[工学]高等物理光学14.ppt

图像增强 相干光多重像的产生 图像相加、减 光学微分-像边缘提取 多重像的产生 给系统输入一个图形，设为g(x，y)；在频谱面上置一正交光栅型H(u,v)。在频谱面上得到的应是物的频谱和正交光栅的乘积G(u，v)*H(u,v)，输出面上应得到它们的原函数的卷积g(x1，y1)* h(x1，y1) (其中h是H的傅里叶逆变换)。卷积的结果，使像平面得到了物的多重像。该项技术可在集成电路生产中用于印刷线路版的印刷，也可在摄影或摄像中产生实时的艺术效果。 多重像的产生 用一维光栅调制图像相加、减 将两个图像透明片对称地置于相干光学处理器中，并在频谱平面放一正弦光栅 用一维光栅调制图像相减原理解释 已知正弦光栅的频谱包括三项：零级、正一级、负一级。在频谱面加入正弦光栅，相当于在与三个冲击函数相卷积，在像面可得零级、正一级、负一级像。因此物A的正一级与B的负一级像在像面原点重合，由于是相干光照明，该处光振幅应是两者光振幅的代数和。根据波的叠加原理，当两者位相相反时得到相减的结果。通过改变调制在频谱面上的横向位置，可控制两者的相位关系。当调制光栅的1/4周期处于原点时，可在像面得到相减的结果。当调制光栅的零点处于原点时，可在像面得到相加的结果。 图像相减 光学微分-像边缘提取 人的视觉对于物的轮廓十分敏感，只要看到轮廓线，便可分辨出是何种物体。因而如果将模糊图片(如透过云层的卫星照片、雾中摄影片)进行光学微分，勾画出物的轮廓来，使人们一目了然，这在军事侦察上颇为有用。微分滤波用于位相物，也有应用价值。例如，可用光学微分检测透明光学元件内部缺陷或折射率的不均匀性，也可用于检测位相型光学元件的加工是否符合设汁要求等等。 光学微分-像边缘提取 光学系统及微分原理 光学微分的光路系统仍采用4f系统，待微分的图像置于频谱面上，当位置调整适当时可在输出面得到微分图形。设输入图像为t(x，y)，它的傅立叶频谱为T(fx，fy)，由傅立叶变换定义可知，输出图像是T(fx，fy)的逆变换。 光学微分-像边缘提取 若想得到图像的微分输出，则必须满足： 光学微分-像边缘提取 微分滤波器的振幅透过率只需满足正比于xf即可达到微分效果。 光学微分-像边缘提取 光学微分-像边缘提取 光学微分-像边缘提取 利用光折变晶体Cu：KNSBN（掺铜钠钾铌酸锶钡）实现图像边缘增强。光折变晶体在一定条件下产生自泵浦位相复共轭效应。从而在傅里叶平面上形成拉普拉斯算子，其透射波经历拉普拉斯运算后实现图像增强。 光信息的加工及其处理技术 物面上的处理 物面上的处理（白光信息处理） 前而所介绍的滤波方法实际上是频谱面上的处理，是最典型的处理方法。这种方法是在频谱面上行调制，称为频域调制，多用于相干处理系统。与相干成像系统不同，在非相干成像中，不能将输入图像的傅立叶频谱在光学系统的光路中具体化，因此将它作为物面处理看待。此种类型也包括与光学变换组合使用的方怯，物面上的处理也称空域调制，它是在输入面上进行调制，多用于非相干系统。 制备过程 一、被调制物的制备物的样品，若要使花、叶、背底三个区域呈现三种不同的颜色，可在胶片上曝三次光，每次只曝光其中一个区域，并在其上复盖某不同取向的郎奇光栅，三次分别取三个不同的取向，如图小线条所示。将这样的调制片输入4f系统． 制备过程 二、空间滤波，由于物被不同取向的光栅所调制，所以在频谱面上得到的将是取向不同的带状谱，物的三个不同区域的信息分布在三个不同方向上，互不干扰，这就为空间滤波创造了便利的条件；又由于用白光照明，所以各级频谱呈现出的是色散的彩带，由中心向外按波长从小到大的顺序排列，这就使“赋予”图像以特定的不同色彩成为可能。选用一带通滤波器，实际上是一个被打了孔的光屏，在代表花、叶、背底信息的谱带上分别在红色、绿色、黄色位置打孔，让这一种颜色的谱通过，其余谱均被档住。有时为增强光通量，往往在二、三级谱的相加位置上也打孔。为避免因色区形状与孔的形状不匹配而引起“混频”现象，可在孔上放置相应的滤色片，以提高色纯度。 图像输出 三、输出。在像平面上可得到彩色图像：红花、绿叶、黄背景 假彩色编码 用黑白胶片保存彩色像 黑白图像的白光密度假彩色编码 用黑白胶片保存彩色像 非相干光学信息处理 ——图像的相乘和积分 图像的相乘和积分 光学图像识别和光学相关器 联合变换相关器 联合变换相关图象识别系统 LA，激光器；ST, 光束升降器；SP，空间（针孔）滤波器；BS1~BS3, 分光镜; O1~O2,待识别物体; L1~ L2，准直镜；FTL1~FTL2，傅里叶变换透镜；DP1~DP2，可变光栏； P,偏振