信息光学第6章.pptVIP

4.小圆屏滤波器，仅挡掉零级频谱而允许其余频谱全部通过。 在输出平面上的像场分布为： 由此结果可以引出两个重要的实验现象。 讨论： （1）当 时，输出光场仍是光栅结构，与物周期相同，但强度分布均匀。 图6.1.11 去掉零频后一维光栅的像（a=d/2) 讨论： （2）当 时，像强度分布呈现对比度反转。 图6.1.12 去掉零频后一维光栅的像（ad/2) 各图分析表明：利用空间滤波技术可以成功地改变图像结构。 讨论： 1 空间滤波的基本原理 2 空间滤波器的结构类型和应用举例 CONTENTS 6.2空间滤波器的结构类型和应用举例 空间滤波器结构类型 一 一般的说，可以在频谱面上插入具有下列形式滤波函数的空间频率滤波器： 复函数 模 幅角 依据滤波函数的性质及其对空间频谱的作用不同，空间滤波器具有多种类型。 1.二元滤波器 一、空间滤波器结构类型 （1）低通滤波器（针孔滤波器）——滤除高频噪声和周期性结构(空间滤波器)。 只允许位于频谱中心及其邻近的低频分量通过。由针孔和一个显微物镜组合成。获得没有衍射环的纯球面波 直径1-2mm 直径15-45um 一、空间滤波器结构类型 （2）高通滤波器 实际是一个中心带不透明小圆屏的透明膜片，其功能在于滤去低频成分，以增强像的边缘，提高对模糊图像的识别能力，或实现对比度的反转。能量损失较大，输出图像一般较暗。 （3）带通滤波器 其功能在于只允许特定区间的频谱成分通过，以提高输出的信噪比。这特别适用于抑制周期性信号中的噪声。 十字形阻挡光屏，在一定方向上允许通过(或阻挡)频谱分量的光阑，用以突出图像中的方向性特征。方向滤波已用于检查集成电路扳的疵病，提取出疵点的信息，从而突出噪声的诺，显示疵点所在的位置。 （4）方向滤波器 一、空间滤波器结构类型 2.振幅滤波器 这种滤波器仅改变各频谱成分的相对振幅布，而不改变其位相分布。通常是使感光胶片或在玻璃片基上控制蒸镀的金属膜来制作。 3.位相滤波器 只改变各空间频谱的位相，而不改变其振幅分布。通常采用真空镀膜时控制介质膜层的厚度、漂白照相底片或腐蚀透明介质等方法来制作。 一、空间滤波器结构类型 4.复数滤波器 这种滤波器可同时改变各频谱成分的振幅和位相，滤波函数是复函数。它应用广泛，但制作因难。l963年范德·拉格持(Vander Lugt)提出用全息照相方法制作复数滤波器，也可用计算全息方法制作。 * * * * * * * * * * * * * Spatial Filtering 第6章 空间滤波 1 空间滤波的基本原理 2 空间滤波器的结构类型和应用举例 CONTENTS 空间滤波的意义 一 6.1空间滤波的基本原理 空间滤波：指在光学系统的傅里叶频谱面上放置适当的滤波器，以改变光波的频谱结构，使其像按照人们要求得到预期的改善。据此，发展了光学信息处理技术。 光学信息处理：用光学方法实现对输入信息实施某种运算或变换，已达到对感兴趣的信息进行提取、编码、存储、增强、识别和恢复等目的。 空间滤波发展简史 阿贝二次成像理论(1873) 泽尼克相衬显微术(1935) 杜费《傅里叶变换及其在光学中的应用》出版(1946) 艾里斯等人经典论文“光学过程的傅里叶处理方法”(1952)、“光学与通信理论”(1953)、“光学中的空间滤波”(1956)相继发表 范德·拉格特提出复数空间滤波的概念(1964) 从而使光学信息处理进入了一个广泛应用的新阶段。 二、阿贝二次成像理论 物面 像面 频谱面 图6.1.1 阿贝二次成像理论示意图 阿贝认为透镜的成像过程可分为两步：（1）物波在透镜后焦面形成频谱；（2）这些频谱成为新的次波源，由他们发出的次波在像平面上干涉叠加形成物的像。 分解 合成 图6.1.2 阿贝-波特实验原理图 阿贝二次成像理论的真正价值： 提供了一种新的频谱语言来描述信息，用改变频谱的手段来改造信息。 为了验证此理论，阿贝(1873年)、波特(1905年)分别成功地做了实验：阿贝-波特实验 三、空间频谱分析系统 图6.1.3 频谱分析系统光路图 频谱面上的功率谱分布具有特征：（1）频率特性： 中心的空间频率值为零，由中心点向外其空间频率值越来越高。且较小的物结构对应较高的空间频率。 三、空间频谱分析系统 （2）方向特性： 物的线状结构与其功率谱扩展方向正交，且物图像中线状结构越密集，则其功率谱延伸越远；反之亦然。 图6.1.4 线状结构 (a)和频谱的方向特性(b) （3）对称特性： 光学图像（实函数）的频谱具有厄米特函数特性