傅里葉變換光學(xué)系統(tǒng)-實(shí)驗(yàn)報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-08-02 23:50本頁(yè)面
【正文】 步可以利用透鏡的傅立葉變換性質(zhì)，構(gòu)造一個(gè)或者多個(gè)透鏡系統(tǒng)，然后在第一個(gè)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(huì)得到源圖像頻譜分布圖。我們可以通過(guò)在變換頻譜面T上放置各種濾波器來(lái)改變?cè)瓉?lái)圖像，并再一次通過(guò)另一個(gè)同樣的傅立葉透鏡系統(tǒng)，在第二個(gè)透鏡的像方焦平面上就會(huì)出現(xiàn)經(jīng)過(guò)改造后的圖像了。同樣的，我們可以將要進(jìn)行處理的光信息進(jìn)行快速傅立葉變換得到信息的頻率分布，通過(guò)對(duì)頻譜進(jìn)行改造來(lái)改造信息，這就是信息光學(xué)處理的大概原理。因?yàn)榘坠馐怯筛鞣N頻率的光合成的，經(jīng)過(guò)衍射屏產(chǎn)生衍射時(shí)，不同頻率的光分量在屏上同一個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的衍射是不同的。于是，經(jīng)過(guò)透鏡的變換作用，最后屏上顯現(xiàn)的物體的倒像上的各個(gè)點(diǎn)并不是具有所有的頻率分量，而是因?yàn)槿狈δ承╊l率分量而無(wú)法維持原來(lái)的白色，從而就會(huì)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(duì)通過(guò)的光波具有相位調(diào)制能力？答：波動(dòng)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(guò)透鏡時(shí)，各處走過(guò)的光程不同，即所受時(shí)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(lái)說(shuō)，只有透鏡的孔徑無(wú)限大才能完全消除漸暈效應(yīng)。所以實(shí)際系統(tǒng)總是存在漸暈效應(yīng)的。從光信息處理角度來(lái)說(shuō)，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(shuō)，系統(tǒng)存在一個(gè)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(guò)程看作兩步在圖四中：第一步，從O面到T面，使第一次夫瑯和斐衍射，它起分頻作用。第二步，從T面到I面，再次夫瑯和斐衍射，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(yán)格復(fù)原，T面必須完全暢通無(wú)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(guò)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(hào)，即圖像倒置。在有源濾波器的情況下：這里為濾波器的透過(guò)率函數(shù)，這也是我們進(jìn)行濾波實(shí)驗(yàn)的依據(jù)?！局轮x】 本報(bào)告中的matlab理論模擬圖均由本人搭檔何杰勇所作，他能靈活運(yùn)用軟件解決實(shí)際問(wèn)題令本人佩服，也在此對(duì)他的分享表示感謝！參考文獻(xiàn)《matlab在阿貝成像仿真中的應(yīng)用》
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