光学信息处理教案第四章优质PPT.ppt

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,1906年提出，验证阿贝两步成像原理,放置模板1,物平面,成像系统,焦平面,像平面,1.空间滤波的基本原理,a.阿贝成像理论,4.阿贝波特实验：

1906年提出，验证阿贝两步成像原理,放置模板2,物平面,成像系统,焦平面,像平面,1.空间滤波的基本原理,a.阿贝成像理论,4.阿贝波特实验：

1906年提出，验证阿贝两步成像原理,放置模板3,物平面,成像系统,焦平面,像平面,1.空间滤波的基本原理,a.阿贝成像理论,4.阿贝波特实验：

1906年提出，验证阿贝两步成像原理,放置模板4,物平面,成像系统,焦平面,像平面,1.空间滤波的基本原理,a.阿贝成像理论,4.阿贝波特实验：

1906年提出，验证阿贝两步成像原理,放置模板5,物平面,成像系统,焦平面,像平面,1.空间滤波的基本原理,a.阿贝成像理论,5.空间滤波器的典型光学系统：

（1）系统应需完成从空域到频域，又从频域到空域的两次傅里叶变换。

（2）系统光路,3镜4f系统,1.空间滤波的基本原理,a.阿贝成像理论,5.空间滤波器的典型光学系统：

（3）在（u,v）焦平面内设置一个模片来改变输入信息的空间频率，从而实现光学信息变换，完成光学信息处理。

（4）模片的透过率一般为复数形式。

1.空间滤波的基本原理,b.3镜4f系统的傅里叶分析,1.将一宽度为L,栅距为d,缝宽为a的光栅沿x方向置于物平面p1,其透过率函数为：

y1,2.从P2上得到傅里叶谱：

1.空间滤波的基本原理,b.3镜4f系统的傅里叶分析,3.当在P2平面内放置一模片，其透过率函数为则进入P3视场的频谱为：

y1,4.从P3上得到经光学处理后的像：

滤波行为,1.空间滤波的基本原理,b.3镜4f系统的傅里叶分析,5.根据的几种不同形式，进行傅里叶分析：

（1）当为一狭缝，其宽度限制只能让零级谱通过，此时：

表示光强相对于平面入射波衰减了倍。

作用：

光强衰减器，可通过改变a,d调节衰减量,1.空间滤波的基本原理,b.3镜4f系统的傅里叶分析,5.根据的几种不同形式，进行傅里叶分析：

（2）当加宽狭缝，使零级和正负一级频谱通过，此时：

余弦光栅发生器。

改变d可调整周期，改变a,d之比可调节振幅。

1.空间滤波的基本原理,b.3镜4f系统的傅里叶分析,5.根据的几种不同形式，进行傅里叶分析：

（3）当为一双缝，只能让正负二级频谱通过，此时：

倍频余弦光栅发生器。

（4）当为一矩形屏，其宽度限制挡住零级谱通过，此时：

根据a,d的比值不同具体问题具体分析,1.空间滤波的基本原理,b.3镜4f系统的傅里叶分析,5.根据的几种不同形式，进行傅里叶分析：

振幅的正负成分对称于轴，光强在范围内恒定。

）当时：

振幅的正负成分不对称于轴，光强在范围出现反转现象。

与相似，但对比度降低。

2.空间滤波的分类及其应用,a.分类：

1.二元振幅滤波器,1）低通滤波器,2）带通滤波器,3）高通滤波器,2.空间滤波的分类及其应用,a.分类：

2.振幅滤波器,采用胶片曝光制作,3.相位滤波器,采用真空镀膜制作,4.复数滤波器,采用计算全息制作,2.空间滤波的分类及其应用,2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,1.相衬的概念,将相位信息转换成光强信息的过程,（相幅转换）,（1935年荷兰物理学家Zernike发明）,2.策尼克相衬显微镜光路,2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,3.模板透过率函数,即零频的相位相对于其它频率成分的相位相差90度,即被观察物体的相位要很小,4.实现策尼克相衬显微镜的条件,2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,5.工作原理,1）在P1平面内放置被测相位物体，其透过率函数为：

当,时，用泰勒级数展开：

2）对于普通显微镜：

无法观察物体的相位变化,2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,5.工作原理,在P2平面内被测相位物体的频谱为:

3）加上策尼克滤波模板：

4）到达像面的谱,2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,5.工作原理,5）从谱到像的第二步成像过程：

2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,5.工作原理,5）从谱到像的第二步成像过程：

策尼克显微镜特点：

能实现线性相幅变换。

直观,6）策尼克显微镜观察的光强：

当取正时，称为正相衬；

当取负时，称为负相衬。

2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,5.工作原理,即观察场的对比度很低。

7）存在的缺陷：

当,时，表明背景光很大。

2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,5.工作原理,即改进后的对比度提高了1/k倍,8）解决的方法：

即：

模板设计时，在=0处产生90度相位差的同时，选用特定的材料（光吸收），使零级频谱光衰减,此时：

2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,5.工作原理,由于此时完全滤去了背景光，故称为“暗场法”,当k1时，不可忽略。

（1）光强与相位呈非线性关系,当k0时,特点：

（2）适用于当相位较大的情形,（3）模板结构简单，便于实现。

2.空间滤波的分类及其应用,b.策尼克相衬显微镜,5.应用,

（1）观察金相表面,

（2）抛光表面缺陷检测,（3）透明材料不均匀性检测,2.空间滤波的分类及其应用,c.补偿滤波器（麦尔查Marecha，50年代初提出）,照片中的缺陷是由于成像系统的光学传递函数中存在相应的缺陷引起的。

如果在频谱面上用适当的滤波器，使得滤波器的传递函数补偿系统传递函数的缺陷，称这种滤波器为补偿滤波器。

补偿滤波器通常是由多种滤波器组合而成的。

2.空间滤波的分类及其应用,c.补偿滤波器（麦尔查Marecha，50年代初提出）,如果在频谱面上用适当的滤波器，使得滤波器的传递函数补偿系统传递函数的缺陷，称这种滤波器为补偿滤波器。