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…     

信息光学实验装置的调整

4f′光学滤波系统是信息光学实验中最常用的光学系统。它要求正变换透镜L_1的后焦面与付里叶逆变换透镜L_2的前焦面重合,并要求确定L_1的前焦面、谱面、L_2的后焦面。本文介绍一种快速准确定位的莫尔条纹法。     

飞机风挡玻璃光学角偏差测量的研究

介绍一种新的测量飞机风挡玻璃光学角偏差的方法和全自动测量装置。与现行的角偏差自动测量方法相比,这种方法的物理意义清晰、样件被测量位置明确、测量结果准确度高。标靶采用针孔而不是十字叉丝或“L”形。采用钨灯和投射透镜产生准直白光,用CCD探测器作为光斑位置传感器在成像透镜的后焦面测量光斑位置的变化,从而可得光学角偏差。测量系统通过标准样品可溯源到国家角度基准。分析表明：测量系统的测量不确定度达到7.3″(k=2)。     

基于评价函数的光电定焦方法研究

以CCD和透镜作为光学成像系统,并以高斯公式作为基本测量原理,提出了基于定焦评价函数的图像处理方法来寻找光学系统的最清晰像面位置,以实现光学系统的自动定焦。实验选用了绝对方差函数、梯度向量模函数、梯度向量平方函数三种评价函数进行了验证,经过逐次逼近,确定出最清晰的像面位置。实验数据显示,定焦精度可达0．01mm。     

基于评价函数的光电定焦方法研究

以CCD和透镜作为光学成像系统,并以高斯公式作为基本测量原理,提出了基于定焦评价函数的图像处理方法来寻找光学系统的最清晰像面位置,以实现光学系统的自动定焦。实验选用了绝对方差函数、梯度向量模函数、梯度向量平方函数三种评价函数进行了验证,经过逐次逼近,确定出最清晰的像面位置。实验数据显示,定焦精度可达0.01 mm。     

全对称傅里叶透镜的设计

本文研究了傅里叶透镜的设计,并叙述了一种对称型傅里时变换透镜.在相对孔径1:10时,输入面和频谱面处的象质均较好.傅里叶交换透镜的特点是必须对两对物象共轭位置(即位于前焦面处的输入面和位于后焦面处的频谱面)控制除畸变以外的全部象差.1969年后开始出现的傅里叶变换透镜,多属6～8片的对称或近似对称的四组元双远距型,本文叙述了一种严格对称型四片傅里叶交换透镜.     

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…     

双星点定焦法的讨论

一、概述基于几何光学原理进行的平面光学零件最小焦距测量中,或物镜焦距配对测量中,提高测量精度的关键在于提高确定焦面位置的精度。现在常用的几种定焦方法中,如使被观察的象与目镜(或显微镜)中的分划板同时看清楚的所谓清晰度定焦法,使被观察的象与目镜中     

空间相机热光学分析与试验验证

为了对空间高分辨率相机热设计提出准确的技术要求,基于光学波像差的基本理论,对某高分辨率空间相机的温度场进行热光学分析.在此基础上确定了热控指标,并在真空罐中进行热真空成像试验,验证了热光学分析的正确性和热控指标的合理性.结果表明:最佳焦面位置与相机温度水平的关系近似成线性关系,最佳焦面位置变化量约0.08～0.1mm.℃-1;当温度水平在(20±1)℃之间变化时,像面处在系统焦深范围内,系统传递函数变化量在0.02左右;当径向温差和轴向温差会大于2℃引起最佳焦面位置发生移动,若不调焦,传函会明显下降.     

空间相机热光学分析与试验验证

为了对空间高分辨率相机热设计提出准确的技术要求,基于光学波像差的基本理论,对某高分辨率空间相机的温度场进行热光学分析.在此基础上确定了热控指标,并在真空罐中进行热真空成像试验,验证了热光学分析的正确性和热控指标的合理性.结果表明:最佳焦面位置与相机温度水平的关系近似成线性关系,最佳焦面位置变化量约0.08～0.1 mm·℃-1|当温度水平在(20±1 )℃之间变化时,像面处在系统焦深范围内,系统传递函数变化量在0.02左右|当径向温差和轴向温差会大于2 ℃引起最佳焦面位置发生移动,若不调焦,传函会明显下降.     

航摄照相系统最好象平面位置的计算和测定

<正> 一、概述一台小视场小相对孔径的望远仪器,在近轴焦距的焦面位置上装上分划板以便读数和量测是可以的,但对大视场大相对孔径的航摄照相系统来说,对人眼作用和底片作用“最好的象面位置”决不是轴上焦点确定的理想象面。以前,光学设计师们在光学计算上确立了一个光能量集中的最小弥散圆位置,将这个位置称为最佳象面。这个最佳象面位置往往是从球差或波球差的概念出发确定的,没有考虑到其他象差和宽光束象差的影响。所以,我们要确定     

波导短程透镜的实验研究

波导透镜是集成光路〔IO〕中的最基本元件,它在IO中的作用类似体光学光路中的透镜.IO光信号处理系统如集成光学声光频谱分析器、导波声光卷积器、相关器、调频脉冲压缩器和矩阵乘法器等.系统中都需要用波导透镜.波导短程透镜较其它形式的波导透镜具有孔径大、旋转对称、无色差和插入损耗小的特点,所以特别引人注意.     

测量透镜焦距的矩阵光学—散斑法

本文介绍一种基于矩阵光学但利用激光散斑确定像平面位置的测透镜焦距的方法。此法操作简单,结果比较准确,而且对正、负、厚、薄透镜都适用。一、原理 1.基于矩阵光学的焦距表示式图1中,L表示一待测正透镜;RP_1和RP_2是任意选定的两个参考平面,设从RP_1到RP_2的转移矩阵为,则从     

阿贝成像原理和空间滤波实验的改进

改进了阿贝成像原理和空间滤波实验.将物平面置于傅里叶变换透镜的前焦面,采用扩束光照明,在光源的共轭像面上测量频谱分布、改造频谱等,可以获得更好的实验效果,同时简化了光路.     

傅里叶后焦面成像原理及应用

从衍射与波前相位变换的基本原理出发,介绍了傅里叶后焦面成像的基本原理,包括菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射的傅里叶分光本质以及薄透镜的相位变换,给出了薄透镜满足严格傅里叶变换的条件,利用夫琅禾费衍射公式简单从远场可接受信息的角度讨论了衍射极限存在的原因.介绍了近代无限远光学显微镜以及无限远光学系统的物镜、结像透镜等元件所满足的傅里叶变换的条件以及在无限远光学显微镜上搭建傅里叶后焦面成像装置.最后,介绍了近年来在纳米光子学前沿研究的应用及相关展望.     

基于LCoS空间光调制器的可变焦投影显示系统研究

针对投影显示系统中变焦投影机构结构复杂、需要手动调节等不足,设计了一种基于LCoS空间光调制器的可变焦投影显示系统。在DMD投影系统中添加LCoS空间光调制器取代传统的光学变焦透镜组,利用LCoS的相位调制特性在LCoS中加载所需透镜的理想相位灰度图,实现对投影图像的调制。实验结果表明:加载相位调制因子的LCoS空间光调制器可实现投影系统中的数字变焦透镜作用,同时调制因子可动态改变,系统能够实时实现图像的大小调整和位置平移。该系统无机械运动结构、全电化,具有很好的鲁棒性。     

一种演示空间相干成象与空间非相干成象的实验

(一)引言激光是一种时间相干性与空间相干性都很好的光.因此,用此种光照射物体可以获得清晰的衍射图样.若在物体后放置一透镜,则在透镜焦面上得到的便是夫琅和费衍射图样即付里叶频谱,如图1所示.每一频谱与物体的某一空间频率相应,即相应于物体的某一信息.这些频谱在像面上重新组合,便复现原物的像.这就是相干成像的机制.但如果照射的光不是相干光,而     

基于微透镜阵列匀束的激光二极管面阵抽运耦合系统分析

为了提升高功率固体激光器中激光二极管(LD)面阵抽运场性能,采用几何光学和数理统计分析的方法,建立了基于微透镜阵列匀束的LD面阵抽运耦合系统的数学与物理模型,对微透镜阵列参数与最终耦合输出抽运场参数之间的关系进行分析,明确了微透镜单元F数、微透镜通光单元数以及微透镜阵列空间周期参数的设计原则.经实验测试,优化设计完成的LD面阵抽运耦合系统光场不均匀度为7.9%,耦合效率为90.7%.     

光学相关论题 空间光学

V447.32006010788航空相机焦面信息检测技术研究=Detecting technique forfocus plane information of aerial camera[刊,中]/赵梅(空军航空大学.吉林,长春(130022))∥半导体光电.—2005,26(4).—362-365提出了一种焦面信息自动检测系统,叙述了系统的工作原理、组成和软件的设计。该系统采用光学准直系统产生焦面信息,利用CCD摄像头接收图像,采用最小二乘法的曲线拟合处理数据,从而使航空相机镜头焦距的测量精度达到0.1%,实际成像面位置的判断准确率达到100%。图3表2参4(严寒)光学相关论题 空间光学@严寒…     

用焦散面趋于最小的方法优化三元和四元透镜系统

一般地,对于成象光学系统,最好是把点光源转换成分布在具有适当放大率焦平面上的点象。实际上,实现这一点的方法是改变透镜系统参数,使得每个物点光束在象平面上的扩展最小。本文对焦散面提出了一种评价函数,可描述理想象点焦散面的扩展。该焦散评价函数已用于优化三元和四元透镜系统。将作为视场角函数的均方根弥散圆半径与用传统方法设计的类似透镜比较,评价了优化透镜的性能。对于优化透镜系统,在于提高平均均方根值。结果表明,焦散评价函数最小时,可以缩小整个视场的均方根弥散圆半径和透镜系统的象差,对大孔径和大视场的光学系统尤其如此。