经典光学信息处理课件.pptVIP

*光學資訊處理*採用帶通濾波器：在每一個陣列點位置開一個通光小孔，其孔徑應選擇恰好使?通過，而使G的第一個暗點被阻擋。濾波後可在像面上得到去除了污點的正交光柵。帶有污點的正交光柵零級頻譜函數的一維剖面示意圖*光學資訊處理*例2：縮短光柵的週期採用帶通濾波狹縫，可有選擇地允許光柵的某些頻譜分量通過，以改變光柵的週期。如允許正、負一級通過，光柵的週期縮短一倍；如允許正、負二級和零級通過，光柵的週期也縮短一倍。例3：抑制週期性信號中的雜訊如蛋白質結晶的高倍率電子顯微鏡照片中的雜訊是隨機分佈的，而結晶本身卻有著嚴格的週期性，因而雜訊的頻譜是隨機的，結晶的頻譜是有規律的點陣列。用適當的針孔陣列作為濾波器，把雜訊的頻譜擋住，只允許結晶的頻譜通過，可有效地改善照片的信噪比。*光學資訊處理*方向濾波器例1：印刷電路中掩模疵點的檢查印刷電路掩模的構成是橫向或縱向的線條[見圖(a)]，它的頻譜較多分佈在x、y軸附近。而疵點的形狀往往是不規則的，線度也較小，所以其頻譜必定較寬，在離軸一定距離處都有分佈。可用圖(b)所示的十字形濾波器將軸線附近的資訊阻擋，提取出疵點資訊，輸出面上僅顯示出疵點的圖像，如圖(c)所示。*光學資訊處理*例2：組合照片上接縫的去除航空攝影得到的組合照片往往留有接縫，如圖(a)所示。接縫的頻譜分佈在與之垂直的軸上，利用如圖(b)所示的條形濾波器，將該頻譜阻擋，可在像面上得到理想的照片，如圖(c)所示。*光學資訊處理*例3：地震記錄中強信號的提取由地震檢測記錄特點可知，弱信號起伏很小，總體分佈是橫向線條，如圖(a)所示，因此其頻譜主要分佈在縱向上。採用圖(b)所示的濾波器，可將強信號提取出來，[見圖(c)]，以便分析震情。*光學資訊處理*2、相位型濾波器——相襯顯微鏡相位物體：物體本身只存在折射率的分佈不均或表面高度的分佈不均。相位型濾波器：只改變傅裏葉頻譜的相位分佈，不改變它的振幅分佈，其主要功能是用於觀察相位物體。當用相干光照明時，相位物體各部分都是透明的，其透過率只包含相位分佈函數to(x,y)=exp[i?(x,y)]用普通顯微鏡將無法觀察這種相位物體。只有將相位資訊變換為振幅資訊，才有可能用肉眼直接觀察到物體。1935年策尼克(Zernike)發明了相襯顯微鏡，解決了相位到振幅的變換，因此而獲得諾貝爾獎。*光學資訊處理*已知當相位的改變量?小於1弧度時，其透過率函數可做如下近似：to(x,y)=exp[i?(x,y)]≈1+i?(x,y)未經濾波時，像的強度分佈為I=toto*=(1+i?)(1-i?)≈1根本無法觀察到物體的圖像，像面上只是一片均勻的光場。當在濾波面上放置一個相位濾波器，僅使物的零級譜的相位增加?/2(或3?/2)，則可使像的強度分佈與物的相位分佈成線性關係。由此可得物的頻譜T(u,v)=F{to(x,y)}=F{1+i?(x,y)}=?(u,v)+i?(u,v)式中第一項為零頻，第二項為衍射項。*光學資訊處理*頻譜面放置相位濾波器，其後的光場分佈為T’(u,v)=?(u,v)exp(±i?/2)+i?(u,v)=i[±?(u,v)+?(u,v)]像面複振幅分佈:t’=F–1{T’(u,v)}=i[±1+?(?,?)]像的強度分佈為Ii=|t’|2=|±1+?(?,?)}|2=1±2?(?,?)可見，像強度Ii與相位?呈線性關係，也就是說像強度隨物的相位分佈線性地分佈，這就實現了相位到振幅(強度)的變換。式中的±號代表正相位反襯和負相位反襯，前者表示相位越大像強度越大，後者則相反。例如，用相襯顯微鏡觀察透明生物切片；利用相位濾波系統檢查透明光學元件內部折射率是否均勻，或檢查拋光表面的品質，等等。*光學資訊處理*相襯法圖2.2相襯法使相位物體變為可見P為相位物體，I為透鏡，PF為相位片，AI為振幅圖像，P用相干光照明．*光學資訊處理*Schlieren方法早在1864年在阿貝理論以前，Toepl