随着科学技术的飞速发展,光学系统设计在近40年的发展过程中,经历了由人工计算像差、人工修改结构参数进行设计到使用电子计算机和光学自动设计程序进行设计的巨大飞跃。目前,计算机辅助设计CAD在现代光学系统设计中应用已相当普遍,人们已经研制出功能比较完善的光学设计CAD软件。利用上面所讨论的光学设计自动设计方法,采用目前国际上流行的光学设计软件ZEMAX和Code V,就可以对光信息处理光学系统进行设计,使其满足使用要求。......
2023-11-23
非相干光信息处理是指用空间非相干光照明,对输入信号的光强分布进行运算和处理的技术。按照频谱分析的观点,非相干光信息处理本质上也是一个空间频率滤波过程,即通过空间频率滤波来改变系统的光学传递函数,实现某种成像性质综合的目的。
非相干光信息处理存在着两方面的局限:① 由于在光学系统中不存在一个输入信号光强分布的频谱平面,因此不可能像相干光处理那样,直接在系统频谱平面上放置空间滤波器,通过频率平面的相乘运算,逐点改变各个空间频谱分量,实现像的综合。在非相干成像系统中,系统传递函数正比于光瞳函数的自相关,因此只能通过在瞳孔平面放置某种形式的掩模片来改变系统传递函数。其灵活性远不如相干光处理系统。② 由于系统传递和处理的物理量是光强分布,因此系统点扩散函数只能是非负的实函数。当某些滤波操作需要系统点扩散函数具有双极性性质时,就必须利用双通道处理技术,使得运算过程更为复杂。(www.chuimin.cn)
尽管如此,但由于目前大多数光电仪器设备仍然通过非相干光获取信息,而且非相干光处理系统具有一些相干光处理系统无法比拟的优点,因此在许多应用领域仍然受到重视。① 在空间(或时间)非相干照明条件下,系统在信道上是高度冗余的(相干光处理系统是非冗余系统),一个信号可以通过多个信道传输,到达输出面再作非相干叠加。通过各个信道的平均作用,可以有效地抑制系统噪声。可以证明,如果单一信道相干光处理系统的信噪比为(信号强度与噪声方差的比值),则N个信道的非相干光处理系统的信噪比为。所以在通常情况下,非相干光处理系统输出图像的信噪比总是优于相干光处理系统。② 非相干光处理系统可以直接以物体的强度分布作为输入信号,而不必像相干光处理系统那样,必须利用照相胶片或空间光调制器之类的器件实现光强-振幅透射系数的转换。这样,许多光电显示器件(如TV、LED、CRT等)产生的信号都可以直接作为系统的输入,为处理系统的数字化提供了有利的条件。③ 非相干光系统不仅可以处理单色图像信息,而且更适宜处理彩色图像信息。此外,非相干光处理系统还具有光源容易获得、对环境的限制较少、便于操作等优点。近十多年发展起来的白光信息处理技术,采用白光点光源照明,通过降低光源的时间相干性而保留空间相干性,既满足了频率平面相乘运算的简单灵活性,又获得了信道上的冗余性,这种兼具相干光和非相干光处理技术优点的系统,在应用领域取得了一些很有意义的成果。
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2023-11-23
光信息处理按所用光源可分为相干光处理和非相干光处理两类。相干光处理的优点是,在处理系统中存在一个实在的空间频率平面,便于进行频谱分析和各种频域的运算,以达到改变系统传递函数的目的。此外,由于相干光波具有确定的初位相,因而可直接实现负实数甚至复数量的处理,在这方面,非相干光处理就困难得多。但是相干光处理系统冗余度低,相干噪声大,在这一点上又不如非相干处理系统。......
2023-11-23
光学传递函数的测量方法是以它的定义和物理原理为基础的。下面主要介绍通过对系统点扩散函数和余弦基元函数进行探测接收和频谱分析,以实现OTF测量的前两种方法。......
2023-11-23
由于非相干系统对强度的变换是线性的,而相干系统对振幅的变换是线性的,但对强度的变换则是高度非线性的,因此两种系统在强度谱上存在着明显的差异,这种差异势必影响到两种系统的成像性能。由于两种照明条件下像强度的频谱和明显不同,因此必然带来输出像强度分布的差异。下面讨论两个强度透射率相同,但振幅透射系数不同的物体。而对于非相干系统,由于,高频成分不可避免地受到OTF的振幅调制,引起像的对比度下降。......
2023-11-23
首先给出角谱的概念。设A的空间频谱为a,则有a表示复杂波A中空间频率为的平面波成分的复振幅密度,空间频率决定了该平面波的传播方向。该三维简谐平面波在自由空间传播过程中,其等相面始终是平面。下面,对式表示的角谱传播特性做进一步讨论。......
2023-11-23
于是,式(3-8)表示的系统输入、输出关系可以改写为如果对系统进行归一化处理,使系统横向放大率M=1[1],则线性空间不变系统的脉冲响应函数可以写作,式(3-8)表示的线性系统输入、输出关系还可以进一步简化为上面的分析表明,如果在空间域描述一个线性空间不变系统,它的输入、输出关系符合式的卷积运算;也就是说,线性空间不变系统的输出函数等于输入函数和原点脉冲响应函数的卷积。......
2023-11-23
以一维函数为例,介绍傅里叶变换的主要性质,这些性质可以直接推广到二维函数。这一性质可由傅里叶变换定义式中积分运算的线性性导出。......
2023-11-23
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