空間濾波的基本原理

第八章光學(xué)信息處理

第一頁，共二十七頁。什么是光學(xué)信息處理？

用光學(xué)方法實現(xiàn)對輸入信息的各種變換或處理。如進(jìn)行一些數(shù)學(xué)運算：乘法、菲涅耳變換、傅立葉變換、卷積運算、相關(guān)運算等。例如：乘法運算單位振幅平面波入射輸出第二頁，共二十七頁。光學(xué)信息處理是基于光學(xué)頻譜分析，通過空域或頻域調(diào)制，借助空間濾波技術(shù)對光學(xué)信息進(jìn)行處理的過程，較多用于對二維圖像的處理。從噪聲中提取信號、圖象復(fù)原、特征提?。ㄌ卣髯R別）等。第三頁，共二十七頁。光信息處理的優(yōu)越性：

速度快、抗干擾能力強、可大量并行處理。1873年，德國科學(xué)家阿貝（Abbe）創(chuàng)建了二次衍射成像理論（顯微鏡成像理論）；1935年，物理學(xué)家澤尼克發(fā)明了相襯顯微鏡；1963年，范德拉格特（A.VanderLugt）提出了復(fù)數(shù)空間濾波的概念，使光學(xué)信息處理進(jìn)入了一個廣泛應(yīng)用的新階段；歷史背景第四頁，共二十七頁。１．根據(jù)處理系統(tǒng)是否線性疊加，分為線性處理和非線性處理。光學(xué)信息處理的兩種分類：２．根據(jù)使用光源的時間和空間相干性分為相干光處理、非相干光處理和白光處理。第五頁，共二十七頁。8.1空間濾波的基本原理第六頁，共二十七頁。第七頁，共二十七頁。相干成像過程分兩步完成:第一步入射光經(jīng)物平面發(fā)生夫瑯和費衍射，在透鏡后焦面上形成一系列衍射斑（分頻過程）；第二步各衍射斑發(fā)出的球面次波在像平面(x'，y')上相干迭加產(chǎn)生干涉，像就是干涉場（合成過程）。第八頁，共二十七頁。光光物平面像平面頻譜面1.基本光路第九頁，共二十七頁。阿貝波特實驗第十頁，共二十七頁。第十一頁，共二十七頁。第十二頁，共二十七頁。2.基本原理物函數(shù)為g(x,y)頻譜面的光振動分布為=F{F[g(x,y)]}=g(Mx,My)是物函數(shù)的兩次傅立葉變換．像平面光振動分布為為頻譜面坐標(biāo)，稱為空間頻率.第十三頁，共二十七頁。阿貝—波特（Abbe—Porter）實驗現(xiàn)象第十四頁，共二十七頁。第十五頁，共二十七頁。第十六頁，共二十七頁。第十七頁，共二十七頁。第十八頁，共二十七頁。第十九頁，共二十七頁。第二十頁，共二十七頁。第二十一頁，共二十七頁。第二十二頁，共二十七頁。第二十三頁，共二十七頁。上述討論說明了利用空間濾波技術(shù)，可以改變成像系統(tǒng)中像場的光分布。因此，它具有十分重要的應(yīng)用價值。應(yīng)用：采用低通濾波器，可以濾掉高頻噪聲，去掉圖片上的污跡，圖4-4-4顯示了這一過程。當(dāng)然，這種濾波器的缺點是將物的高頻成分也濾掉，使得像與無噪聲的物并不完全相同，像的分辨率有所降低。圖4-4-4應(yīng)用低通濾波器消除圖片污跡(a)原物(b)低通濾波器(c)處理后的像(a)(b)(c)第二十四頁，共二十七頁。利用低通和高通濾波器對任意具有非周期結(jié)構(gòu)的輸入圖像分別進(jìn)行了低通和高通濾波處理，輸出結(jié)果如圖所示。

圖4-4-7普通非周期結(jié)構(gòu)圖像的濾波處理結(jié)果.(a)輸入圖像；(b)低通輸出；(c)高通輸出.(b)(a)(c)第二十五頁，共二十七頁。學(xué)習(xí)要點什么是光學(xué)信息處理？光學(xué)信息處理的分類；空間濾波的基本原理：“分頻”和“合成”的概念；阿貝濾波實驗（實驗光路、實驗現(xiàn)象）。第二十六頁，共二十七頁。內(nèi)容梗概第八章光學(xué)信息處理。第八章光學(xué)信息處理。如進(jìn)行一些數(shù)學(xué)運算：乘法、菲涅耳變換、傅立葉變換、卷積運算、相關(guān)運算等。光學(xué)信息處理是基于光學(xué)頻譜分析，通過空域或頻域調(diào)制，借助空間濾波技術(shù)對光學(xué)信息進(jìn)行處理的過程，較多用于對二維圖像的處理。從噪聲中提取信號、圖象復(fù)原、特征提?。ㄌ卣髯R別）等。速度快、抗干擾能力強、可大量并行處理。1873年，德國科學(xué)家阿貝（Abbe）創(chuàng)建了二次衍射成像理論（顯微鏡成像理論）。1963年，范德拉格特（A.VanderLugt）提出了復(fù)數(shù)空間濾波的概念，使光學(xué)信息處理進(jìn)入了一個廣泛應(yīng)用的新階段。１．根據(jù)處理系統(tǒng)是否線性疊加，分為線性處理和非線性處理。２．根據(jù)使用光源的時間和空間相干性分為相干光處理、非相干光處理和白光處理。8.1空間濾波的基本原理。第一步入射光經(jīng)物平面發(fā)生夫瑯和費衍射，在透鏡后焦面上形成一系列衍射斑（分頻過程）。第二步各衍射斑發(fā)出的球面次波在像平面(x'，y')上相干迭加產(chǎn)生干涉，像就是干涉場（合成過程）。物函數(shù)為g(x,y)。應(yīng)用：采用低通濾波器，可