光信息处理概述PPT课件
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《光学信息处理技术》课件
光学信息处理技术在理论和实践 中得到了广泛研究和应用。
光学信息处理技术的发展 趋势
光学信息处理技术将更加智能化、 高效化和便捷化，推动科技进步 和应用创新。
结语
通过本课程，我们总结了光学信息处理技术的基本原理和应用，并展望了未 来光学信息处理技术的发展可能性。
快速傅里叶变换是一种高效计算傅里叶变换的算法，可用于图像频谱分析和滤波。
数字图像处理技术
1 像素图像处理方法
像素图像处理方法以像素为基本处理单元，包括增强、滤波和分割等处理操作。
2 处理方法
数字图像处理方法包括变换、编码和压缩等技术，可用于图像编辑和图像信号分析。
3 区域处理方法
区域处理方法将图像分成不同区域，进行分割、特征提取和对象识别等操作。
光学信息处理技术广泛应用于图像处理、光学光学信息处理技术具有高速、高精度和免疫干扰等优点，但对环境光和噪声敏感。
基本光学信息处理技术
光学显微镜
光学显微镜是一种基于光学原理 的图像放大装置，可观察细小物 体及其结构。
光学干涉仪
光学衍射仪
光学干涉仪是一种利用干涉现象 测量物体形状和表面特性的仪器。
《光学信息处理技术》 PPT课件
本课程介绍了光学信息处理技术的基本原理和应用。通过本课程，你将了解 到光学信息处理技术的概述、基本方法、图像计算方法、数字图像处理技术、 光学识别技术以及其发展前景。
光学信息处理技术概述
定义
光学信息处理技术涉及使用光学原理和技术处理和传输信息的一系列方法和技术。
应用领域
光学衍射仪利用光的衍射现象处 理和分析光的信息，包括干涉、 衍射和散射。
光学信息处理的图像计算方法
1
赫尔曼-默里变换
非相干光处理ppt课件
31
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
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
《光学信息处理技术》PPT课件
频谱面上的光场分布与物的结构密切相关，原点附近分布着物的低
频信息；离原点较远处，分布着物的较高的频率分量。
7
§7-1 空间滤波基本原理
二、阿贝—波特（Abbe—Porter）实验（1906）
相干单色平行光照明
实验装置
物平面 细丝网格状物 （正交光栅）
频谱面 放置滤波器
改变物的 频谱结构
像面 观察到各种 不同的像
T ( fx ) = ℱ [ t ( x1 ) ] 它的傅里叶变换—栅状物的夫琅和费衍射图样:
aB d
s
incBfx
sinc
a d
sincB
fx
1 d
sinc
a d
sincB
fx
1 d
......
零级谱
正、负一级谱
高级频谱
强度呈现为一系列亮点，每个
亮点是一个sinc2函数
幅值受单缝衍射限制，包络
带通滤波器：
用于选择某些频谱分量通过，阻挡另一些分量 例：正交光栅上污点的清除
滤波后可在像面 上得到去除了污 点的正交光栅
29
§7-3 空间滤波应用
例: 疵点检查——方向滤波器
印刷电路掩膜的 频谱沿轴分布， 疵点的频谱比较 分散。
此滤波器可提取 出疵点的信息
在输出面上得到 疵点的图像
30
§7-3 空间滤波应用
滤波器：放置在频 谱面中心的孔，仅 让0级谱通过
综合出的像：
仅有边框，不 出现条纹结构
零频分量是一个直流分量，它只代表像的本底
12
原物
通过的频谱 综合出的图像
阻挡零频分量，在一定条件下可使像的衬度发生反转 13
原物
通过的频谱 综合出的图像
近代光信息处理第3章非相干光学信息处理
第2节 把相干光源(激光)换成非相干光源(钨丝灯)，傅里
第3节 叶平面上的傅里叶变换图像就消失了，这一情形
第4节
与杨氏干涉仪类似．这是否意味着我们不能实现 空间滤波? 答案是否定的。
第5节
设想在傅氏平面上设置一小窗口滤波器H(u)，
第6节 系统的CTF=H(u)，而OTF则是CTF的自相关.
第7节
第8节
第3节 非相干光的情形．相干Vander Lugt 相关器的输出
第4节 中，相关项为（参见节4.3(14)式）
第5节
c(,) = ∞-∞ f(x,y) g[x-(-b),y-] dxdy
第6节 强度分布为
第7节 第8节
| c(,) |2 = | ∞-∞ f(x,y) g[x-(-b),y-] dxdy |2
第8节 第9节
在相干光处理系统中，我们总是假定空间相干 宽度大于光学系统的横向特征尺度；
在非相干光处理系统中，我们总是假定空间相 干宽度为零；
而在部分相干光处理系统中，假定空间相干宽
度大于零，并小于系统的特征尺度。
第3章
7
目 录 2019/11/24 第1节
3.2 非相干像的形成 光学信息处理
第9节
第3章 图3.3 滤波平面上的实窗口函数生成的CTF及OTF13
CTF是高通滤波器， 从 u =a 到 u = a+b， 但MTF仍是低通滤波器，从u = -b 到 u = b 与a无关
由一组无规则分布的小孔构成的孔径的作用相当
于低通滤波器．这样一个滤波器的截止频率可以由针 孔的直径导出，相当于 b．
光学信息处理
第1节
然而在非相干情形下联合傅里叶变换
第2节 器(JTC，参见节4.8)不起作用．联合傅里
光学信息处理
线扩散函数 Li (xi )
Li(xi) 21aexp2xa22
Li
(xi
)
1rectxi d d
Li(xi) 21qexp2qx2i2
(f)ex 2 p2[2 o m 2f2]
线响应RL(x)的一维傅里叶变换等于系统传递函数沿fx 轴的截面分布
相干光处理的缺点：
1、相干噪声大
2、输入和输出设备的通用性问题
光学滤波系统——双透镜系统
输入面
频谱面
输出面
优点：频域大小、物像倍率可调
缺点：频谱面相位弯 曲
光学滤波系统——三透镜系统
输入面
频谱面
输出面
优点：高频损失小 缺点：。。。。。。
光学相关系统
光学相关系统
光电混合系统
相干光学反馈系统
优点： 1、方便产生复值滤波器
2、扩大动态范围
相干光学反馈系统
2
2
2
第六章 光学图像和信号处理
2
73
感谢您的聆听与 观看
共同学习相互提高
用相干系统实现的基本运算
实
加减运算
现
加
减
运
算
的
马
赫
干
涉
仪
在 P上光振动的复振幅分布为
P (x ,y ) P 1 (x ,y ) P 2 (x ,y )e j
P (x ,y ) P 1 (x ,y ) P 2 (x ,y )
当 2n 时
P (x ,y ) P 1 (x ,y ) P 2 (x ,y )
55
问题：
一、单色光照明，画出频谱面上图样分布，在以下情况下：
1、输入面上无输入图像，无正弦光栅； 2、输入面上无输入图像，有正弦光栅； 3、输入面上有输入图像，无正弦光栅； 4、输入面上有输入图像，有正弦光栅； 二、白光照明，。。。。。。？
理学波光光信息处理概述
心滴一小滴厚h 的液体，
放到频谱面上引起 0 级相移： 2 π nh
25
U~物(x, y) A~t (x, y) Aei（x, y）
A1
i
1 2
2!
i 3
3!
0级
经相位板后，0级相移了 ，其它变化不大。
U~像（x,
y）
A
e i
i
1 2
2!
i 3
3!
A （ei 1） ei（x, y）
信息光学也称为变换光学或付里叶光学， 它的基本概念起源于19世纪后期。20世纪60年 代激光问世后，迅速发展为一门新的光学学科。
基本思想：用频谱的语言分析物面的信息， 用改变频谱的手段来处理信息。
物 面
空间 频谱 分析 系统
空 间 频 谱
频谱 处理 系统
处理 后的 物像
1
一. 空间频率：单位长度内空间分布重复的次数
从卫星照片中检测军事目标 从文件中检测某个字 从细胞中检测癌细胞 进行航空测量 光学侦破（指纹识别）
19
例如指纹识别：
x
Σ x
Σx
x
反过来
平面波 指 纹
P1
带有指纹信 带有指纹信 指
息的衍射波 息的会聚波 纹
L1
频谱面
L2 P2
亮 •点
平面波 x Σx Σx
参照指纹
x* 待查指纹
平面波
出现亮点 即被识别 若 x* = x 或 x*与 x 相关
4
对
fx
sin
k d
的讨论：
（1）物是一系列不同的空间频率信息的集合，
一定的 对应一定的 fx ，也对应一定的 k 。
（2）物上不变的部分d ，即 fx= 0， = 0。
光学信息处理技术
光学光谱分析
利用光学信息处理技术对物质成分、结构、含量等方面进行光谱分 析，提供快速、准确的分析结果。
光学仪器中的应用
光学显微镜
01
通过光学信息处理技术提高显微镜的成像质量和分辨率，应用
于生物学、医学、材料科学等领域。
光学望远镜
02
利用光学信息处理技术对天体进行观测和分析，推动天文学的
发展。
光学干涉仪
光学信息处理技术
汇报人： 202X-01-04
目录
• 光学信息处理技术概述 • 光学信息处理技术的基本原理 • 光学信息处理技术的主要方法 • 光学信息处理技术的实际应用 • 光学信息处理技术的未来展望 • 光学信息处理技术的挑战与解决方
案
01 光学信息处理技术概述
定义与特点
定义
光学信息处理技术是指利用光学 原理和光学器件对信息进行获取 、传输、处理、存储和显示的技 术。
特点
高速度、高精度、大容量、并行 处理、非接触、非破坏性等。
光学信息处理技术的发展历程
01
19世纪
光学显微镜和望远镜的发明，奠定了光学信息处理的基 础。
02
20世纪
全息摄影技术的出现，实现了三维信息的存储与再现。
03
21世纪
光子晶体、光子计算机等新型光学器件的出现，推动了 光学信息处理技术的发展。
光的干涉与衍射
光的干涉
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，光波的振幅会 因相位差而发生变化，产生明暗相间的干涉现象。干涉现象 在光学信息处理中可用于实现图像增强、图像恢复等功能。
光的衍射
光波在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物的边缘继续 传播的现象。衍射现象在光学信息处理中可用于实现光束控 制、光束合成等功能。
利用光学信息处理技术对物质成分、结构、含量等方面进行光谱分 析，提供快速、准确的分析结果。
光学仪器中的应用
光学显微镜
01
通过光学信息处理技术提高显微镜的成像质量和分辨率，应用
于生物学、医学、材料科学等领域。
光学望远镜
02
利用光学信息处理技术对天体进行观测和分析，推动天文学的
发展。
光学干涉仪
光学信息处理技术
汇报人： 202X-01-04
目录
• 光学信息处理技术概述 • 光学信息处理技术的基本原理 • 光学信息处理技术的主要方法 • 光学信息处理技术的实际应用 • 光学信息处理技术的未来展望 • 光学信息处理技术的挑战与解决方
案
01 光学信息处理技术概述
定义与特点
定义
光学信息处理技术是指利用光学 原理和光学器件对信息进行获取 、传输、处理、存储和显示的技 术。
特点
高速度、高精度、大容量、并行 处理、非接触、非破坏性等。
光学信息处理技术的发展历程
01
19世纪
光学显微镜和望远镜的发明，奠定了光学信息处理的基 础。
02
20世纪
全息摄影技术的出现，实现了三维信息的存储与再现。
03
21世纪
光子晶体、光子计算机等新型光学器件的出现，推动了 光学信息处理技术的发展。
光的干涉与衍射
光的干涉
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，光波的振幅会 因相位差而发生变化，产生明暗相间的干涉现象。干涉现象 在光学信息处理中可用于实现图像增强、图像恢复等功能。
光的衍射
光波在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物的边缘继续 传播的现象。衍射现象在光学信息处理中可用于实现光束控 制、光束合成等功能。
信息光学课件
电磁场与麦克斯韦方程
电磁场的基本概念
电磁场是由电场和磁场组成的， 它们之间存在相互作用。
麦克斯韦方程
描述了电磁场变化的四个基本方程 ，包括电场的散射方程、磁场的散 射方程、电场的波动方程和磁场的 波动方程。
电磁场的能量守恒
电磁场在空间中传播时，其能量不 会消失也不会凭空产生，即电磁场 的能量守恒。
将光学传感技术应用于物联网领域，实现智能化 、远程化和自动化的监测和控制。
3
光学传感器的集成与小型化
通过集成和优化光学器件，实现光学传感器的微 型化和便携化，满足不同应用场景的需求。
05 信息光学实验与实践教学 环节设计
实验内容与目标设定
实验内容
信息光学实验包括干涉、衍射、光学 信息处理等基本实验，以及一些综合 性和创新性实验。
信息光学课件
目录
CONTENTS
• 信息光学概述 • 信息光学基础理论 • 信息光学器件与系统 • 信息光学前沿技术与发展趋势 • 信息光学实验与实践教学环节设计 • 信息光学课程评价与总结反思环节设计
01 信息光学概述
信息光学定义与特点
信息光学定义
信息光学是一门研究光学信息的 获取、传输、处理、存储和显示 的科学。
傅里叶变换与信息光学
傅里叶变换
是一种将时域信号转换为频域信号的数学工具，常用于信号处理 和图像处理等领域。
信息光学的基本概念
信息光学是一门研究光波在空间和时间上传递、处理和存储信息的 科学。
信息光学的应用
信息光学在通信、生物医学成像、军事等领域有着广泛的应用，如 光纤通信、光学显微镜、光学雷达等。
03 信息光学器件与系统
光学器件分类与特点
主动光学器件
光信息处理概述
方法： 在物的频谱面F上放一个高通滤波器 （玻璃片中心镀个不透明的斑）， 挡掉0级和低频
成分， 从而突出轮廓亮度 —— 形成亮的镶边。
F
扩束
P1
L
大 头 针
P2
亮 边
高频滤波和轮廓突出
轮廓突出前
轮廓突出后
光学去污
带污点的网格
信号叠加
叠加信号频谱
滤波后频谱
逆变换后信号
给了数学上的付氏变换的运算提 付氏分析， 供了一个新技术 — 光学计算术。 一个透镜就是一个光学模拟计算机。 光学模拟计算机的优点：
1）能直接处理连续函数，不需要抽样离散化… 2）能直接处理二元函数 f (x , y)。 3）是并行输入，光束交叉可独立传播。 4）速度快，不受电路时间常数 RC 的限制。 5）装置简单，价格低。
由于透镜的孔径有限，使物光通过透镜后， 总是要丢掉较高频的信息。
对应于截 止频率 fc S 物点 +2 +1 0 1 2
S 像点
L F 丢失了高 频的信息
使用透镜会丢失高频信息，从另一角度说明， 改变频谱可改变物光的信息 — 空间滤波。
在频谱面上放置空间滤波器，可改造空间频谱。 F F F
2
平面波 出现亮点 即被识别 若 x* = x 或 x*与 x 相关
亮 点
Σ x 平面波 x 参照指纹
Σx
x* 待查指纹
调制实验的彩照
头发的 电子显 微镜黑 白照片
相应的 假彩色 照片可 显示一 些细节
调制
模糊图象处理（离焦模糊、运动模糊） 设：G (fx，fy) — 清楚图像的谱， G (fx，fy) — 模糊图象的谱。
《信息光学》课件
信息光学的发展历程
19世纪末至20世纪初
光学显微镜和望远镜等光学仪器的发明和应用，为信息光学的发展 奠定了基础。
20世纪中叶
随着激光技术的出现和发展，信息光学开始进入快速发展阶段。
20世纪末至今
随着计算机技术和光电子技术的不断进步，信息光学在通信、数据 存储、生物医学等领域得到了广泛应用。
信息光学的基本原理
02
信息光学的基本技术
光学全息技术
光学全息技术是一种利用光的干涉和衍射原理来记录和再现 三维物体的技术。通过将物体发出的光波与参考光波干涉， 将干涉图样记录在全息介质上，然后使用合适的照明光波进 行再现，即可得到物体的三维图像。
全息技术可以用于制作全息图、全息显示、全息干涉计量和 全息光学元件等。在科学研究、工业检测、医疗诊断和军事 领域等方面有广泛应用。
光学信息处理技术
光学信息处理技术是指利用光的干涉、衍射和折射等光学现象来进行信息处理的 技术。这种技术具有高速、大容量、并行处理等优点，可以用于图像处理、信号 处理、模式识别和计算机科学等领域。
常见的光学信息处理技术包括傅里叶变换光学、光学图像处理、光学计算和光学 神经网络等。
光学计算技术
光学计算技术是指利用光学方法来实现计算的技术。这种 技术利用了光的并行性和快速性，可以实现高速、高精度 和大容量的计算。
运行，为人工智能领域的发展提供新的动力。
信息光学在未来的应用前景
下一代光通信网络
随着5G、6G等通信技术的发展，信息光学将在构建下一代光通信 网络中发挥关键作用，实现超高速、超大规模的数据传输。
智能感知与物联网
光学传感器和光通信技术将在智能感知和物联网领域发挥重要作用 ，实现更高效、更智能的物联网应用。
《光电信息技术》课件
课件
以是光电信息技术PPT课件的大纲。通过分析光电传感器技术、光电器件、 光电信息处理技术、光电成像技术以及光电信应用与发展前景等方面，全面 介绍了光电信息技术的原理、应用、发展趋势等内容。
光电传感器技术
定义
光电传感器是一种利用物质对光的感应来检测物理量的传感器。
分类
光电传感器按响应方式可分为光导型、光电型和光敏型。
光电传感器的特性
高灵敏度、高速响应、长寿命、抗干扰能力强。
光电器件
光检测器件
用于将光信号转换成电信号的 器件，如光电二极管和光电开 关。
光发射器件
光放大器件
用于将电信号转换成光信号的 器件，如发光二极管和激光器。
用于增强光信号强度的器件， 如光纤放大器。
光电信息处理技术
1
光电信息处理的基础知识
光信号的传输、调制和解调，光电转换原理等。
2
光电信息处理的传统方法
如模拟光信号处理和数字光信号处理。
3
光电信息处理的新技术
如光子计算、光电存储等。
光电成像技术
CCD与CMOS成像器 件技术
介绍CCD和CMOS成像器件 的原理、特点和应用。
光电扫描成像技术
介绍光电扫描成像技术的原 理、应用和发展。
光学成像与计算机 数字处理技术
探讨光学成像与计算机数字 处理技术的结合与发展。
光电信息应用与发展前景
1 光电信息应用
广泛应用于通信、图像处理、生物医学等领域。
2 光电信息领域的未来发展趋势
人工智能与光电信息的结合，新材料的应用等。
总结
光电信息技术是一门发展迅速，应用广泛的技术领域。它在传感器技术、器 件技术、信息处理技术以及成像技术方面有着重要应用和前景。深入了解光 电信息技术的原理和应用，对推动科技进步和社会发展具有重要意义。
以是光电信息技术PPT课件的大纲。通过分析光电传感器技术、光电器件、 光电信息处理技术、光电成像技术以及光电信应用与发展前景等方面，全面 介绍了光电信息技术的原理、应用、发展趋势等内容。
光电传感器技术
定义
光电传感器是一种利用物质对光的感应来检测物理量的传感器。
分类
光电传感器按响应方式可分为光导型、光电型和光敏型。
光电传感器的特性
高灵敏度、高速响应、长寿命、抗干扰能力强。
光电器件
光检测器件
用于将光信号转换成电信号的 器件，如光电二极管和光电开 关。
光发射器件
光放大器件
用于将电信号转换成光信号的 器件，如发光二极管和激光器。
用于增强光信号强度的器件， 如光纤放大器。
光电信息处理技术
1
光电信息处理的基础知识
光信号的传输、调制和解调，光电转换原理等。
2
光电信息处理的传统方法
如模拟光信号处理和数字光信号处理。
3
光电信息处理的新技术
如光子计算、光电存储等。
光电成像技术
CCD与CMOS成像器 件技术
介绍CCD和CMOS成像器件 的原理、特点和应用。
光电扫描成像技术
介绍光电扫描成像技术的原 理、应用和发展。
光学成像与计算机 数字处理技术
探讨光学成像与计算机数字 处理技术的结合与发展。
光电信息应用与发展前景
1 光电信息应用
广泛应用于通信、图像处理、生物医学等领域。
2 光电信息领域的未来发展趋势
人工智能与光电信息的结合，新材料的应用等。
总结
光电信息技术是一门发展迅速，应用广泛的技术领域。它在传感器技术、器 件技术、信息处理技术以及成像技术方面有着重要应用和前景。深入了解光 电信息技术的原理和应用，对推动科技进步和社会发展具有重要意义。
《光电信息技术》PPT课件
20
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
目录
序 前言
第一章：光电信息技术物理基础
§1.1 理论基础 §1.1.1 半导体能带理论 §1.1.2 光电发射效应 §1.1.3 光电导效应 §1.1.4 光伏效应 §1.1.5 热释电效应
21
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
8
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
专家倡导的“863计划”受信息化、数字 化、网络化浪潮的推动，中国的光电信 息市场和产业也呈现出高速增长态势， 成为拉动整个国民经济增长的第一支柱 行业。1999年底全国范围内建成了“八 横八纵”的光缆网．武汉、广东和长春
等地提出了建设中国光谷的规划。
现代信息技术的发展，迫切需要培
划的
7
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
重点是光电子产业。据国家统计资料显 示，世纪具有代表意义的主导产业，第 一是光子产业，第二是信息通信产 业……”。 我国政府十分重视光电子技术和产 业的发展，已将它列入国民经济优先发 展的领域，把光电子产业列为国家重点 发展计划，继1986年3月王大恒等四位
8 ．试设计一个用于水下作业的光纤开关系统， 用双向可控硅控制用电器。请画出全部电子线 路图。
25
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
§4.2.2 光电遥控 §4.2.3 光纤开关 §4.3 光纤通信 §4.3.1 光纤通信原理及构成 §4.3.2 光纤通信系统 §4.3.3 光纤网络系统 §4.4 光纤传感器 §4.4.1 元件型光纤传感器 §4.4.2 传输型光纤传感器
13
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
目录
序 前言
第一章：光电信息技术物理基础
§1.1 理论基础 §1.1.1 半导体能带理论 §1.1.2 光电发射效应 §1.1.3 光电导效应 §1.1.4 光伏效应 §1.1.5 热释电效应
21
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8
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专家倡导的“863计划”受信息化、数字 化、网络化浪潮的推动，中国的光电信 息市场和产业也呈现出高速增长态势， 成为拉动整个国民经济增长的第一支柱 行业。1999年底全国范围内建成了“八 横八纵”的光缆网．武汉、广东和长春
等地提出了建设中国光谷的规划。
现代信息技术的发展，迫切需要培
划的
7
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重点是光电子产业。据国家统计资料显 示，世纪具有代表意义的主导产业，第 一是光子产业，第二是信息通信产 业……”。 我国政府十分重视光电子技术和产 业的发展，已将它列入国民经济优先发 展的领域，把光电子产业列为国家重点 发展计划，继1986年3月王大恒等四位
8 ．试设计一个用于水下作业的光纤开关系统， 用双向可控硅控制用电器。请画出全部电子线 路图。
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§4.2.2 光电遥控 §4.2.3 光纤开关 §4.3 光纤通信 §4.3.1 光纤通信原理及构成 §4.3.2 光纤通信系统 §4.3.3 光纤网络系统 §4.4 光纤传感器 §4.4.1 元件型光纤传感器 §4.4.2 传输型光纤传感器
13
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光电信息科学与工程介绍课件
中精度和作战效能。
03
光电对抗与隐身技术
运用光电干扰、欺骗和隐身等手段，降低敌方光电侦察和打击能力，提
高我方战场生存能力。
民用领域应用
光电检测与测量
利用光电传感器进行非 接触、高精度测量，广 泛应用于工业、医疗、 环保等领域。
光电显示与照明
通过发光器件和显示技 术，实现信息显示和照 明功能，应用于手机、 电视、照明灯具等产品 。
光电信息科学与工程介绍课件
目录
• 光电信息科学与工程概述 • 光电信息科学与工程基础知识 • 光电信息获取技术 • 光电信息传输技术 • 光电信息处理技术 • 光电信息应用领域及前景展望
01
光电信息科学与工程概述
学科定义与发展历程
学科定义
光电信息科学与工程是一门研究光与电子相互作用及其在信息获取、传输、处 理、存储和显示等方面应用的交叉学科。
电子线路基础
基本放大电路、振荡电路 、数字电路等电子线路的 工作原理和设计方法。
电子测量技术
电压、电流、功率等电子 测量技术的基本原理和常 用仪器。
信息处理基础知识
信号与系统
信号的定义、分类和特性 ，系统的概念、分类和特 性。
数字信号处理
数字信号的表示和处理方 法，数字滤波器的设计和 应用。
图像与视频处理
光电通信与传输
运用光纤通信、无线通 信等技术，实现高速、 大容量数据传输和信息 交换。
前沿科技领域应用
光电计算与存储
利用光电器件实现光计算、光存储等功能，提高计算速度 和存储容量。
光电生物医学
运用光电技术进行生物医学成像、诊断和治疗，如光学显 微镜、激光手术等。
光电新能源
利用太阳能光伏、光热转换等技术，开发清洁、可再生的 新能源。
光信息处理技术及应用
在频谱面上得到它的傅里叶变换 T(fx) = F[t(x1)] =(aB/d){sinc(Bfx)+ sinc(a/d)· sinc[B(fx – 1/d)] + sinc(a / d)· sinc[B(fx + 1/d)] + …} 其中 fx = x2 /λf2 式中第一项为零级谱，第二、三项分别为正、负一级谱…. 在未进行空间滤波前，输出面上得到的是原物的像
= t（x3，y3）* F–1{F（fx，fy）}
7
2．二透镜系统
1 9 0 6
取消准直透镜 L1，直接用单色点光源照明，可以用两个 透镜构成空间滤波系统
8
空间滤波的傅里叶分析举例
1 9 0 6
设物为一维栅状物 — Ronchi 光栅 它是矩形函数rect (x1 / a)和梳状函数comb(x1 / d)的卷积 t（x1）=(1/d )· rect (x1 / a)*comb(x1 / d) 若栅状物总宽度为B（如图8.5所示），则 t（x1）={(1/d )· rect(x1/a )*comb(x1/d）}· rect(x1/ B)
12
低通滤波器
1 9 0 6
低通滤波器主要用于消除图像中的高频噪声
13
高通滤波器
1 9 0 6
用于滤除频谱中的低频部分，以增强像的边缘，或实现衬 度反转，中央光屏的尺寸由物体低频分布的宽度而定
高通滤波器主要用于增强模糊图像的边缘，以提高对图像 的识别能力。由于能量损失较大，所以像理论
1 9 0 6
1873年阿贝首次提出了一个与几何光学成像传统理论完全不同的成 像概念——阿贝二次衍射成像理论
相干照明下显微镜成像过程可分作两步： 首先，物平面上发出的光波在物镜后焦面上得到第一次衍射像 然后，该衍射像发出次波干涉而构成物体像，称为第二次衍射像
= t（x3，y3）* F–1{F（fx，fy）}
7
2．二透镜系统
1 9 0 6
取消准直透镜 L1，直接用单色点光源照明，可以用两个 透镜构成空间滤波系统
8
空间滤波的傅里叶分析举例
1 9 0 6
设物为一维栅状物 — Ronchi 光栅 它是矩形函数rect (x1 / a)和梳状函数comb(x1 / d)的卷积 t（x1）=(1/d )· rect (x1 / a)*comb(x1 / d) 若栅状物总宽度为B（如图8.5所示），则 t（x1）={(1/d )· rect(x1/a )*comb(x1/d）}· rect(x1/ B)
12
低通滤波器
1 9 0 6
低通滤波器主要用于消除图像中的高频噪声
13
高通滤波器
1 9 0 6
用于滤除频谱中的低频部分，以增强像的边缘，或实现衬 度反转，中央光屏的尺寸由物体低频分布的宽度而定
高通滤波器主要用于增强模糊图像的边缘，以提高对图像 的识别能力。由于能量损失较大，所以像理论
1 9 0 6
1873年阿贝首次提出了一个与几何光学成像传统理论完全不同的成 像概念——阿贝二次衍射成像理论
相干照明下显微镜成像过程可分作两步： 首先，物平面上发出的光波在物镜后焦面上得到第一次衍射像 然后，该衍射像发出次波干涉而构成物体像，称为第二次衍射像
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纯净网格的频谱
纯 净 网 格
• •• 污
•• ••
点
用纯净网格谱的正片滤波，可得到纯净网格。
用纯净网格谱的负片滤波，可得到污点。 光学去污主要用于工业制版(大规模集成电路）
—— 检查模版上的污点（噪声）或复制模版。
23.03.2022
对应于截 止频率 fc
S 物点
23.03.2022
• • ••• • •
LF 丢失了高 频的信息
+2 +1
0
S
1 像点 2
6
使用透镜会丢失高频信息，从另一角度说明， 改变频谱可改变物光的信息 — 空间滤波。
在频谱面上放置空间滤波器，可改造空间频谱。
F
F
F
低通 滤波器
23.03.2022
高通 滤波器
光信息处理概述
23.03.2022
1
信息光学也称为变换光学或付里叶光学， 它的基本概念起源于19世纪后期。20世纪60年 代激光问世后，迅速发展为一门新的光学学科。
基本思想：用频谱的语言分析物面的信息， 用改变频谱的手段来处理信息。
物 面
空间 频谱 分析 系统
空 间 频 谱
频谱 处理 系统
处理 后的 物像
考卫校是妈妈的决定！现在不知不知 觉已过 了五年 多，原 本大脑 中对护 理一片 空
白，现在却有了许多抹不去的记忆。 之前常 常为工 作中的 小事， 因为不 理解而 情
绪激动或是郁闷，甚至不想再继续！ 常常听 说护理 工作是 高尚而 受人尊 敬的， 可
是为什么患者总会对我有不满？！我 们的工 作是多 么的辛 苦，白 班夜班 倒得人 生
物体某部分的亮度与背景亮度之比叫对比度。
I
I
信号
信号
背景
背景
背景
背景
对比度高
对比度低
勾出物体轮廓，是识别低对比度图形或物体的有效
方法。边缘亮度变化剧烈，高频成分丰富。 物体边缘
以内及背景光强变化较慢， 主要是低频和直流成分。
23.03.2022
12
方法： 在物的频谱面F上放一个高通滤波器
（玻璃片中心镀个不透明的斑），挡掉0级和低频 成分，从而突出轮廓亮度 —— 形成亮的镶边。
物钟紊乱 ，穿梭 于病房 之间两 腿酸软 ，还得 时时小 心、事 事查对 ，做到 万无一 失。
但是随着时间的推移，我了解了也明 白了许 多：护 士所做 的工作 就是护 理患者 ，
让患者受益，让患者满意，更要让患 者尽快 的康复 ！这就 是我的 工作！ 患者对 我
提出的意见那是我的不足，并不是他 们无理 的要求 ！如果 连患者 的需要 我都没 有
F
扩束
23.03.2022
大
P1
L
头
针
高频滤波和轮廓突出
亮
P2 边
13
轮廓突出前
轮廓突出后
23.03.2022
14
光学去污
• ••
•
•• •
带污点的网格
•• • ••• •• • • ••
• ••• • ••••
• •• • •• •
• • • • •• •
• • • • • • • •
• •• •• • • •• • •• •
23.03.2022
2
作为一名护理工作者，不光要有勤劳的 双手， 更重要 的是面 对工作 的态度 ，
良好的护理服务态度是实施整体护理 、提高 护理质 量、为 病人提 供最佳 服务的 关
键，下面是美文网为大家准备的护理 工作日 志心得 体会， 希望大 家喜欢 ！
护
理工作日志心得体会范文1
还记得初参加工作时，内心没有多大热 情，因 为
了解到、没有及时地给予，那就是我 的失职 ，更没 有资格 去谈工 作的高 尚了！ 只
有患者的赞许才最高的荣誉！
现在的我已经不是以前的那个浮躁的 我，而 是
一个稳重乐观、积
23.03.2022
信号1 信号2 信号叠加
3
23.03.2022
叠加信号频谱 滤波后频谱 逆变换后信号
4
付氏分析，给了数学上的付氏变换的运算提
调制
23.03.2022
19
模糊图象处理（离焦模糊、运动模糊）
设：G (fx，fy) — 清楚图像的谱，
G (fx，fy) — 模糊图象的谱。
令：T(
fx，fy)
G G
—
模糊因子，则
G TG
畸变波 G GG 正确波
平 面 波
频
清
谱
楚
面
图
P1
模糊照片
F
L1
滤波 1 （透过率）L2
T
象 P2
滤波后 G1G1TGG关键是找到T
23.03.2022
TT
20
消模糊处理前的碑文
••••••••• •••••••••••••••••• F
• • • • • • •• •
y
•••••
y
•
•
•
••••
••
保留 fy 的频谱：
保留 f 的频谱：
23.03.2022
像
方向
9
空间滤波的应用
23.03.2022
10
低通滤波
23.03.2022
11
轮廓突出和低对比度图形的识别（边缘增强）
带通 滤波 器
7
早在1873年，著名德国科学家阿贝 (E. Abbe，1840~1905) 提出了二次成像理论 及其相应的实验，就已经为光学信息处理打 下了一定的理论基础，是空间滤波与光学信 息处理的先导。
23.03.2022
8
x
y
物
L
保留 fx 的频谱：
• •
• • • • • •• •
x ••••••••••••••••••x••••••••• ••••••••
15
▲ 光学特征识别
光学特征识别是把已知物的付氏谱和待测物
的付氏谱进行比较，从而找出待测目标。
特征识别系统可以做到：
从卫星照片中检测军事目标
从文件中检测某个字
从细胞中检测癌细胞
进行航空测量
光学侦破（指纹识别）
23.03.2022
16
例如指纹识别：
x
Σ x
Σx
x
反过来
平面波 指 纹
P1
带有指纹信 带有指纹信 指
息的衍射波 息的会聚波 纹
L1
频谱面
L2 P2
亮 •点
平面波 x Σ x Σ x
参照指纹
23.03.2022
x* 待查指纹
平面波
出现亮点 即被识别 若 x* = x 或 x*与 x 相关
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调制实验的彩照
23.03.2022
18
头发的 电子显 微镜黑 白照片相应的 假彩色 照片可 Nhomakorabea示一 些细节
供了一个新技术 — 光学计算术。 一个透镜就是一个光学模拟计算机。
光学模拟计算机的优点：
1）能直接处理连续函数，不需要抽样离散化…
2）能直接处理二元函数 f (x , y)。
3）是并行输入，光束交叉可独立传播。
4）速度快，不受电路时间常数 RC 的限制。
5）装置简单，价格低。
23.03.2022
5
由于透镜的孔径有限，使物光通过透镜后， 总是要丢掉较高频的信息。
• • • • • ••••
•• • • • • • • •
纯净网格的频谱
纯 净 网 格
• •• 污
•• ••
点
用纯净网格谱的正片滤波，可得到纯净网格。
用纯净网格谱的负片滤波，可得到污点。 光学去污主要用于工业制版(大规模集成电路）
—— 检查模版上的污点（噪声）或复制模版。
23.03.2022
对应于截 止频率 fc
S 物点
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LF 丢失了高 频的信息
+2 +1
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S
1 像点 2
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使用透镜会丢失高频信息，从另一角度说明， 改变频谱可改变物光的信息 — 空间滤波。
在频谱面上放置空间滤波器，可改造空间频谱。
F
F
F
低通 滤波器
23.03.2022
高通 滤波器
光信息处理概述
23.03.2022
1
信息光学也称为变换光学或付里叶光学， 它的基本概念起源于19世纪后期。20世纪60年 代激光问世后，迅速发展为一门新的光学学科。
基本思想：用频谱的语言分析物面的信息， 用改变频谱的手段来处理信息。
物 面
空间 频谱 分析 系统
空 间 频 谱
频谱 处理 系统
处理 后的 物像
考卫校是妈妈的决定！现在不知不知 觉已过 了五年 多，原 本大脑 中对护 理一片 空
白，现在却有了许多抹不去的记忆。 之前常 常为工 作中的 小事， 因为不 理解而 情
绪激动或是郁闷，甚至不想再继续！ 常常听 说护理 工作是 高尚而 受人尊 敬的， 可
是为什么患者总会对我有不满？！我 们的工 作是多 么的辛 苦，白 班夜班 倒得人 生
物体某部分的亮度与背景亮度之比叫对比度。
I
I
信号
信号
背景
背景
背景
背景
对比度高
对比度低
勾出物体轮廓，是识别低对比度图形或物体的有效
方法。边缘亮度变化剧烈，高频成分丰富。 物体边缘
以内及背景光强变化较慢， 主要是低频和直流成分。
23.03.2022
12
方法： 在物的频谱面F上放一个高通滤波器
（玻璃片中心镀个不透明的斑），挡掉0级和低频 成分，从而突出轮廓亮度 —— 形成亮的镶边。
物钟紊乱 ，穿梭 于病房 之间两 腿酸软 ，还得 时时小 心、事 事查对 ，做到 万无一 失。
但是随着时间的推移，我了解了也明 白了许 多：护 士所做 的工作 就是护 理患者 ，
让患者受益，让患者满意，更要让患 者尽快 的康复 ！这就 是我的 工作！ 患者对 我
提出的意见那是我的不足，并不是他 们无理 的要求 ！如果 连患者 的需要 我都没 有
F
扩束
23.03.2022
大
P1
L
头
针
高频滤波和轮廓突出
亮
P2 边
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轮廓突出前
轮廓突出后
23.03.2022
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光学去污
• ••
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带污点的网格
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作为一名护理工作者，不光要有勤劳的 双手， 更重要 的是面 对工作 的态度 ，
良好的护理服务态度是实施整体护理 、提高 护理质 量、为 病人提 供最佳 服务的 关
键，下面是美文网为大家准备的护理 工作日 志心得 体会， 希望大 家喜欢 ！
护
理工作日志心得体会范文1
还记得初参加工作时，内心没有多大热 情，因 为
了解到、没有及时地给予，那就是我 的失职 ，更没 有资格 去谈工 作的高 尚了！ 只
有患者的赞许才最高的荣誉！
现在的我已经不是以前的那个浮躁的 我，而 是
一个稳重乐观、积
23.03.2022
信号1 信号2 信号叠加
3
23.03.2022
叠加信号频谱 滤波后频谱 逆变换后信号
4
付氏分析，给了数学上的付氏变换的运算提
调制
23.03.2022
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模糊图象处理（离焦模糊、运动模糊）
设：G (fx，fy) — 清楚图像的谱，
G (fx，fy) — 模糊图象的谱。
令：T(
fx，fy)
G G
—
模糊因子，则
G TG
畸变波 G GG 正确波
平 面 波
频
清
谱
楚
面
图
P1
模糊照片
F
L1
滤波 1 （透过率）L2
T
象 P2
滤波后 G1G1TGG关键是找到T
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TT
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消模糊处理前的碑文
••••••••• •••••••••••••••••• F
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保留 fy 的频谱：
保留 f 的频谱：
23.03.2022
像
方向
9
空间滤波的应用
23.03.2022
10
低通滤波
23.03.2022
11
轮廓突出和低对比度图形的识别（边缘增强）
带通 滤波 器
7
早在1873年，著名德国科学家阿贝 (E. Abbe，1840~1905) 提出了二次成像理论 及其相应的实验，就已经为光学信息处理打 下了一定的理论基础，是空间滤波与光学信 息处理的先导。
23.03.2022
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x
y
物
L
保留 fx 的频谱：
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▲ 光学特征识别
光学特征识别是把已知物的付氏谱和待测物
的付氏谱进行比较，从而找出待测目标。
特征识别系统可以做到：
从卫星照片中检测军事目标
从文件中检测某个字
从细胞中检测癌细胞
进行航空测量
光学侦破（指纹识别）
23.03.2022
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例如指纹识别：
x
Σ x
Σx
x
反过来
平面波 指 纹
P1
带有指纹信 带有指纹信 指
息的衍射波 息的会聚波 纹
L1
频谱面
L2 P2
亮 •点
平面波 x Σ x Σ x
参照指纹
23.03.2022
x* 待查指纹
平面波
出现亮点 即被识别 若 x* = x 或 x*与 x 相关
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调制实验的彩照
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18
头发的 电子显 微镜黑 白照片相应的 假彩色 照片可 Nhomakorabea示一 些细节
供了一个新技术 — 光学计算术。 一个透镜就是一个光学模拟计算机。
光学模拟计算机的优点：
1）能直接处理连续函数，不需要抽样离散化…
2）能直接处理二元函数 f (x , y)。
3）是并行输入，光束交叉可独立传播。
4）速度快，不受电路时间常数 RC 的限制。
5）装置简单，价格低。
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由于透镜的孔径有限，使物光通过透镜后， 总是要丢掉较高频的信息。