非相干成像过程的相干分解
物理光学知识点总结
电磁波模型
• 1.空间周期性、时间周期性 • 2.定态光波 • 3.相位、振幅、相速度、电矢矢量量（光矢矢量量）、波矢矢、波
面面、波前、波前函数（波函数）、光程差与相位差、 复振幅、光通量量、光强 • 4.波前函数的表达式：余弦式、复振幅式 • 不不同表达式对于相位超前或滞后的描述不不同 • 5.平面面波、球面面波 • 6.傍轴条件、远场条件 • 7.光的偏振态：5种
• 1.根据波列列传播的路路径求出光程，可得到波前（即接收屏 幕）上的波前函数的相位
• 2.根据光程差确定干干涉相⻓长或干干涉相消的条件，这一一方方法 适用用于光源位置确定的情况
• 3.根据相位差确定干干涉相⻓长或干干涉相消的条件，这一一方方法 适用用于平面面波的情况
• 4.对于有反射的情形，要考虑是否存在半波损失 • 5.针对具体的干干涉装置，有不不同的相位差或光程差表达式
叠加原理理的基本物理理结果
• 1.两列列定态相干干光波的叠加
∫ •
I=1 τ
τ 0
A2dt
=
A12
2.相干干叠加的干干涉项
+
A22 + 2 A1A2 cos Δϕ
2A1 A2 cos Δϕ
• 3.非非相干干叠加
• 正交电矢矢量量的叠加
• 两列列不不同频率单色色光的叠加：光学拍
• 非非单色色光的叠加：波包，群速度
近轴条件下成像的基本关系
• 1.符号约定 • 2.物距、像距、焦距、焦平面面、光焦度 • 3.单个ns折ʹʹ +射ns =球nʹ面r−面n的= Φ物象关sfʹʹ 系+ sf（= 1高高斯公式） • 4.薄透镜的sf物ʹʹ + 象sf =关1 系（xx高ʹ 高=斯ffyʹ公ʹ 式ns、ʹ 牛牛顿公式yʹ） sʹ • 5.横向放大大率 折射面面、透镜 y = − nʹs 反射镜 y = − s • 6.共轭光线：同一一条物方方像方方光线
非相干散射
－－－－－－－－－－－－－
12
国外：
• 德国U Ehrke , 评估旋压成形的晶片的沾污情况
• 意大利L Bonnizzoni ,以粉末悬浮液的全反射X射线荧光谱分析 为基础、鉴定古代陶瓷 • 匈牙利 A Auita ,应用同步辐射－全反射X射线荧光谱技术、分析 与航空港有关的气溶胶中的痕量元素 • 巴西S Moreira , 研究树木物种作为环境污染的生物指示剂 • 德国M Mages ,斑马鱼(一种有似斑马条纹的胎生观赏鱼)的鱼蛋 受 V、Zn与Cd污
2019/6/3
－－－－－－－－－－－－－
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地质和矿产 • 阿西金矿床流体成矿的元素地球化学界面及X荧光测 量识别 • 地质物料中30多个主次痕量元素快速测定
2019/6/3
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考古和首饰
• 古青铜钱币中铅铜锡的测定 • 珍贵邮票的快速鉴定 • 银首饰Ag的分析
2019/6/3
能有效地用于测定膜的厚度(10层)和组成（几十种 元素）。
⑨ 能在250μ m或3mm范围内进行定位分析，面扫描 成像分析；具有在低倍率定性、定量分析（带标样）物 质成分。
2019/6/3
－－－－－－－－－－－－－
6
2)缺点：
① 由于X射线荧光光谱分析是一种相对的比 较分析，定量分析需要标样对比，而且标样的组 分与被测样的组分要差不多。
I=A i Z V2
(6—5)
式中A为比例常数，i为电子束的电流强度，Z为靶元素 （阳极材料）的原子序数，V为电子的加速电压，I与 它们成正比。
b. 短波限仅与加速电压有关，与电流和靶材无关。 要得到高能量的X射线光子只有通过增加加速电压来实 现。
18-成像系统5-相干照明与非相干照明的比较
衍射受限系统的非相干传递函数
调制传递函数（ 调制传递函数（MTF） ）
一般为复函数, (fx, fy)一般为复函数 可写为 一般为复函数 (fx, fy) = m(fx, fy)exp[jφ(fx, fy)] (
的模) 其中 m(fx, fy)(即OTF的模 称为调制传递函数 ( 即 的模 称为调制传递函数MTF （Modulation Transfer Function） ） 相应地, 称为相位传递函数。 相应地 φ(fx, fy)称为相位传递函数。 称为相位传递函数
[
]
衍射受限系统的非相干传递函数
调制传递函数（ 调制传递函数（MTF） ）
~ 2 m ∴ I i ( xi ) = ∫ h ( x ) dx + e j 2πf 0 xi H c ★ H c + C.C. 2 −∞
+∞
+∞
[
]
HC★HC一般是复函数
H C★ C = H C H C • e jφ H ★
光栅
+∞
（无限窄的单缝∥y0轴的阵列，周期 = 0.01mm）求像的强度分布 无限窄的单缝∥ 轴的阵列，周期d ）求像的强度分布. 思路: 首先求出物(几何像 强度的频谱,并确定系统的 几何像)强度的频谱 并确定系统的OTF与 思路 首先求出物 几何像 强度的频谱 并确定系统的 与 的值→ 截止频率→在通频带内对于每个物频谱分量求出OTF的值→ 的值 截止频率→在通频带内对于每个物频谱分量求出 求出像频谱→ 求出像频谱→综合出像强度 单位强度的平面波垂直照明.几何光学理想像分布 解: (1) M=1, 单位强度的平面波垂直照明 几何光学理想像分布 等于物体的强度透过率. 等于物体的强度透过率 Ig(x0)=∑δ(x0-nd) (2) 输入的归一化频谱 输入的归一化频谱:
光学合成孔径成像技术简介
光学合成孔径成像技术简介 机械电子工程 201028013919088 李 鹏一.光学合成孔径成像的研究意义高分辨率目标成像对航天遥感和军事应用有着重要意义,根据波动光学理论,传统光学成像系统角分辨率为[1]：1.22/D θλ=分辨率受波长和光学系统口径的限制。
对于一定的工作波段,若要提高系统的角分辨率，则只能增大系统口径。
而在实际应用中很多因素限制了系统孔径的增大。
高分辨率成像需要长焦距、大口径光学系统，但其成本高、材料制备困难、制造技术难度大，这些因素制约着大口径光学系统的发展。
于上世纪70年代提出的多孔径成像技术为提高分辨率提供了新的方法。
如何用小口径系统来达到单个大望远镜的分辨本领，就是多孔径成像的目的。
与传统的光学系统相比，多孔径成像技术具有如下特征和优点[2]：①降低了光学元件的加工制造难度；②光学元件体积小，重量轻，系统可以设计成为折叠式，有利于减小发射体积和重量，节约发射费用；③系统设计和组装灵活多变，特别适用于各种空间光学系统。
为了提高成像系统的分辨率，光学多孔径成像技术从无到有，逐步发展壮大，可以肯定地说，随着技术的发展，多孔径成像技术将被应用到更多的成像领域。
二. 光学合成孔径成像原理1.光学成像原理分类[3]光学成像原理可分为三大类，一类是几何光学、像差理论成像原理，通常的光学系统设计按此理论基础进行的；一类是衍射成像原理，它以波动光学的衍射理论为基础，结合通信理论中线性系统的方法，把成像系统视为空不变的线性系统，成像系统的特性用相干传递函数(相干照明)或光学传递函数(非相干照明)来描述，衍射成像原理在像质定量评价和成像系统分辨率的研究以及实现高分辨率成像等方面起了重要的作用；另一类成像理论是干涉成像原理，它认为成像过程本质上是干涉过程，像面上任何一点的光扰动必然是出瞳上各点光扰动贡献的叠加，干涉成像原理以光场的部分相干性为基点。
这是实践中普遍存在的光场，部分相干性的成像特性有着不可忽视的影响。
非相干光处理ppt课件
衍射受限系统的OTF等于光瞳函数(即出射光瞳函数,简 称光瞳函数)的归一化自相关函数，即
H( ,)
P(di , di)
P(di , di)
P(u, v) 2 dudv
10.3.3
32
H( ,)
P(di , di)
P(di , di)
P(u, v) 2 dudv
10.3.3
由(10.3.3)式可知,根据系统所需的OTF设计光瞳函数,
但是多年的实践表明,相干处理系统的突出问题 是相干噪声严重,导致对系统元件提出较高要求,而 非相干处理系统由于其装置简单,又没有相干噪声, 因而再度受到广泛的重视.
2
10.1 相干与非相干光学处理
1O.1.1 相干与非相干光学处理的比较
我们把一张透明图像片作为一个线性系统的输 入,当用相干光照明它时,图片上每一点的复振幅
I t1( x, y)t2 ( x, y)dxdy
(10.2.1)
t1( x, y)
t2(x, y)
上图是实现这一运算的系统.透镜L2将tl以相等大小成像在t2上,而 透镜L3将透过t2的一个缩小像投射到探测器上.若使其中一张透 明片匀速运动,并把测量的光电流响应作为时间的函数,就可以实
现tl和t2的一维卷积.例如,让透明片t2按反射的几何位置放入,使 得(10.2.1)式变成
均在其输出面上产生相应的复振幅输出.整个输
出图像是这些复振幅的线性叠加,即
U(x, y) Ui(x, y)
i
3
U(x, y) Ui(x, y)
i
也就是合成复振幅满足复振幅叠加原则.然而人
眼、感光胶片或其它接收器可感知的是光强,即合
成振幅绝对值的平方
5.6__相干成像和非相干成像的比较 PPT课件
相干光照明下，
像的强度为
Ii U g h~ 2
像强度的频谱为 Gi , Gg , H , Gg , H ,
瞳是半径为a 的圆形孔径，并且 di a 2di
b
b
。d i
为出瞳到像面的距离， 为照明光波波长，请问对
该物体成像，采用相干光和非相干光照明，哪一种方
式更好？
t1x
x
分析：首先，该系统的出瞳是圆孔.
相干光照明时， 截止频率为
c
a
di
a
因为题目给出了条件：di a 2di
（相干光照明） （非相干光照明）
备注
截止 频率
像强 度的 频谱 两点 分辨
c
l
2d i
oc
2c
l
di
能否就此判断“非相 干成像比相干成像的 效果好”呢？
Ii xi , yi Ui xi , yi 2
U g xi , yi h~xi , yi 2 Ii xi , yi Ig xi , yi hI xi , yi
b
b
所以得到
1 2
c
1 b
c
（1）
接着，将物函数分解为余弦函数的线性组合，即将其展 开成傅立叶级数，得
tix
cos 2
x b
4
1 2
1 cos 4
13
x b
1 cos 6
傅里叶光学金典试题及答案和重要知识点总结
因位置不同而引起的位相色散
x , y
z z
菲涅耳衍射可视为函数
U
0
(
x0
,
y0 ) exp[
j
k 2z
( x0 2
y
0
2
)]
的傅里叶变换在处的值
（3）频域（角谱）表达式： A(u,v) A0 (u,v)exp( jkz)exp[ jz(u2 v2 )]
A(u, v) A0 , • H , H(u,v) exp( jkz)exp[ jz(u2 v2 )] A(u, v) 衍射场角谱 A0 , 孔径后角谱
3、脉冲响应是孔径的傅里叶变换或夫朗和费衍射图样，中心在（-Mx0, -My0）点。 8. 衍射受限系统, 阿贝成像理论；
所谓衍射受限 是指仅仅考虑系统的衍射限制， 不考虑系统的几何像差。
在衍射受限系统中，光的衍射仅受到系统孔径光阑尺寸的限制，因此在考察衍射受限系统时，实际上主要考察
孔径光阑的衍射作用。如果入（出）射光瞳无限大，则光的衍射不受系统的限制，点物应该成理想的点像。然而，
δ 函数的性质：①偶函数性质： （- x) （x) ②坐标缩放性质： (ax) 1 (x)
a
③筛选性质： f (x) (x x0 )dx f (x0 )
④乘积性质： f x• x x0 f x0 • x x0
⑤卷积性质： f x x f x
f x x x0 f x x0
成像过程包含了两次衍射过程：由物面到后焦面，物体衍射光波分解为各种频率的角谱分量，即不同方向传播
的平面波分量，在后焦面上得到物体的频谱。这是一次傅里叶变换过程。由后焦面到像面，各角谱分量又合成为
像，这是一次傅里叶变换逆过程。
9. 相干成像系统的点扩展函数, 相干传递函数； 相干照明系统中，脉冲响应是点物产生的衍射斑的振幅分布。
光学测试技术-第6章-光学系统成像性能评测1
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2
§6.1 成像性能评测的基本理论
一、像质评价研究方法
成像光学系统可以看作是一个信息传递或信息转换系统：
PSF(u, v) h(u, v) / h(u, v)dudv
其傅里叶变换即为光学系统的传递函数:
OTF(r,s) PSF(u, v)exp[i2 (ru sv)]dudv
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§6.1 成像性能评测的基本理论
定义了光学系统的传递函数后，可以把成像过程在频率域中表 达为：
把物方信息按一定的要求传递或转换至像方。在传递或转换过 程中，伴随着信息的变化及附加的背景或其它衍生信息，因此 输出像与输入物之间仅存在相似性，不存在完全的一致性。
输入物信息
光学成像系统
输出像信息
利用等效于电学与通信系统的方法，一个光学或光电系统 可以被描述成是一个时间/空间滤波器。对于静态的成像光学系 统，通常可以用一个等效的空间滤波器来描述。对于成像系统， 最关心的是其物与像的辐照度分布一致性，以及光度或辐射度 性能和色度性能等三个基本问题。
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§6.1 成像性能评测的基本理论
4、复合系统的成像关系
对于由光学系统和光电传感器共同构成的复杂光电成像系统， 可以把整个成像系统视为若干子系统，成像特性既要考虑初始目 标的形状、漫反射特征、景深及光谱成份，也要考虑传输特性、 成像特性、光电传感器的光谱响应特征、噪声、各单元器件的响 应一致性、动态范围等，对完全相干耦合成像，可按光线追击和 光波传播衍射理论，做瞳函数的振幅连乘和波差代数叠加：
光学传递函数及像质评价实验
实验十一 光学传递函数测量及像质评价实验光学成像系统是信息（结构、灰度、色彩）传递系统，从物面到像面，输出图像的质量取决于光学系统的传递特性。
在频域中分析光学系统的成像质量时，可以把光学成像系统看成是一个低通空间滤波器，将输入信息分解成各种空间频率分量。
通过考察这些空间频率分量在通过系统的传递过程中丢失、衰减、相位移动等变化，也就是研究系统的空间频率传递特性即光学传递函数（OTF ，Optical Transfer Function ），来获取成像的空间频谱特性。
光学传递函数的性质主要体现在：它定量反映了光学系统的孔径、光谱成分以及像差大小所引起的综合效果；用它来讨论光学系统时，其可靠性依赖于光学系统对线性和空间不变性的满足程度；用它来分析讨论物像之间的关系时，不受试验物形式的限制；可以用各个不同方位的一维光学传递函数来分析处理光学系统，简化了二维处理；它可以根据设计结果进行计算，也能对已制成的光学系统进行测量。
可见，光学传递函数表征光学系统对物体或图像中不同频率的信息成分的传递特征，可用于光学系统成像质量的评价。
本实验利用非相干面光源、光栅、透镜、CCD （Charge-coupled Device ，电荷耦合元件）图像传感器、数据采集和处理系统，测出光学成像系统的光学传递函数曲线图，并对成像质量作出评价。
一、实验目的1．了解光学传递函数及其测量方法。
2．掌握传递函数测量和像质评价的近似方法。
3．熟悉抽样、平均和统计算法。
二、实验仪器面光源、凸透镜、CCD 图像传感器、数据采集及处理系统、计算机、导轨（滑块）、调节支座（支架）、干版架、可调节光阑。
三、实验原理1. 光学传递函数一个确定的物分布可看成许多个δ函数的线性组合，每个δ函数在像面上均有对应的脉冲响应。
如果是非相干照明，则物面上任意两个脉冲都是非相干的，它们的脉冲响应在像面上也是非相干叠加，也就是强度叠加。
假设非相干成像系统是强度的线性系统，成像空域不变，则该系统物像关系满足以下卷积积分：000000ˆˆˆˆˆˆ(,)(,)(,)(,)(,)i i i I i i g i i I i i I x y K I xy h x x y y dx dy K I x y h x y ∞∞-∞-∞=--=⊗⎰⎰（1）式中(,)g i i I x y 是物体000(,)I x y 理想像的强度分布，(,)i i i I x y 是物体000(,)I x y 通过衍射受限系统后成像的强度分布，(,)I i i h x y 是强度脉冲响应，为点物产生的像斑的强度分布。
14相干传递与非相干传递函数
显然，不同方位上的截止频率不相同，在 x, y 轴方向上，系统 的截止频率 f a d i 。系统的最大截止频率在与 x 轴成 45°角方向上
相干传递函数计算问题举例
如图表示两个相干成像系统，所用透镜的焦距都相同。单透镜系统中 光阑直径为 D ，双透镜系统为了获得相同的截止频率，光阑直径 a 应等于多大（相对于 D 写出关系式）？
非相干照明的特点
非相干照明时物面上各点的振幅和相位随时间变化的方式是彼此 独立、统计无关的。 虽然物面上每一点通过系统后仍可得到一个对应的复振幅分布， 但由于物面的照明是非相干的，应该先由这些复振幅分布分别求 出对应的强度分布，然后将这些强度分布叠加（非相干叠加）而 得到像面强度分布。 在传播时光的非相干叠加对于强度是线性的，因此非相干成像系 统是强度的线性系统。 在等晕区光学系统成像是空不变的，故非相干成像系统是强度的 线性空不变系统。
系统的本征函数:余弦函数
物强度分布、像的强度分布与强度点扩散函数是非负实函数,余 弦函数是这种系统的本征函数 即强度余弦分量在通过系统后仍为同频率的余弦输出，其对比度 和相位的变化决定于系统传递函数的模和辐角。 OTF唯一的影响是改变这些基元的对比度和相对相位。 一个余弦输入的光强分布 I g ( ~ ,~ ) a bcos[ π( f x ~ f y ~ ) φ g ( f x , f y )] x y x y 通过非相干光学系统成像后得到的输出光强分布为
h ( x ,y ) exp[ j π(
I i i I i i
f x xi f y y i )] dxi dyi
i i
h ( x ,y ) dx dy
非相干成像系统的光学传递函数
归一化频谱也满足公式 A f x , f y AI f x , f y H f x , f y
非相干光学信息处理
输入的二维物体 大量点源的连续分布输 出的复振幅是所有点源对应的h(x,y)的叠加． 输入物体的复振幅分布为 f (x,y)
输出像的复振幅分布为 g(,) = f(,) * h(,), 在频域中的表达式为 G(u,v) = F(u,v)H(u,v) 输出的光强分布为 | g(,) |2
第2页/共82页
3.1 杨氏干涉仪和空间相干性
干涉仪是产生光波干涉的仪器或装置，仅仅 相干光才能产生干涉效应，因此干涉仪是研究光 的干涉性的恰当的设备。常见的杨氏干涉仪是由 双狭缝或双孔构成的。
图3.1 同轴点光源杨氏干涉仪 光源相干性：如果在屏上能得到相干的条纹的话，
就说照明小孔的光波是相干的。 第3页/共82页
即|f|2 和|g|2 的相关．因而当f 与g 全同时相关峰出
现 在 (-b,0) 处 ， 也 就 是 相 干 光 处 理 器 的 相 关 峰 位
置．
第14页/共82页
然而在非相干情形下联合傅里叶变换
器(JTC，参见节4.8)不起作用．联合傅里
叶变换器实际上相当于杨氏干涉仪，而且
两个小孔(或两个狭缝)
第17页/共82页
3.6 傅里叶变换光谱仪
考虑屏上的一个点，
图
称为观察点．该点的相位
迈
差取决于两光路的光程差
克
p．由图3.5 有
耳 孙
p=2(b–a)
干
相干叠加的光强度为
涉
I(p, )=S()[1+cos(2p/c)]
仪
式中S()是产生干涉前的光强，称初始光强．S()
表征了光波中的频率成分含量，正是我们感兴趣的
信息光学复习重要知识点
1.常用的非初等函数：矩形函数、Sinc函数、三角形函数、符号函数、阶跃函数、圆柱函数。
2.δ函数的定义：a.类似普通函数定义b.序列极限形式定义c.广义函数形式定义δ函数的性质：a.筛选性质 b.坐标缩放性质 c.可分离变量性d.与普通函数乘积性质4.卷积，性质：线性性质、交换律、平移不变性、结合律、坐标缩放性质5.互相关，两个函数f(x,y）和g(x,y)的互相关定义为含参变量的无穷积分6.惠更斯-菲涅尔原理：光场中任意给定曲面上的诸面元可以看作是子波源，如果这些子波源是相干的，则在波继续传播的空间上任意一点处的光振动都可看作是子波源各自发出的子波在该点相干叠加的结果。
7.基尔霍夫理论：在空域中光的传播，把孔径平面上的光场看作点源的集合，观察平面上的场分布则等于他们所发出的带有不同权重的因子的球面子波的相干叠加。
8.角谱理论：孔径平面和观察平面上的光场分布都可以分别看成是许多不同方向传播的单色平面波分量的线性组合。
9.点扩散函数：面元的光振动为单位脉冲即δ函数时，这个像场分布函数叫做~。
10.菲涅尔衍射成立的充分条件：传递函数：11.泰伯效应：当用单色平面波垂直照明一个具有周期性透过率函数的图片时，发现在该透明片后的某些距离上出现该周期函数的现象，这种不用透镜就可以对周期物体成像的现象称为~。
12.夫琅禾费衍射：13.衍射受限系统：不考虑系统的几何像差，仅仅考虑系统的衍射限制。
14.单色信号的复表示：去掉实信号的负频成分，加倍实信号的正频成分。
多色信号的复表示：16.如果两点处的光扰动相同，两点间的互相干函数将变成自相干函数。
18.光学全息：利用干涉原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，使物光波前的全部信息都储存在记录介质中，做记录的干涉条纹图样被称为“全息图”，当用光波照射全息图时，由于衍射原理能能重现出原始物光波，从而形成与原物体逼真的三维像，这个波前记录和重现的过程成为~19.+1级波（虚像），-1级波（实像），±1级波（赝像）20.从物光与参考光的位置是否同轴考虑：同轴全息、离轴全息。
[物理]光学成像系统的传递函数
![[物理]光学成像系统的传递函数](https://img.taocdn.com/s3/m/5abec103caaedd3383c4d39f.png)
像方：以理想像点为中心的会聚球面波，它照明出射光瞳的
有限孔径。在像平面（照明光波的会聚平面）产生以
理想像点为中心的出瞳孔径的夫琅和费衍射花样。
点扩散函数为
h (x 0 ,y 0 ;x i,y i) K P (x ,y )e x j2 p d i[x i( M 0 )x x (y i M 0 )y ] d y x
如果光瞳足够大，P (di~ x0,di~ y)1过渡到几何光学的理想成像：
d h ( x i ~ x 0 , y i ~ y 0 ) K 2 d i 2 ( x i ~ x 0 , y i ~ y 0 )~x
x
di
,~y
y
di
§3.2 相干照明衍射受限系统的成像规律
照明光源的相干性问题: 物理图像
几何光学像 或理想像
U g ( ~ x , ~ y) ~ h ( x i ~ x ,yi ~ y) d ~ x d ~ y ~
U g(xi,yi)h(xi,yi)
物理意义：衍射受限成像系统可看成线性空不变系统。
物通过衍射受限系统后的像分布是理想像和点扩散函数的卷积。
像的强度分布为: Ii(xi,yi)Ui(xi,yi)
P (x,y)ex pjk d xii d x0 0 x d yii d y0 0 y dxdy
成像透镜的横向放大率
M di d0
ex jp 2k d0(x0 2y0 2) ex jp 2k d0 xi2 M 2 yi2 也可略去
d (x0-x0’, y0 -y0’)
沿光波传播方向，逐面计算后面三
个特定平面上的场分布。可最终导
出一个点源的输入输出关系。
利用菲涅耳公式，透镜前表面:
d d l( x 0 U ',y 0 '; x ,y ) e jj d x 0 0 k ) p d ( x 0 ( x 0 ,y 0 y 0 ) e j x ( k x x p 0 ) 2 2 d 0 ( y y 0 ) 2 d 0 d 0 x
sar数据相干分解和非相干分解
SAR数据相干分解和非相干分解SAR (合成孔径雷达) 是一项通过微波辐射来获取地表信息的遥感技术。
SAR 数据相干分解和非相干分解是SAR数据处理中的重要步骤，可以帮助我们更好地理解地表特征，从而在农业、林业、城市规划等领域提供更精确的信息。
1. SAR 数据相干分解的原理和方法SAR 数据相干分解是指将SAR图像中的信息分解为散射机制的不同部分，从而更好地识别和理解地物。
相干分解技术通常包括极化散射矩阵分解、保极化分解和极化协方差矩阵分解等方法。
其中，极化散射矩阵分解是一种常用的方法，通过将极化散射矩阵分解为不同的散射机制成分，来提取地物的信息。
保极化分解则是将极化散射矩阵分解为二类保极化散射矩阵，可以更清晰地反映地物的特征。
极化协方差矩阵分解是通过分解极化协方差矩阵来获取地物的极化特征。
2. SAR 数据非相干分解的原理和方法SAR 数据的非相干分解是指将SAR图像中的信息分解为散射机制的非相干成分，主要有极化协方差矩阵的非相干分解和极化干涉分解两种方法。
极化协方差矩阵的非相干分解是通过将极化协方差矩阵分解为非相干矩阵和相位矩阵，从而提取出地物的非相干信息。
极化干涉分解是通过分解极化干涉矩阵来获取地物的非相干特征。
这些非相干分解方法可以帮助我们更好地理解SAR图像中地物的散射特性和相位信息。
3. SAR 数据相干分解和非相干分解的应用SAR 数据相干分解和非相干分解在农业、林业、城市规划等领域有着广泛的应用。
在农业领域，可以利用相干分解技术来识别不同植被类型，监测作物生长情况；在林业领域，可以利用非相干分解技术来识别不同类型的森林覆盖；在城市规划中，可以利用相干分解来识别建筑物和其他人造结构。
相干分解和非相干分解技术的应用，为我们提供了更准确、更全面的地表信息，有助于更好地进行资源管理和环境监测。
总结：SAR 数据相干分解和非相干分解是SAR数据处理中的重要步骤，可以帮助我们更好地理解地表特征，从而在农业、林业、城市规划等领域提供更精确的信息。
信息光学选择判断题
判断题(画√或×,每题1分)1、全息技术分为两个过程,第一个过程是利用干涉原理将物光波前以干涉条纹的形式记录下来,再用光波照射全息图,可以再现原始物光波。
()2、同轴全息是在记录物体的全息图时,参考光和物光波来自同轴方向,光照射全息图的透射光波中包含四项,都在同一方向无法分离。
()3、离轴全息消除了同轴全息图孪生像的相互干扰,离轴全息图在记录过程中,参考光和信号光不在同一方向。
()4、当记录介质相对于物体位于远场,引入参考光记录物体的夫琅和费衍射图样,得到物体的夫琅和费全息图。
()5、光学信息处理是指采用光学方法实现对输入信息的各种交换或处理,来抑制噪声、检出信号或复原失真的图像。
()6、当物放在透镜前焦面时,可用参考光和物光波干涉,记录物光波的付里叶全息图。
( )7、衍射分为远场衍射和近场衍射。
()8、用光学信息处理系统可以实现图像的振幅和位相滤波,图像相关,图像卷积,图像相加和相减运算及微分,边缘检测,消模糊等光学运算及光学图像处理。
()9、图像识别是指检测和判断图像中是否包含有某一特定的信息,例如大量指纹档案中检查出罪犯的指纹;在病理照片中识别出癌变细胞;在军事侦查照片中检出特定目标,及文字识别等。
() 10、匹配滤波器是在频域内对带检信号进行位相补偿,可以用来测量物体或图像尺寸,形状的变化,例如螺钉小零件的尺寸误差分类,测试金属疲劳试验中测试试件的微小变形。
() 1、空间相干照明条件下物体上每一点光的振幅和位相尽管都随时间做无规变化,但所有点随时间变化的方式都是相同的,各物点在象面上的脉冲响应也以同一方式随时间作无规变化,总的光场按光强叠加(√)2、同轴全息是在记录物体的全息图时,参考光和物光波来自同轴方向,光照射全息图的透射光波中包含四项,因为都在同一方向而无法分离。
(√)3、全息技术分为两个过程,第一个过程是利用干涉原理将物光波前以干涉条纹的形式记录下来,再用光波照射全息图,可以再现原始物光波。
信息光学复习提纲
信息光学复习提纲 （自编）第一章 二维线性系统1．空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？ 2．空间频率分量的定义及表达式？3．平面波的表达式和球面波的表达式？对于单色光波。
时间量 空间量 22v T πωπ== 22K f ππλ== 时间角频率 空间角频率其中：v ----时间频率 其中：f ---空间频率T----时间周期 λ-----空间周期物理意义： ① 当090,,<γβα时0,,>z y x f f f ， 表示k 沿正方向传播； 当090,,>γβα时0,,<z y x f f f ， 表示k沿负方向传播。
② 标量性， 当α↗时，αcos ↘→x f ↘→x d ↗； 当α↘时，αcos ↗→x f ↗→x d ↘。
③标量性与矢量性的联系 x x f d 1= λαcos =x f条纹密x d ↘→x f ↗→α↘→θ↗条纹疏x d ↗→x f ↘→α↗→θ↘ 可见 ：条纹越密（x d 小），衍射角越大 条纹越疏（x d 大），衍射角越小2．空间频率概念光波的表示式为：(,,)0(,,,)(,,)j t j x y z x y z t x y z e e ωϕμμ-=⋅ 0(,,)jK r j t x y z e e ωμ-=⋅ (1.10.2)显然，光波是时间和空间的函数，具有时间周期性与空间周期性。
3．平面波的表达式 ① 单色平面波的公式 ()()()00,,,cos ,,j t jk r j tU x y z t t k r e e U x y z e ωωμωμ-⋅-=-⋅=⋅= 式中复振幅为：()0,,jk r U x y z e μ⋅=()[]γβαμcos cos cos ex p 0z y x jk ++=令 c z y x =++γβαcos cos cos 可见：等相面是一些平行平面 ②任一平面上的平面波表示式()()()101,,exp cos exp cos cos U x y z jkz jk x y μγαβ=+⎡⎤⎣⎦(()exp exp cos cos 0jkz jk x y μαβ⎡⎤=+⎣⎦ ()[]βαcos cos ex p 0y x jk U +=(1.10.36)令 c y x =+βαcos cos 可见，等位线是一些平行线③用空间频率表示的平面波公式 λαcos 1==x x T f ，1cos y y f T βλ==，1cos z z f T γλ== ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=z y x j z y x U λγλβλαπμcos cos cos 2exp ,,0 ()()[]z f y f x f j z y x U z y x ++=πμ2ex p ,,0 4、球面波的表达式 ⑴ 单色球面波的复振幅 发散波：(k 与γ一致) ()()0,,,,,jkr j t j t a U x y z t e e U x y z e r ωω--==式中： ()0,,jkr a U x y z e r = (1.10.5) 会聚波：(k 与γ 反向)()()0,,,,,jk r j t j t aU x y z t e e U x y z e r ωω-⋅--==式中： ()0,,jkr a U x y z e r-= (1.10.6)r ⑵ 球面波光场中任一平面上的复振幅分布 设球面波中心与坐标原点重合，则y x ,平面上的复振幅为 ()01,,jkr aU x y z e r=220121exp 12a x y jkz r z ⎡⎤⎛⎫+=+⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ ()⎪⎫ ⎛+⋅≈220exp exp y x jk jkz a4．相干照明下物函数复振幅的表示式及物理意义？5．非相干照明下物光强分布的表示式及物理意义？1、 相干照明设()y x f ,为一物函数的复振幅，其傅氏变换对为 ()()(),exp 2x y x y F f f f x y j f x f y dxdyπ∞-∞⎡⎤=-+⎣⎦⎰⎰ ()()(),,exp 2xyxyxyf x y F f f j f x f y d f dfπ∞-∞⎡⎤=+⎣⎦⎰⎰可见：物函数()y x f ,可以看作由无数振幅不同方向不同的平面波相干迭加而成。
相干成像和非相干成像的比较
相干成像和非相干成像的比较1.成像系统的一般分析方法1.1普遍模型由几个共轴透镜构成的系统，一般光学成像系统看作是由入射光瞳、出射光瞳边端的黑箱 。
1.2衍射受限成像系统（1）黑箱边端性质是将投射到入瞳上的发散球面波变换成出射光瞳上的会聚球面波 。
（2）衍射效应发生物入瞳，出瞳像的传播中衍射效应由入瞳孔径有限引起，或来自于出曈。
（3）成像系统没有几何像差（理想成像系统）1.3求系统的脉冲响应函数概念：成像系统的作用是将由任何一个物点（x0，y0）发出的发散球面波变换成以理想像点（xi=Mx0, yi=My0 ）为中心的会聚球面波。
由于出曈对会聚球面波的限制作用，将在像面上得到以理想像点为中心的出曈的夫朗和费衍射图。
因此，物点通过系统后在像面上的复振幅分布是以理想像点为中心的夫朗和费衍射图。
dxdy y My y x Mx x d j y x p k y x y x h i i i i i ]})()[(2exp{),(),,,(0000-+--∙∙=⎰⎰∞∞-λπ结论：表征衍射受限成像系统的脉冲响应函数是出射光瞳的Fourier 变换。
2.衍射受限相干系统的频率响应－CTF2.1 CTF 的定义复振幅脉冲响应的傅里叶变换定义为相干传递函数表征了衍射受限相干成像系统在频域中的作用它决定于系统本身的物理结构 。
2.2相干成像系统由复振幅脉冲响应h 是以理想像点为中心的出射光瞳的FT),(),(),(),(),(~~~)~,~()~,~(~),(])(2exp[),(~),(000000y x g y x y x i i i g i i g i i i i i i i i y i x i i y x f f G f f H f f G y x U y x h y d x d y x U y y x x h y x U dy dx y f x f j y x h f f H ⋅=*=--=+-=⎰⎰⎰⎰∞∞-∞∞-π),(y x f f H )~,~()}}~,~({{)},(~{),(y d x d p y d x d p y x h f f H ii i i i i y x λλλλ--===F F F 的物理意义)~,~(),(y d x d p f f H i i y x λλ=。
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Ｖｏ １ ． ３ ７ Ｎｏ ． ６
第３ ７卷 第 ６期
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ２ １ ６ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ７
非相 干 成 像过 程 的相 干 分 解
张 明辉
（ 安徽大学 物理与材料科学学 院， 光电信息 获取 与控制教育部重点实验室 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ６ ０ １ ）
ｌｕ ｆ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ．
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２ ０ １ ３年 １ １月
安徽大学学报 （ 自然科学版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
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涉 及 光 场 起 伏 的 一 些新 物理 现 象 的研 究 ， 具有启发意义。 关键词 ： 成像 ； 非相干 ； 相干 ； 瞬 间强 度 ； 仪器响应 ； 时 问 积 分 中 图分 类 号 ： ０ ４ ３ ６ ． １ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ — ２ １ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ 一 ｏ ０ ３ ６ — ０ ６
摘
要： 成像器件在记录像的过程 中总是对光场趋 于瞬间的强度进行积分． 受 当前仪器 响应速度的限制 ， 人 们
观察到的只是积分后的结果 ， 而对参与积分各个阶段的情形并无 见识 ． 通过数值模拟 ， 提供一个与常识 自洽的 物理 图像 ： 非相干光照 明时 ， 成像结果 为瞬间相干照 明成像的强度在仪器响应时间内的平 均值 ． 该文工作对于