傅里葉變換光學(xué)-資料下載頁
2025-06-26 15:04本頁面
【正文】 器半寬(改動這個改變低通和高通寬度 此處用的依次是30)H=ones(PQ(1),PQ(2))。H(:,(PQ(2)/2D0):1:(PQ(2)/2+D0))=0。figure。imshow(H)。title(39。高通濾波器平面圖39。)。a=fftshift(g).*fftshift(H)。 %頻譜通過濾波器figure。imshow((.*(fftshift(a))))。title(39。濾波后的圖像頻譜圖39。)。t=abs(dftfilt(K,fftshift(H)))。%通過濾波器后的圖像矩陣t=t(end:1:1,end:1:1)。figure。imshow(t,[])。title(39。高通濾波后的圖像39。)。%理想低通濾波H_D=zeros(PQ(1),PQ(2))。H_D(:,(PQ(2)/2D0):(PQ(2)/2+D0))=1。figure。imshow(H_D)。title(39。低通濾波器平面圖39。)。a=fftshift(g).*fftshift(H_D)。 %頻譜通過濾波器figure。imshow((.*(fftshift(a))))。title(39。濾波后的圖像頻譜圖39。)。t=abs(dftfilt(K,fftshift(H_D)))。%通過濾波器后的圖像矩陣t=t(end:1:1,end:1:1)。figure。imshow(t,[])。title(39。低通濾波后的圖像39。)。七、思考 透鏡相位調(diào)試表達式的物理含義答：（2）式中的相位調(diào)制因子的表達式可以單從幾何光學(xué)簡單推出來： （4）其中是某頻率光波的波矢量，是透鏡折射率，是透鏡中心厚度，是透鏡上各個點的厚度。上式有很明顯的物理含義，由于透鏡的厚度是位置（x,y）的函數(shù)，使得通過透鏡平面不同點的光經(jīng)過的光程是不同的。我們計算光線通過以為厚度的圓柱體時通過的光程，這個光程分為兩個部分：一部分是在透鏡玻璃中的光程，即上式中的；另一部分則是光線在空氣中的光程，即上式中的（設(shè)空氣折射率為1）。這兩個光程之和乘以波矢就是透鏡各個點造成光波的相位延遲。 光信息處理的大概原理是什么？為何用白光做光源卻能得到彩色圖像？如何實驗物像的反襯度反轉(zhuǎn)？答：阿貝在研究顯微鏡成像問題時，提出了一種不同于幾何光學(xué)的新觀點，他將物看成是不同空間頻率信息的集合，相干成像過程分兩步完成，第一步是入射光場經(jīng)物平面發(fā)生夫瑯禾費衍射，在透鏡后焦面上形成一系列衍射斑；第二步是各衍射斑作為新的次波源發(fā)出球面次波，在波面上互相疊加，形成物體的像．將顯微鏡成像過看成上述兩步成像過程，這稱為阿貝成像原理。它不僅用傅里葉變換闡述了顯微鏡成像的機理，更重要的是首次引入頻譜的概念，啟發(fā)人們用改造頻譜的手段來改造信息。根據(jù)阿貝成像原理，我們要對一個物體進行光信息處理，首先是要得到它的空間頻譜圖。這一步可以利用透鏡的傅立葉變換性質(zhì)，構(gòu)造一個或者多個透鏡系統(tǒng)，然后在第一個透鏡的物方焦平面上放置衍射屏（要處理的圖像），在它的像方焦平面上會得到源圖像頻譜分布圖。我們可以通過在變換頻譜面T上放置各種濾波器來改變原來圖像，并再一次通過另一個同樣的傅立葉透鏡系統(tǒng)，在第二個透鏡的像方焦平面上就會出現(xiàn)經(jīng)過改造后的圖像了。同樣的，我們可以將要進行處理的光信息進行快速傅立葉變換得到信息的頻率分布，通過對頻譜進行改造來改造信息，這就是信息光學(xué)處理的大概原理。因為白光是由各種頻率的光合成的，經(jīng)過衍射屏產(chǎn)生衍射時，不同頻率的光分量在屏上同一個點產(chǎn)生的衍射是不同的。于是，經(jīng)過透鏡的變換作用，最后屏上顯現(xiàn)的物體的倒像上的各個點并不是具有所有的頻率分量，而是因為缺乏某些頻率分量而無法維持原來的白色，從而就會出現(xiàn)彩色圖像了。用不插入頻譜處理器得到的圖像作為頻譜處理器，在4f系統(tǒng)中即可得到物象的反襯度的反轉(zhuǎn)。 為什么透鏡對通過的光波具有相位調(diào)制能力？答：波動方程、復(fù)振幅、光學(xué)傳遞函數(shù)透鏡由于本身厚度變化，使得入射光在通過透鏡時，各處走過的光程不同，即所受時間延遲不同，因而具有相位調(diào)節(jié)能力。什么叫漸暈效應(yīng)，怎樣消除漸暈？答：漸暈效應(yīng)是指由于透鏡的孔徑大小有限，從而造成空間頻率高頻分量的丟失的現(xiàn)象。理論上來說，只有透鏡的孔徑無限大才能完全消除漸暈效應(yīng)。所以實際系統(tǒng)總是存在漸暈效應(yīng)的。從光信息處理角度來說，系統(tǒng)存在有限大小的通頻帶寬和截至頻率；從光學(xué)成像上說，系統(tǒng)存在一個極限分辨率。 什么叫光學(xué)4f系統(tǒng)？如何使用這一系統(tǒng)作光學(xué)信息處理？答：相干光學(xué)圖像處理系統(tǒng)即4f系統(tǒng)。相干光學(xué)系統(tǒng)的成像過程看作兩步在圖四中：第一步，從O面到T面，使第一次夫瑯禾費衍射，它起分頻作用。第二步，從T面到I面，再次夫瑯禾費衍射，起合成作用，即綜合頻譜輸出圖像。在這樣的兩步中，變換平面T處于關(guān)鍵地位，若在此處設(shè)置光學(xué)濾波器，就能起到選頻作用。要想作到圖像的嚴格復(fù)原，T面必須完全暢通無阻。此處的4f系統(tǒng)每次衍射都是從焦面到焦面，這就保證了復(fù)振幅的變換是純粹的傅里葉變換。如果光波能夠自由通過變換平面，即連續(xù)兩次的傅里葉變換，函數(shù)的形式基本復(fù)原，只是自變量變號,即圖像倒置。在有源濾波器的情況下：.這里為濾波器的透過率函數(shù)，這也是我們進行濾波實驗的依據(jù)。【參考文獻】 ：國防工業(yè)出版社，2002 趙凱華，： ：北京師范大學(xué)出版社，1984 ：清華大學(xué)出版社，1990 ，1997 余向陽編著信息光學(xué)中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院。2011劉全金，葉璟，基于MATLAB環(huán)境的阿貝－波特空間濾波實驗仿真，安慶師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）200920
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