信息光学复习提纲重点

信息光学复习提纲

信息光学的特点

Ch1. 线性系统分析

10. 傅里叶变换（常用傅里叶变换对） 11. 卷积：四大步骤，两大效应 12. 互相关、自相关的定义、物理意义 13. 傅里叶变换的基本性质和有关定理 14. 线性系统理论

15. 线性不变系统的输入输出关系，脉冲响应函数，传递函数 16. 抽样定理 求抽样间隔

Ch2. 标量衍射理论

1. 标量衍射理论成立的两大条件

1.

矩形函数： ①定义 ②图像 ③作用 ④傅里叶变换谱函数 2. sinc 函

数：

①定义 ②图像 ③作用 ④傅里叶变换谱函数 3.

三角函数： ①定义 ②图像 ③作用 ④傅里叶变换谱函数

4. 符号函数： ①定义 ②图像 ③作用 ④傅里叶变换谱函数

5.

阶跃函数： ①定义 ②图像 ③作用 ④傅里叶变换谱函数 6.

余弦函数： ①定义 ②图像 ③作用 ④傅里叶变换谱函数 7. 函数：①三种定义 ②四大性质 ③作用

8.

梳状函数：①定义 ②图像 ③作用

④傅里叶变换谱函数 9. 高斯函数：①定义②图像③作用

④傅里叶变换谱函数

2.平面波及球面波表达式:

(求平面波的空间频率)

3•惠更斯一一菲涅耳原理：

4.基尔霍夫衍射理论：

令hP,Q ±exp(ikr)K 所以U(Q) U°(P)hP,Qds j r

当光源足够远，且入射光在孔径平面上各点的入射角都不大时，cos n,r01, cos n, r 1, K 1.

故hP,Q 丄沁2 r z{1 £[(3)2(■^»)2]}

s j z ， 2 z z

5.菲涅耳衍射——近场衍射：

exp( jkz) jk 2 2 jk 2 2 j 2

U (x, y) exp[ (x y )] U 0(x0, y0)exp[ (x o y o )] exp[ (xx o yy o)]dx o dy o j z 2z 2z z

6.夫琅禾费衍射一一远场衍射：(根据屏函数求衍射光强分布)

7•衍射的角谱理论：(角谱的传播，求角谱分布)

Ch.3 光学成像系统的频率特性

1•透镜的傅里叶变换性质：

①相位变换作用：t(x, y) p(x, y) exp[ # (x2y2)](二次位相因子)

②透镜的傅里叶变换特性：

(满足条件？什么情况下实现准确傅立叶变换)

a.物在透镜前

b.物在透镜后

2•衍射受限系统的点扩散函数：

光瞳相对于d j足够大时，理想情况：点物成点像

3.相干照明下衍射受限系统的成像规律：

其中，~(“)F[P(a~, d®] , U g(x")討(缶普) 4.衍射受限系统的相干传递函数（CTF )：

H , P d i , d i

（坐标轴反演）

5.截止频率：

D - D

圆形光瞳：c , oc M c

2 d i

2 d o

正方形光瞳：

不同方向的截止频率不同，45度时最大cmax ）

2 d i 6•衍射受限系统的非相干传递函数（OTF ）

7. OTF与CTF的关系

Ch.4 光学全息

1.普通照相与全息照相的比较

2.全息照相的核心：波前记录和再现

①方法：干涉法（标准方法，即将空间相位调制f空间强度调制）

②特点：全息图实际上就是一幅干涉图

③全息图的分类：

a。物、参位置：同轴全息+离轴全息

b。物、图位置：菲涅耳全息图+像面全息图+傅里叶变换全息图c。介质厚度：平面全息图+体积全息图

do……&……

e。... & ...

3.全息再现基本公式:

4. 菲涅耳全息图

像位置坐标:

5•傅里叶变换全息图

①定义 ②特点 ③照明与再现的两种方式，相互是独立的

6.计算全息图

计算全息的制作和再现过程

（1）抽样；（2）计算；⑶编码；（4）成图；（5）再现。

Ch. 8 空间滤波

1. 阿贝成像理论及其意义

第1步：物体（P1）经L 在透镜后焦面P2成各级衍射斑（频谱） 第2步：各级衍射斑在P3面相互干涉成像

2. 空间滤波的傅里叶分析方法：

透镜作频谱分析器；空间滤波器改变物体光的频谱

3. 空间滤波系统：典型的 4f 系统

4. 空间滤波器：位于空间频谱平面上的一种模片，它改变输入 信息的空间

频谱，从而实现对输入信息的某种变换。 分类：①二元振幅滤波器、

(t b

O 2

)Ce

i C

ORCe

i 0

ORCe

i 0

0级（背景光） -1级（实像） +1级（虚像）

横向放大率:

Z o

乙

2Z o i Z

p

纵向放大率:

M

2

Z i Z

o

dz dz o

1 2

②振幅滤波器

③相位滤波器

④复数滤波器二元振幅滤波器亦可分为：a 低通滤波器。b 高通滤波器。c 带通滤波器。d 方向滤波器。

5.空间滤波应用

①策尼克相衬显微镜（原理）

Ch. 9 相干光学信息处理

1.光学信息处理的分类：

（1 ）从物像关系或者输入和输出的关系来说

① 线性处理与非线性处理，② 空间不变与空间变处理

（2）从所使用光源的空间和时间相干性来说

① 相干光处理，② 非相干光处理，③白光光学处理（各自优缺点相干

处理和非相干处理的优缺点

优点：相干处理具有物理上的频谱平面，可以实现傅里叶变换，大大增加了处理的灵活性。复振幅有正负之分，可完成：加、减、乘、除、微分和卷积等多种运算，特别是利用傅里叶变换性质，进行频域综合实现空间滤波。

缺点：相干噪声和散斑噪声。对光源提出要求。只能处理单色图像，对彩色图像的处理几乎无能为力

2.光学信息处理内容：

①光学图像识别②图像相加相减③多重像产生

④图像边缘增强（微分）⑤图像消模糊