果能够为理论和实验上研究多模腔光力系统提供一定的参考.     

掺杂石墨烯系统电场调控的非线性太赫兹光学特性研究

石墨烯是单原子厚的二维狄拉克相对论费米子系统,其优秀的光电学性质得到了广泛的关注和研究. 本论文利用量子理论研究掺杂石墨烯系统外电场和光场共同作用下的非平衡载流子的非线性太赫兹光学性质. 研究发现,掺杂石墨烯带内光吸收表现出强的非线性太赫兹光学特性. 随着外加偏压电场的增大,石墨烯非线性光学响应增强;随着外界太赫兹光频率的减小,非线特性增强. 研究表明通过改变电场强度,可以有效调节石墨烯系统太赫兹非线性光学特性. 研究结果为探索和发展以石墨烯为基础的新型纳米太赫兹光电器件的研究和实际应用提供了理论依据. 关键词： 石墨烯 太赫兹 非线性 光电流     

新型衍射光学成像光谱仪的设计和分析

为了克服在传统衍射光学成像光谱仪中,衍射透镜的焦距随波长变化引起系统放大率随波长变化,从而导致光谱图像的像元配准误差,得到并不精确的相对光谱信号强度,提出了将衍射透镜与消色差透镜系统相结合的新型折/衍混合、二组元复合远心成像光学系统的技术方案,具体分析推导了该系统的成像理论.在此理论指导下,利用光学设计软件Zemax设计了一套可见近红外成像光谱仪光学系统.结果表明,不但系统的放大率不随波长变化,而且进一步降低了衍射透镜的加工难度,改进了衍射光学成像光谱仪的光学性能,为新型衍射光学成像光谱仪的研制提供了重要的理论依据和设计指导.     

《光学系统的研究与检验》

随着现代工业技术的迅速发展,光学系统应用的范围也日益扩大,光学仪器和电子学的结合,要求对光学系统现有的象质概念和检测方法赋予更确切的含义和有效的方法。评价象质的更臻完善的判据理论(例如光学传递函数和刃边曲线等测试法)业已提出而且得到很快的发展。目前光学系统在光电仪器中的传递性能,对整个仪器的性能具有决定性的影响。代替过去物镜—感光层、物镜—目镜—眼睛系统而出现物镜—电视显象管、光电倍增管、光电变换器以及其它各类接收器。因此用目视测量或照相检验物镜象质,显然已不能适应现代要求,引用光电测试法势在必行。尤其是对评价物镜的传递性能来说,光学仪器质量最通用的判据—仅仅测量分辨率—已经显得不足,需要能全面反映图象质量的更为充分的信息。     

纤维光学讲座 第四讲 纤维光学的应用

纤维光学由于其独特的性能,目前已被广泛地应用于各种技术领域。但不论在哪种应用中,纤维光学都是以一个元件的形式出现,起到传递各种光学信息的作用。正如第一讲所述,一根光学纤维只能传递一个光学信息元,因此要在各种应用中都能起到传递具有一定规律分布的光学信息,就要将光学纤维按其一定规律进行排列,制成各种各样的纤维光学元件。本讲就按其元件的种类对纤维光学一些主要应用作一简单介绍。(一)纤维光学面板的应用我们知道,所谓纤维光学面板,就是将大     

高温高压下立方氮化硼和六方氮化硼的结构、力学、热力学、电学以及光学性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势和局域密度近似方法,优化了立方和六方氮化硼的几何结构,系统地研究了零温高压下立方和六方氮化硼的几何结构、力学、电学以及光学性质.结构与力学性质研究表明:立方氮化硼的结构更加稳定,两种结构的氮化硼均表现出一定的脆性,而六方氮化硼的热稳定性则相对较差;电学性质研究表明:立方氮化硼和六方氮化硼均为间接带隙半导体,且立方氮化硼比六方氮化硼局域性更强;光学性质结果显示:立方氮化硼和六方氮化硼对入射光的通过性都很好,在高能区立方氮化硼对入射光的表现更加敏感.此外,还研究了高温高压下立方氮化硼的热力学性质,并得到其热膨胀系数、热容、德拜温度和格林艾森系数随温度和压力的变化关系.本文的理论研究阐述了高压下立方氮化硼和六方氮化硼的相关性质,为今后的实验研究提供了比较可靠的理论依据.     

利用周期白光线源的光学图象相减

光学图象相减是信号综合的一个重要分支,目的在于获得图象之间的差别信息,它可以应用于地球资源探测、医学、气象学、自动监视、图象识别、城市发展研究等领域,也可用于编码孔成象与OTF综合等技术。D.Gabor等第一次提出用复振幅对光学象进行综合——加或减。J.F.Ebersole对这一领域的实验方法作了较全面的评述,在此以后又有若干进展。