23-光学信息处理2-相干光学信息处理、应用.
光学信息处理 第五章 相干光学信息处理
H 1 1 H * H * H * | H |2 H H *H | H |2
用全息的方法分别制作
H*匹配滤波器的制作方法 |H|-2可通过控制照相底片处理过程实现。
将照相底片置于h (x,y)的频谱面上拍摄其频谱全息图，化学处理严 格，使底片的透过率与|H|-2成正比
二者对准叠合
G(u, v) F (u, v) * H (u, v)
在4F系统的频谱面放置一个逆滤波器，使其 透过率满足H-1(u,v)，则在P2后光场分布为
u '(u, v) G(u, v)H (u, v)H 1(u, v)
G(u, v)
P1
y
L1
P2 L2
v
x
u
P3
y'
x'
f
f
f
f
逆滤波器的制作
1、相干图像消模糊 H-1可用全息方法制作，但直接制作比较困难，可通
图像处理
多重像的产生 图像相加减 光学微分
匹配滤波 图像识别 用逆滤波器消模糊
5.1图像处理
• 多重像的产生 • 图像的相加减 • 光学微分－边缘增强 • 图像的比较
1、多重像的产生
• 利用正交光栅调制输入像的频谱，有望得到 多重像的输出
AAA AAA AAA
A
2、图像的相加减
A、一维光栅调制 • 假设两图像对成放在输入面上，中心分别在
平面波
出现亮点 即被识别 若 x* = x 或 x*与 x 相关
小结：
• ①匹配滤波器
– 物的傅里叶变换全息图；
• ② 当有物O(x,y)输入时，输出是——强脉冲 （自相关）；
• ③ 当用其它物输入时，输出是——模糊斑 （相关）
光信息处理技术
光信息处理技术
光信息处理技术是利用光学原理和方法来进行信息传输、处理、存储和显示的技术领域。
这种技术利用了光的波动性、相干性和干涉效应等特性，使其在数据处理和通信领域具有独特的优势。
以下是光信息处理技术的一些具体应用和方法：
1. 光通信：光信息处理技术在光通信领域中具有重要作用。
通过光纤传输可以实现高速、大容量的数据传输，利用光的波分复用技术可以同时传输多个信号。
2. 激光技术：激光技术可以产生一束高度相干的光，被广泛应用于激光打印、激光切割、激光治疗等领域。
3. 全息技术：全息技术利用光的干涉效应，记录了物体的三维信息。
全息图像可以在不同角度和光照条件下再现物体的完整图像。
4. 光学图像处理：光信息处理技术可以用于数字图像处理、图像增强、图像压缩等。
全息图像处理还可以用于实时三维图像显示。
5. 光存储技术：光存储技术可以实现大容量的数据存储和检索。
光盘、DVD、蓝光光盘等都是利用了光信息处理原理。
6. 光传感器技术：光传感器可以用于测量光强、颜色、距离等参数。
光纤传感技术可以用于监测环境参数和生物分子等。
7. 光计算和量子信息处理：光信息处理技术在量子计算和量子通信领域具有应用前景。
量子比特可以通过光的方式进行操控和传输，实现超高速的计算和通信。
总的来说，光信息处理技术在通信、媒体、医疗、工业等领域都有广泛的应用，推动了科技的发展和创新。
随着技术的不断进步，光信息处理将继续发挥重要作用，为各个领域带来新的突破和可能性。
1。
光电信息科学与工程专业核心课程
光电信息科学与工程专业核心课程光电信息科学与工程专业是近年来迅速发展的一个交叉学科领域，在光电子技术和信息工程的基础上，深入研究光电器件与系统的设计、制造和应用。
作为光电信息科学与工程专业的核心课程，以下是一些重要的课程内容。
1.光电子学：光电子学是光电信息科学与工程专业的基础课程之一。
在这门课程中，学生将学习光的产生、传播、探测、测量以及与电子技术的结合等基本理论和技术。
课程内容包括光的波粒二象性、光的干涉、衍射和偏振等基本现象，以及光电器件的基本工作原理和光信号的调制、放大和检测等技术。
2.光电子器件与系统：这门课程主要介绍了光电器件的设计、制造和工作原理，以及光电系统的组成和性能评估等内容。
学生将学习光电器件的分类和特性，如半导体激光器、光电二极管、光电倍增管等，以及光电系统的光源、光路设计和系统参数优化等技术。
3.光学信息处理：光学信息处理是光电信息科学与工程专业的另一门核心课程。
该课程主要讲解用光学方法进行图像处理、光子计算、光学存储和光学通信等相关技术。
学生将学习光学信息处理的基本理论和方法，如傅里叶光学、相干光处理、光学图像处理和光学存储器等。
4.激光技术与应用：激光技术与应用是光电信息科学与工程专业中的一门重要课程，该课程主要介绍了激光的产生原理、激光的放大和调谐技术，以及激光在材料加工、医疗、通信等领域的应用。
学生将学习激光器件的设计与制造方法，包括半导体激光器、固体激光器和气体激光器等。
5.光通信与光网络：随着信息技术的发展，光通信和光网络成为光电信息科学与工程专业中的热点领域。
在这门课程中，学生将学习光通信系统的基本原理和技术，如光纤传输、光波分复用和光网络结构等。
此外，还将介绍光纤传感和光微纳电子等相关技术的应用。
以上是光电信息科学与工程专业的一些核心课程。
通过学习这些课程，学生将掌握光电子学和信息工程的基础理论和实践技术，为光电信息科学与工程领域的进一步研究和应用打下坚实的基础。
光学信息处理技术的应用及发展
光学信息处理技术的应用及发展光学信息处理技术是一种将光学原理和信息处理相结合的技术，广泛应用于图像处理、通信、计算机、生命科学等领域。
其优点在于处理速度快、精度高、可靠性和稳定性好、存储容量大等。
随着科学技术的不断发展，光学信息处理技术也在不断提高和发展。
一、光学信息处理技术的应用1. 图像处理领域图像处理是光学信息处理技术最主要的应用领域之一。
光学信息处理技术可以通过对图像的变换、滤波、压缩、复原等进行处理，实现图像的增强、降噪、保真、重构和分析等功能。
在医学影像、遥感影像、军事侦察、工业质检等方面有着广泛的应用。
2. 光学通信领域随着互联网的快速发展，人们对通信速度的需求越来越高。
而传统的电器通信技术由于受到带宽、干扰等限制，已经不能满足现代社会的需要。
光学通信利用光纤传输光信号，克服了电器通信存在的弊端，具有传输速度快、传输距离长、信号干扰少等优势，已经成为现代通信技术的主流。
光学信息处理技术在光学通信领域中，主要发挥着光纤网络传输的调制、解调、复用、分离等功能。
3. 光学计算机领域随着信息量的增大，传统的计算机已经不能满足人们对大数据处理的需要。
光学计算机作为一种新型的计算机，利用光学器件实现计算、存储和信息处理等功能，并且计算速度可以比电子计算机快几百倍。
光学信息处理技术在光学计算机领域中，主要应用于光学处理器、光学存储器等方面。
4. 生命科学领域随着生命科学的发展，人们对于生物信息的处理和分析需求也越来越高。
而光学信息处理技术可以应用于生命科学中的显微镜图像分析、光学成像、拓扑结构识别等领域，可以大大提高生物信息的处理和分析效率。
二、光学信息处理技术的发展随着科学技术的不断发展，光学信息处理技术也在不断提高和发展。
主要体现在以下几个方面：1. 光学器件的进步随着光学器件的不断发展，如全息存储器、相位调制器、模拟器等光学器件的性能得到了不断提高，可以更好地实现光学信息的处理和传输。
2. 基于深度学习的光学信息处理技术深度学习是人工智能领域的一个重要研究方向，可以应用于图像的识别和重构等任务。
光学信息处理技术
（1）脉冲函数的定义：
（2）矩形函数极限
（3）函数序列的极限
（4）广义函数定义下的δ函数
因此δ函数可以用不同的矩形函数的极限来定义，所以δ
是一个广义函数。为了判别不同的函数族所定义的是不是，
同一个广义函数，就需要用一个检验函数
(x)
检验函数 ( x) 需满足两个条件：
2.δ函数的性质 （1）筛选性
四．光信息处理的优势 1. 电子学的缺点
由于现代科学技术的发展提高计算机的运算速度和通信 容量。从这个意义来说，电子计算机正面临光计算机的挑 战，换句话说，光信息处理与光通信急速发展的原因是由 于光波本身物理本质的优越性。
电子计算机高速化有以下三个方面限制 1)量子力学限制 2)热力学限制 3)电子线路技术的限制 4)电子通信容量的限制
它以信息光学为基础，用付里叶分析的方法研究光学成 像和光学变换的理论和技术；实现图像的改善和增强，图 像识别，图像的几何畸变与光度的规整和纠正，光信息的 编码、存储和成图技术，三维图象显示和记录，仿生视觉 系统，以及电、声等非光信号的光信息处理等等。 C.光纤通信
用纤维光缆代替金属电缆，实现传输量大、防干扰性好、 保密性强，耗电少的新型通信线路，将是近年迅猛发展的 一个新领域。
目前认为，发挥光学与电子光学的优势，弥补两者的不 是从长远的意义来说，发展光-电子式混合式计算机是值得 研究的重要方向。
对光学信息处理的理解性定义：
从光衍射的惠更斯-菲涅耳原理可知，光学系统的成像过 程就是二次付里叶变换的过程，它是光电信息处理的基本 着眼点。用付里叶分折的观点，可以把任何二维图象看成 各种空间频率的正弦光栅迭加的结果。同时，又可把光学 系统成像特性归结为对不同空间频率正弦光栅的成像特性， 即光学系统的空间频率响应。
光学信息处理及其应用的研究
光学信息处理及其应用的研究光学信息处理（Optical Information Processing）是指将光学技术应用于信息处理领域中的一种方法。
它通过光学信号的特殊性质，将信息信号转化为光学信号，并利用光学特有的宽带、并行、非接触性等优势进行信息处理，具有大容量、高速度、低功耗的特点。
光学信息处理技术被广泛应用于多个领域，如图像处理、光学通信、计算机、军事、安全、医学、环境监测等。
其中，在图像处理领域，光学信息处理技术在数字图像处理、模拟图像处理、医学图像处理、视频处理等方面都起着极为重要的作用。
数字图像处理中，光学信息处理技术主要应用于实时处理、数字化后要求高精度处理的图像数据。
通常涉及到数字图像的滤波、增强、分析、编码、存储、传输等各个环节，而光学信息处理可以提供更加高效、快速、准确的处理手段。
例如，利用空间光调制器（Spatial Light Modulator）和光学透镜（Optical Lens）等光学元件，可以快速对数字图像进行滤波、展开、噪声去除等操作。
模拟图像处理中，光学信息处理技术应用较广泛的是光学模拟图像的生成和光学加密领域。
光学模拟图像通过实现图像的空间域转移和光学加、减、乘、除等数学操作，实现构建仿真图像的目的。
光学加密则是利用光学元件对图像进行复杂光学的加密操作，以保护图像的隐私性和安全性。
在医学领域，基于光学信息处理技术的医学图像处理已成为非常热门的研究方向。
例如，光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography，OCT）技术就是利用光学信息处理技术对人体组织进行非接触式三维成像。
该技术已经广泛应用于眼科、皮肤科、牙科等临床医疗领域，取得了丰硕的成果。
除了上述领域，光学信息处理技术还可以被应用于环境监测、文化遗产保护、高速公路监控等多个领域。
例如，光学图像识别技术可以实现机场安检、道路卡口、港口安全检查等方面的自动检测和识别，提高了安全监管水平。
中科大信息光学习题解答
傅里叶变换透镜 率关系 h f 。
频谱面上能够获得有线性特征的位置与空间频
普通透镜和傅里叶透镜对平行光输入在后焦面上光点的位置差
y ' ftgu f sin u 1 3 fu 称频谱畸变。 2
普通透镜只有在 u 很小时才符合傅里叶变换透镜的要求。 要专门设 计消除球差和慧差，适当保留畸变以抵消频谱畸变。
H (, )
P( x, y) P( x d , y d )dxdy
i i
P( x, y)dxdy
由自相关性质（p16） ，如果
r ( x, y )
R ff ( x, y ) R ff (0,0)
f
(α x,β γ ) f (α ,β )dα dβ
5. 在 4F 系统中,输入物面的透过率为
t t 0 t1 cos 2 f 0 x ,
以单色平行光垂直照明, =0.63m,
f’=200mm, f0 =400lp/mm, t0=0.6, t1 =0.3,
问频谱面上衍射图案的主要特征: 几个衍射斑? 衍射斑沿什么方向分 布? 各级衍射斑对应的衍射角 sin =? 各级衍射中心强度与零级衍 射斑之比. （1）在不加滤波器的情况下,求输出图象光强分布. （2）如用黑纸作空间滤波器挡住零级斑,求输出图象光强分布. （3）如用黑纸挡掉+1 级斑,求输出图象光强分布. 6. 在图示 4F 系统中, <1>被处理物面最大尺寸和最高空间频率为多大?(设频谱面与物面同 尺寸) <2>付里叶变换镜头的焦距和通光直径为多大? <3>欲将光栅常数 0.1mm 的二维光栅处理成一维光栅。给出空间滤波 器的形状和尺寸。 <4>说明针孔滤波器作用并计算其大小。
光学信息处理技术
光学信息处理技术光学信息处理技术是一种基于光学的信息处理方式，它利用光的干涉、衍射、偏振等特性，实现对信息的获取、转换、加工和存储等操作。
这种技术具有高速度、高精度、高可靠性等优点，因此在现代通信、传感、生物医学等领域得到了广泛应用。
一、光学信息处理技术的基本原理光学信息处理技术主要基于两个基本原理：干涉和衍射。
干涉是指两个或多个光波叠加时，光强分布发生改变的现象。
通过控制干涉的相干性，可以实现信息的叠加、增强或抵消等操作。
衍射是指光波遇到障碍物时产生的空间频率变化现象。
通过控制衍射的图案，可以实现信息的滤波、变换等操作。
二、光学信息处理技术的应用1、光学计算：光学计算利用光的干涉和衍射原理，可以实现高速数学运算和数据处理。
例如，利用光学干涉仪可以实现傅里叶变换等复杂计算。
2、光学传感：光学传感利用光的干涉和偏振原理，可以实现高灵敏度的传感和测量。
例如，利用光学传感技术可以实现生物分子和环境参数的检测。
3、光学通信：光学通信利用光的相干性和偏振原理，可以实现高速、大容量的数据传输。
例如，利用光学通信技术可以实现城域网和长途通信。
4、光学存储：光学存储利用光的干涉和衍射原理，可以实现高密度、高速度的信息存储。
例如，利用光学存储技术可以实现光盘、蓝光等存储介质。
三、光学信息处理技术的未来趋势随着科技的不断发展，光学信息处理技术也在不断创新和进步。
未来，光学信息处理技术将朝着以下几个方向发展：1、高速度、大容量：随着数据量的不断增加，对光学信息处理技术的速度和容量要求也越来越高。
未来的光学信息处理技术将更加注重提高处理速度和扩大存储容量。
2、微型化、集成化：随着微纳加工技术的不断发展，未来的光学信息处理技术将更加注重微型化和集成化。
例如，利用微纳加工技术可以实现光学器件的集成和封装，提高系统的可靠性和稳定性。
3、智能化、自动化：未来的光学信息处理技术将更加注重智能化和自动化。
例如，利用人工智能技术可以实现光学系统的自适应和优化，提高系统的智能化水平。
光学信息处理技术研究
光学信息处理技术研究光学信息处理技术是指利用光学原理和技术，对信息进行加工和处理的一系列技术。
目前，在信息处理领域，光学信息处理技术已经取得了一些重要的成果，特别是在图像处理、光存储等方面具有广泛的应用。
一、光学信息处理技术的基本原理光学信息处理技术是基于光学干涉、光学计算、光学谱学、光学阵列等原理，将信息通过光信号转换成光学信号进行处理。
光学信息处理技术所采用的是光波的特有性质，如相位、幅度、偏振、频谱、衍射等，对信息进行处理。
光学信息处理技术的主要特点是处理速度快、容易实现并行处理、信息处理效率高、处理精度高、存储容量大、数据量大等。
二、光学信息处理技术的应用领域1、图像处理光学信息处理技术在图像处理领域中的应用非常广泛，如数字图像的重建、增强、压缩、加密解密等。
利用光学信号的并行处理性质，可以将图像处理速度提高数千倍，大大提高了图像处理的效率。
2、光存储光学存储与磁盘存储、半导体存储等相比，具有存储密度高、存储速度快、存储容量大、易于读取等优点。
光存储技术主要包括两种：一种是利用热致变色介质进行的存储，如光盘、光盘阵列等；另一种是利用互相关存储的技术，如反射式空间光调制、内共振干涉和光吸收等。
3、光学传感器光学传感器是一种基于光学原理的传感器，其主要功能是将待测物理量转换成光学信号，并通过光学信号的处理，实现对物理量的测量、控制和检测。
光学传感器通常具有快速响应、灵敏度高、精度高、环境适应性好等优点，在工业、环境、医疗等领域具有广泛的应用。
三、光学信息处理技术的发展趋势1、数字光学信息处理技术将逐渐取代模拟光学信息处理技术。
随着数字信息处理技术的发展和计算机技术的进步，数字光学信息处理技术将逐渐替代模拟光学信息处理技术，使系统的可靠性、精度和性价比得到大幅提高。
2、光子晶体、量子点、超材料等新型材料的出现，将进一步推动光学信息处理技术的发展。
这些新型材料在光学波导、光学调制、光学探测等方面，具有广泛的应用前景，将推动光学信息处理技术的发展。
相干光学信息处理 - 副本
S( , ) S( , ) exp(j ( , ))
则由定义，匹配滤波器函数可以表示成
H ( , ) S( , ) exp( j ( , ))
信号经过匹配滤波器后变为 S ( , )
2
这个量完全是实数,
这意味着滤波器完全抵消了入射波前s的全部相位弯曲,于 是透射场是一个振幅加权但相位均匀的平面波前 , 这一平 面波前继续向前传播 , 在输出平面上产生信号的自相关光 斑.
相关运算可用卷积表示为
s( x , y )★ f ( x , y ) s* ( x, y ) f ( x对应于相乘运算 ,若要
对s (x,y)和f(x,y)进行卷积运算,可先用全息方法制作s(x,y)的 频谱函数S(,),然后把f(x,y)作为4f系统的输入函数,把S (,), 作 为 滤 波 函 数 H(,), 在 频 谱 面 上 的 复 振 幅 分 布 为 H(,)F(,),输出面上的分布则为
实现图像相减的方法很多，仅介绍两种： (1)频域光栅滤波; (2)全息照相法。
7.1.1 采用正余弦光栅滤波器实现相减的方法
y1 相干光
f f f f L1
y2,v
L2
y3 g(x3,y3) y1 x1
f(x1,y1)
H(u,v)
f ( x1 , y1 ) f A ( x1 b, y1 ) f B ( x1 b, y1 )
W f Wh
W f 2Wh
2b 2W f 3Wh
3 b W f Wh 2
W f Wh
参考光倾角
Wf f
3 Wh 2f
三、图像识别
图像识别是指检测和判断图像中是否包含某一特定信
息的图像 . 例如 : 从许多指纹中鉴别有无某人的指纹 ; 从许 多文字中找出所需的文字:在病理照片中识别出癌变细胞 等等.采用匹配滤波器进行相关检测,是图像识别的一种重 要手段.
相干光学信息处理
(9.2.9)
iv) 在象面上，光场为：
g xi , yi F
1
x0 y0 f 0 x0 , y0 comb comb f x0 , y 0 a b
(9.1.1)
式中 a、b分别表示网点沿xo,yo方向的间距。
ii) 在频谱面上的频谱为：
x0 y0 F0 f x , f y F comb comb f x0 , y0 a b
(9.1.2)
iii) 在频谱面上放置一低通滤波器 H ( f x , f y ) ，只让中 心 (m=n=0)的 F ( f x , f y ) 通过，即
F0 f x , f y H f x , f y f x , f y F f x , f y
(9.2.3)
------------- 获图像相减 特点 ：（ 1 ）光路，原理简单 （ 2 ）调节困难，（精确重合难）
二、利用光栅滤波实现图像相加减 A. 光路
图9.2.2 用光栅实现图象相加减
图中：A、B两图离轴的距离为 b f0 f f --- 透镜焦距 f0 --- 光栅空间频率
(9.2.5)
B．数学分析 i）物光场
f x0 , y0 f A x0 b, y0 f B x0 b, y0
(9.2.6)
ii）谱：
F fx , f y F
光学信息处理实验报告
实验十 透镜的FT 性质及常用函数与图形的光学频谱分析一、实验目的:1. 了解透镜对入射波前的相位调制原理2. 加深对透镜复振幅传递函数透过率物理意义的认识(参见实验十一实验原理）3. 应用光学频谱分析系统观察常见图形的傅里叶（FT ）频谱，加深空间频率域的概念二、实验原理:理论基础：波动方程、复振幅、光学传递函数透镜由于本身厚度变化，使得入射光在通过透镜时,各处走过的光程不同，即所受时间延迟不同，因而具有位相调制能力，下图为简化分析，假设任意点入射的光线在透镜中的传播距离等于该点沿光轴方向透镜的厚度，并忽略光强损失，即通过透镜的光波振幅分布不变，仅产生大小正比于透镜各点厚度的位相变化，透镜传递函数记为： t(x,y)=exp[j Φ（x,y)] （1）Φ(x,y ）=kL(x ，y)L （x ，y ）：表示光程MNL （x,y ）=nD （x,y ）+[D 0-D(x ，y ）] （2）D 0：透镜中心厚度。
D ：透镜厚度。
n ：透镜折射率。
可见只要知道透镜厚度函数D （x ，y ）可得出其位相调制，在球面透镜傍轴区域，用抛物面近似球面，可得到球面透镜的厚度函数：()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-=212201121,R R y x D y x D （3) R 1，R 2:构成透镜的两个球面的曲率半径。
因此有()()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--•=2122011211R R y x n jk exp jknD exp y ,x t （4） 引入焦距f ，其定义式为()⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=211111R R n f 代入（4）得: ()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=2202y x f k j exp jknD exp y ,x t此即透镜位相调制的表达式.第一项位相因子仅表示透镜对于入射光波的常量位相延迟，不影响位相的空间分布，即波面形状。
第二项起调制作用的因子，它表明光波通过透镜时的位相延迟与该点到透镜中心的距离平方成正比。
光学信息处理
光学信息处理【摘要】：光学信息处理，是对光学图像或光波的振幅分布作进一步的处理的技术。
由于光的衍射,图像的夫琅和费衍射分布,即图像的空间频谱分布与图像的空间分布规律不同,这使得在频谱面上对其进行处理可获得一些特殊的图像处理效果。
实验中以傅里叶光学为基本原理，利用光学信息处理的方法，观察了空间滤波现象，利用空间滤波器进行方向滤波，利用两个正交光栅验证卷积定理，利用复合光栅观察光学微分现象，利用4f系统进行θ调制，从而对光学信息处理加深认识，了解其基本思想。
【关键词】：傅里叶光学、空间频谱、方向滤波、卷积定理、光学微分一、前言傅里叶光学是指把数学中的傅里叶分析方法用于波动光学，把通讯理论中关于时间、时域、时间调制、频率、频谱等概念相应地改为空间、空域、空间调制、空间频率、空间频谱，并用傅里叶变换的观点来描述和处理波动光学中光波的传播、干涉、衍射等。
傅里叶变换已经成为光信息处理的极为重要的工具。
光学信息处理就是对光学图像或光波的振幅分布作进一步的处理。
近代光学信息处理具有容量大，速度快，设备简单，可以处理二维图像信息等许多优点，是一门既古老又年青的迅速发展的学科。
在信息光学中常用傅里叶变换来表达和处理光的成像过程。
设在物屏X-Y平面上光场的复振幅分布为g (x，y) ，根据傅里叶变换特性，可以将这样一个空间分布展开成一系列二维基元函数的线性叠加，即，式中fx、fy为x、y方向的空间频率，即单位长度内振幅起伏的次数，G (fx，fy)表示原函数g (x，y)中相应于空间频率为fx、fy的基元函数的权重，亦即各种空间频率的成分占多大的比例，也称为光场（optical field）g (x，y)的空间频谱。
G (fx、fy)可由g (x，y)的傅里叶变换求得，g(x，y)与G (fx，fy)是一对傅里叶变换式，G (fx，fy)称为g(x，y)的傅里叶的变换，g(x，y)是G (fx，fy)的逆变换，它们分别描述了光场的空间分布及光场的频率分布，这两种描述是等效的。
现代光学信息处理技术导论
现代光学信息处理技术导论光学信息处理，听起来高大上的名词，其实就是我们在日常生活中可能会遇到的一些酷炫科技的一部分。
比如说，你拍照用的相机，或者在电视上看到的高清影像，甚至是用来扫描文件的那些机器。
这些都跟光学信息处理有关系，简单来说，就是利用光的特性来传递、处理信息。
咱们先说说光学是啥子玩意儿。
光学就是研究光怎么走、怎么反射、怎么折射的学科。
你看，阳光照在窗子上，然后就出现了光影，那就是光的折射。
再比如，你戴眼镜时，眼镜把光聚焦到你的眼睛上，这就是光的折射和聚焦。
信息处理嘛，说白了就是把一堆数据变成我们能看懂的东西。
比如说，你发了一条消息，对方收到了，那信息就传达成功了。
但有时候信息太多了，处理起来很费劲，这时候就需要光学信息处理技术出马了，它可以帮助把复杂的信息用光的形式传输、处理，省时省力。
光学信息处理技术有很多种应用。
比如，医学上的光学成像，就能让医生看清楚你身体里面的情况，这对诊断疾病非常有帮助。
再比如，你去超市刷卡付钱，背后就有光学信息处理在帮忙确认交易。
现在的高清电视，看起来那么清晰，也离不开光学信息处理技术的支持。
有意思的是，光学信息处理还可以用在安全领域。
比如，你在电脑上输入密码，有些技术能用光的方式来加密信息，确保你的数据安全。
这不，光学信息处理就像一把大锁，把你的隐私信息给保护起来了。
不过，光学信息处理也有它的难题和挑战。
比如，光在传输过程中会受到很多干扰，要想保证信息准确无误传达，就得花费不少心思。
光学设备本身的精密度和稳定性要求高，要想让它们长时间可靠运行，也是个技术活儿。
现代光学信息处理技术虽然看起来高深莫测，其实贴近生活，无处不在。
它不仅让我们的生活更便利，还在许多领域发挥着关键作用。
所以啊，虽然我们可能不经意间就在用它，但理解它的原理和应用，能让我们对这个世界多一份好奇和理解。
光学信息处理技术
8）A.marechel用空间滤波的方法来消除图片的网点，抽出 轮廓，改变图象的对比。 60年代激光问世 9)1962年利思（E.Leith）和乌帕特尼克斯（J.Upatniks） 利用空间载波的概念，拍摄和重现了高质量的全息图。 10）1964年范德拉格特（A.Vandor-Lugt）用复数空间滤波 的概念，全息空间滤波器作了字符识别实验，使光学 信息处理进入一个广泛的应用阶段。
第二章 线性系统分析
主要内容 1.几个常用函数 2. δ函数 3.傅立叶变换 4.卷积和相关
3.1几个常用函数 1.矩形函数（Rectangle function） 1.
x − x0 Arect ( ) ={ a
x − x0 1 ≤ A a 2 0 其他
光学上常常用矩形函数表示狭缝、矩孔的透过率。它与 某函数相乘时，可限制函数自变量的范围，起到截取的作 用，故又常称为“门函数”。
七．课程学习要求达到目的 1. 学习要求，掌握物理光学，应用光学，光学测量知识， 同时要掌握一定的数学知识。 2. 理解透镜的位相调制作用和付里叶变换性质。 ① 掌握付里叶分析和线性系统的基本理论，常用函数，δ 函数及其付里叶变换，卷积和相关的基本概念。 ② 理解透镜的位相调制作用和付里叶变换性质。 ③ 掌握相干传递函数和光学传递函数的基本概念，用其对 光学成像系统进行频谱分析。 ④ 掌握光学信息处理和空间滤波的概念及其基本原理，能 对相干光、非相干光及白光的信息处理进行分析和应用。
五．光信息处理发现的历史 原始的光信息处理处理方法可以追溯到著名的佛科刀 口检验与辉纹法，他都是以弱衍射效应为基础，从可见的 光场中提取必要的信息。 1）1873年E.Abbe对显微镜成像的探讨，阐明了光学系统分 辨率与物面空间频谱的联系。 2）1906年Porter实现了空间滤波的实验。 1）-2）公认为相干光处理系统的先驱 3）1927年Michelson说明了再现记录的衍射图样叠加重要 的位相信息后成像的过程。
光学信息处理技术在科学研究中的现状与前景
光学信息处理技术在科学研究中的现状与前景光学信息处理技术是指利用光学方法对信息进行采集、处理、传输的技术，包括光学成像、传感、同步、识别、量化、解码等多个方面。
近年来，随着人们对信息处理需求的日益提高，光学信息处理技术也得到了快速发展，并在科学研究中廣泛应用。
本文旨在探讨光学信息处理技术在科学研究中的现状与前景。
一、光学成像技术的应用光学成像技术是光学信息处理技术的重要组成部分。
它主要利用相机、望远镜、显微镜、激光雷达、红外探测器、光学显微镜等器具对光学信号进行采集，然后通过数据处理和图像算法将信号转化为图像信息。
光学成像技术适用于多个领域，如生命科学、医学、地球科学、无损检测等。
在生命科学中，可借助光学成像技术对细胞、分子进行观测。
例如，利用显微荧光成像技术，可以对细胞结构、分子定位、生物过程等进行非损伤性探测。
这项技术被广泛应用于研究细胞分裂、信号转导、癌细胞增殖等生物过程，为与药物研发、生物基因工程等领域提供了重要的依据。
在医学领域，光学成像技术被广泛应用于影像诊断与治疗。
例如，利用内窥镜的光学成像技术对人体内进行探测，可查询扫描的结果，从而了解病变情况。
利用光学成像技术，还可以进行光动力疗法，对癌细胞、病毒、细菌等进行有选择性、非损坏性的标靶杀灭。
在地球科学中，光学成像技术可用于地图制作，量测地表形态、物质构成、土地覆盖度等，为社会提供必要的地理空间信息。
二、光学传感技术的应用光学传感技术是光学信息处理技术的另一个重要组成部分，它主要是通过对物质吸收、散射、反射、折射等现象进行感测和分析，提取有关物质或信息的性质和特征，进而实现物性测量和物理环境探测的目的。
在工业生产中，光学传感技术被广泛应用于高精度测量、无损检测等方面。
例如，光学相干层析成像技术可用于探测机械零件表面缺陷、检测橡胶、塑料等材料内部结构和成分分布情况。
在环境监测领域，光学传感技术可用于对气体和水体等物质进行监测。
例如，通过使用光学吸收谱技术，可对大气中的各种气体进行感测和诊断，实现对气体的定性、定量、低浓度探测等，为环境污染发现和管理提供相关信息。
光学信息处理
实验简介光学信息处理是用光学的方法实现对输入信息的各种变换或处理。
光学信息处理是近年来发展起来的一门新兴学科,它以全息术、光学传递函数和激光技术为基础。
透镜的傅里叶变换效应是光学信息处理的理论核心。
与其他形式的信息处理技术相比，光学信息处理具有高度并行性和大容量的特点。
这一学科发展很快，现在已经成为信息科学的一个重要分支，在许多领域进入了实用阶段。
光学信息处理的内容十分丰富。
本实验介绍两个基本的光学信息处理实验：图像相减和图像识别。
实验原理⏹原理图●原理图如下：上图为典型的光学信息处理系统示意图，S为对激光进行扩束的短焦距透镜，L0为使扩束后的激光束变为平行光的准直透镜。
（x1，y1）为物平面，L1为第一个傅里叶变换透镜，它从物面发出的衍射光并在后焦面（x，h）上形成物体的频谱。
（x，h）上可以放上各种空间滤波器以完成光学信息处理的任务。
L2为第二个傅里叶变换透镜，它的作用是对经处理后的物的频谱在进行一次傅里叶变换（相当于一次逆傅里叶变换只是坐标反转了）。
这样就可以得到经特殊处理的图像。
实验重点⏹相干光信息处理系统的主要特点。
⏹实验的技巧：光路调整和制作全息滤波器等。
实验难点⏹光信息处理实验对于光学元件、光路调整和环境要求很高，实验中必须非常细心。
在非实时的光学信息处理实验中，用全息法制作滤波器要用原位显影的方法。
自测题⏹相干光信息处理系统与非相干光信息处理系统的主要区别是什么？答案：照明光源不同。
相干光信息处理系统使用激光等单色性很好的光源，非相干光信息处理系统使用白光光源。
相干光信息处理系统处理的是光信号的复振幅，相干光信息处理系统处理的是光信号的强度。
⏹散斑图像相减实验中滤波用的狭缝的宽度如何计算？答案：狭缝的宽度杨氏条纹的暗纹宽度。
而暗纹的宽度，，为两次曝光时图像移动量。
⏹衍射光栅法是不是实时的光学信息处理系统？如果光学系统可以通过的图像的最大尺寸为Ｄ，则它可以对多大的图像进行相减？对这样的两个图进行相减时，要制作的正弦光栅的周期的大小？答案：是，Ｄ／２，设两个图案的中心距离为ｂ＜Ｄ／２，则正弦光栅的周期。