第七章傅立葉光學(xué)的空間頻譜與空間濾波實(shí)驗(yàn)-wenkub
2022-09-15 15:02:14 本頁(yè)面
【正文】 間濾波實(shí)驗(yàn) 近 三十年來(lái) ，波動(dòng)光學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展，就是逐步形成了一個(gè)新的光學(xué)分支傅立葉光學(xué)。 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1通過(guò)實(shí)驗(yàn)有助于加深對(duì)傅立葉光學(xué)中的一些基本概念和基本理論的理解，如空間頻率、空間頻譜、空間濾波和卷積等等。,39。? ………………………………………………………… ..(3) fyyf ?39。 2． 阿貝成像理論 阿貝（ ）在 1837 年提出了相干光照明下的顯微鏡成像原理。第二步則是再作一次變換，又將),( yx ffG 還原到光場(chǎng)的空間 g(x,y)。高頻信息主要反映了物的細(xì)節(jié)，如果高頻信息受到透鏡的孔徑的限制而不能達(dá)到像平面，則無(wú)論顯微鏡有多大的放大倍數(shù)，也不可能在像的平面上顯示出這些高頻信息所反映的細(xì)節(jié)，這是顯微鏡分辨率受到限制的根本原因。例如光軸上的圓孔光闌可以作為一個(gè)低通濾波器，而圓屏就可以作為高通濾波器。 2． 觀察 一維光柵的 頻譜 （ 1） 在透鏡 L 后緩慢移動(dòng)白屏，尋找光束會(huì)聚點(diǎn)，既透鏡 L 的后焦面（頻譜面），可以看到 0 級(jí)、 177。衍射角越大。 2 級(jí) 、 177。 xˊ 177。 1 級(jí) （ 5） 零級(jí)和 177。將觀察到的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)填入下表中 高低通濾波 圖中（）為低通濾波器（）為高通濾波器（）帶通濾波器 。帶通濾波器 可以讓某些需要的頻譜分量通過(guò)，其余的被濾掉，可以用于消除噪 音 （ 1.）低通濾波器 將正交光柵與一個(gè)透明的“光”字重疊放在物平面上，光柵為 1215 條 /毫米，而字的筆畫(huà)粗細(xì)為毫米數(shù)量級(jí)，放大像如圖，所示，通過(guò)透鏡成像在像平面上，由于網(wǎng)格為一周期性的空間函數(shù)，它的頻譜是有規(guī)律排列的分立點(diǎn)陣，而字跡是一個(gè)非周期性的低頻信號(hào)，它的頻譜是連續(xù)的將一個(gè)可變圓孔光闌放在頻譜面上，逐步縮小光闌，直到像上不在有網(wǎng)格，但字跡仍然保留下來(lái)。例如人眼對(duì)灰度變化層次最 多只能分辨出 1520 個(gè)等級(jí)，而對(duì)顏色的分辨則能夠達(dá)到上白個(gè)層次。 卷積本身的概念比較抽象，卷積運(yùn)算比較復(fù)雜，通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示兩個(gè)函數(shù)的卷積結(jié)果，可以形象地顯示出卷積的 過(guò)程和幾何意義。第一步入射光經(jīng)物平面（ x,y）發(fā)生夫瑯禾費(fèi)衍射，在透鏡的后焦面（ F）上形成一系列衍射斑（即物的頻譜），這一步稱為“分頻 ”。如果在頻譜面上開(kāi)一些小孔，則在不同的方位角上，小孔可 選取不同顏色的譜，最后在信息系統(tǒng)的輸出面上得到所需的彩色圖像。將這樣獲得的調(diào)制片經(jīng)顯影、定影處理后 ,置于光學(xué)信息處理 4f 系統(tǒng)的輸入面 P1,白光平行照 明 ,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)目臻g濾波處理。這種現(xiàn)象是易于理解的，因?yàn)楣鈻叛苌浣堑拇笮∨c入射角的波長(zhǎng)有關(guān)。 θ調(diào)制所用的物是一個(gè)空間頻率為 100/m 的正弦光柵，并把它剪裁拼接成一定圖案，如圖 1(a)中的天安門圖案。在 0 級(jí)斑點(diǎn)位置，條紋豎直的光柵正負(fù) 1 級(jí)衍射帶的紅色部分，條紋左傾光柵正負(fù) 1 級(jí)衍射帶的藍(lán)色部分以及條紋右傾光柵正負(fù) 1 級(jí)衍射帶的綠色部分分別打孔進(jìn)行空間濾波。很明顯，空間假彩色編碼就是通過(guò)口調(diào)制處理手段，“提取”白光中所包含的彩色，再“賦予”圖像而形成的。然后在頻譜面上放一張不透光白紙屏 ，可看到其上有 3 組彩色譜點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)步驟 （１） 按圖 2 放置θ物片及個(gè)光學(xué)元件。使 1P 面上的θ物片上的圖案都被照明，使 P2 面上的各個(gè)方向頻譜都能通過(guò)透鏡 L2，在像面 P3 上成像。 五、 注意事項(xiàng) 在本試驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)： （１） 當(dāng)在頻譜 面上的不透光白紙屏上打孔的時(shí)候用縫衣針是最好的，用它打出來(lái)的孔既不大也不小，在這里使用非常合適。
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1