试验报告课程名称：光信息综合试验2012012秋冬指导老师.DOC

实验报告 课程名称：光信息综合实验（2011-2012秋冬） 指导老师： 林远芳 成绩： 实验名称：光学图像相加减/黑白胶片记录和彩色像重现 实验类型： 综合型 同组学生姓名： 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、主要仪器设备、操作方法和实验步骤 四、实验结果记录、数据处理分析 五、思考题 六、实验中遇到的问题，心得体会，意见和建议 光学图像相加减 实验目的和要求 (1) 掌握用光栅作滤波器进行图像相加、相减处理的原理、方法及实验技术。 (2) 加深对相干光学处理系统中空间滤波基本原理的理解。 (3) 进一步理解傅里叶变换的卷积定理和相移定理的概念。 实验内容和原理 利用正弦光栅或Ronchi光栅作为空间滤波器，可在相干光学处理系统中对图像进行实时的相加或相减运算。通常利用正弦光栅来实现。 设正弦光栅的空间频率为u0, 图像A和B放置于4f系统的输入面P1上，两图像中心与光轴的距离均为b,则要求b和u0满足：。 式中，是λ射波长， f是透镜焦距，则物面上的复振幅分布为 在透镜后焦面上得到物分布的频谱为 式中分别是的频谱，频率与坐标的关系为。 将正弦光栅放置在频谱面上，当它的复振幅透射系数的极大值与频谱面坐标点重合时（见2-42图），其振幅透射系数可表示为 图像频谱通过光栅滤波后的复振幅分布则为 于是，对滤波后的复振幅分布作傅里叶逆变换，得像面上的复振幅分布为 可以看出，在像面中心得到了图像的相加。 如果将光栅在自身所在平面内沿x轴方向平移1/4周期，即平移距离，那么光栅的振幅透射系数写成为 这时通过光栅后的频谱为 于是像面（即输出面）上的复振幅分布是上式的逆傅里叶变换，为 上式头两项代表像面中心处的输出，其余四项在x’轴上，偏离中心分别是处。再注意到 ，于是上式头两项可以化为 这表示在像面中心，图像A的+1级像与图像B的—1级像重合，且其相位相反，实现了两个图像的相减。 三、主要仪器设备、操作方法和实验步骤 实验装置原理图如图2-42所示， 这是一个典型的相干光学处理系统（4f系统）。自激光器出射的光经针孔滤波器扩束滤波后，经准直透镜Lc成为平行光垂直照射4f系统。 1. 利用马赫-泽德干涉仪光路，制作一块空间频率uo=70mm的正弦光栅，经拍摄、显影、定影、漂白后，制成一块光栅滤波器。光栅的实际空间频率可用分光仪测出。 2. 制作物体目标。 设物体目标图形是两个透光的长条孔，图形A为竖孔，图形B为横孔，两者中心距离为2b。为了使零级像和一级像能分得开,b必须大于图形的长边。选的用光栅的原则是使图像A的+1级像与图像B的—1级像恰好在像面中心重合，故光栅的空间频率必须满足的关系。实验中根据实际测得的光栅的uo及处理系统所用透镜的焦距f算出b，然后仔算出细制作物体目标。 3. 光栅滤波实现图像相减、相加。 按图2-42调整光路，这是一个相干光学处理系统（4f系统）。在输入面P1上放上目标，调整4f系统，使目标在输入面P3上成像清晰。 在频谱面P2上放置一正弦光栅G，在输出面P3上观察图像A的+1级衍射像与图像B的—1级衍射像,两者的中心应该结合。若它们的中心重合不好，应该属两图形设计时不准确之故。光栅应严格位于频谱面上。当使光栅沿水平横向微动时（通过一维平移台来实现），在输出P3上可观和察到和的重合区周期性地交替出现相加和相减的效果：相加时，重合区特别亮；相减时，重合区变得全黑。移动光栅时应慢、且仔细观察。用全息干板或数码相机记录下相加、相减的实验结果。 四、实验结果记录、数据处理分析 五、思考题 移动光栅滤波器，为什么可以看到图像的相加、相减？ 如果制作光栅时与处理系统中用的透镜的焦距不等，则两目标物的中心间距应为多少？ 要能观察到明显的图像加、减现象，实验中应注意哪几步关键步骤？ 六、实验中遇到的问题，心得体会，意见和建议（写得好有加分，下页是彩色重现实验报告） 黑白胶片记录和彩色像重现 一、实验目的和要求 1. 掌握θ调制法假彩色编码的原理，更进一步加深理解光栅衍射的作用 2. 掌握θ调制法假彩色编码的方法及具体实现的过程，加深对白光信息处理系统及频域滤波及处理技术的理解。 3. 了解用光栅编码和彩色滤波实现黑白胶片记录和重现彩色像的基本原理、方法，加深对光栅编码和空间滤波技术的理解和学习。 二、实验内容和原理 1. θ调制法空间假彩色编码 θ调制法假彩色编码是先用不同方向的光栅分别调制图像的不同部分，制成θ调制片（或称光栅调制片），然后将其置于4f系统的输入面上，并用白光照明，在频谱面上进行适当的空间滤波处理，便可在输出面上得到假彩色图像。 当用白光照射θ调制片时，则在透镜