光信息科学与技术详细版.ppt

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关于信息的概述
• 信息的概念
关于信息的定义,至今没有统一的说法,根据统 计,世界上公开的关于信息的概念和定义约有39 种之多.
比较易于为人所接受的信息的定义: 信息是客观存在的一切事物通过物质载体所发 出的消息、情报、指令、数据和信号中所包含的 一切可传递和交换的内容.
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关于信息的概述
(C)计算机和智能技术—思维器官功能的延长:使人们能够 更好的加工和再生信息.
(D)控制技术---效应器官的延长:根据输入的指令对外部 事物的运动状态实施干预
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关于信息技术的概述
• 信息技术的概论
(3)信息技术四基元的关系 (A)核心位置:通信技术、计算机与智能技术 (B)核心与外部的接口:感测技术和控制技术 没有通信、计算机与智能技术,信息技术就失 去了基本的意义. 没有感测技术和控制技术,信息技术就失去了 基本的作用,一方面没有了信息的来源,另外一方 面失去了信息的归宿. 综上所叙,信息技术的’四基元’是一个完整的体 系的.
(A)引用通信和信息理论中的普遍概念 和思想来阐述光学现象,使光学和通信信息 理论相结合,光学和信息科学互相渗透.
(B)把光学系统看作收集和传递信息的 系统,它的作用和通信系统在本质上是一样 的.只不过通信系统中,信息是时间性的,而 在光学系统中,信息是空间性的.
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傅立叶光学
• 发展历史
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光信息科学与技术
• 本质:光信息科学和技术原则上说是属于信
息科学和技术的一个组成部分.
• 研究的对象为光信息
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光信息科学与技术的研究内容
• 研究光信息的本质、光信息的特征和信息的量度 • 研究光信息的运动规律,即光信息产生、获取、变
换、传播、存储过程中的一般规律
• 研究光信息的收集、加工和利用的方法 • 研究光信息的传递与交换的途径及其方法 • 研究如何利用光信息进行识别或鉴定、综合、或
关于信息的概述
• 信息的基本特征
(8)可压缩:信息可按照一党的规则或者方法进行 压缩,以用最少的信息量来描述一事物,压缩的信 息处理后可还原。 、
(9)可利用:任何信息都具有一定的实效性.
(10)可共享:与物质和能量不同,信息具有不守恒 性,即具有扩展性.
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关于信息科学的概述
• 信息科学概论部分
具体来所包含三个层次
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关于信息技术的概述
• 信息技术的三个层次
(1) 第一个层次:信息基础技术,即有关元、器件的制造技 术,它是整个信息技术的基础;
(2) 第二个层次:信息系统技术,即有关信息的获取、传输、 处理、控制的技术,主要有计算机技术、通信技术、控制 技术三个方面,是信息技术的核心;
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关于信息的概述
• 信息的基本特征
(1)可量度:一般来说,任何信息都可以采用基本的 二进制来量度,并以此进行编码。
(2)可识别:对于自然信息可以采用直接识别,比较 世界或间接识别的方法.对于社会信息,一般采用 综合识别的方法.
(3)可转换:任何信息都可以转换成为由电磁波为
载体的电报,电话,电视最或新.课者件 计算机代码.
重构的原理和方法
• 研究光信息商品、光信息产业的特征、结构、功
能及其发展机制等.
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光信息科学与技术
• 光信息科学的基础是傅立叶光学
(1)傅立叶光学(信息光学)的含义: 使用光学的方法来实现二维函数的傅
立叶变换,并在频域中描述和处理光信息.
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光信息科学与技术
• (2)傅立叶光学(信息光学)的特点
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关于信息的概述
• 信息的基本特征
(6)可传递:信息的传递是与物质和能量的传递同 时进行的,离开了物质和能量的载体,信息的传递 是不可以实现的。
(7)可再生性:信息经过处理之后,可以其他的形式 再生.比如,输入计算机的各种数据文字信息可以 用显示、打印、绘图等方式再生成信息.
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功能作为主要研究目标的一门科学.
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关于信息科学的概述
• 信息科学的理解
(4)信息科学方法论
(A)信息方法基本含义:在与高级复杂事物打交 道的时候,应当从信息(而不是能量或者物质)的观 点出发,通过分析该事物所包含的信息过程来揭示 它的复杂工作机制的奥秘,通过建立适当的信息模
型和合理的技术手段来模拟或实现高级事物的工作
总之,信息科学的兴起极大的改变了整个科学 的结构、内容和方向，改变了科学发展的前景和 科学的思维方式.
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关于信息技术的概述
• 信息技术的概论
(1)功能:信息技术是能够扩展人的信息器官功能 的一类技术.
人的信息器官包括: (A)感觉器官—视觉、嗅觉、味觉、触觉等
(B)传导神经网络—导入神经网络和导出神经 网络
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关于信息技术的概述
微电子技术
光光电电子子技技 术术 光子技术
分子电子 技术
微波通信 电子计算机 电子自动控制 激光技术 光纤通信 光生物技术 光孤子通信 光子计算机 光子集成技术
最生新物.课电件 子计算机
个人电脑 互联网 办公自动化 智能家电网络 工业自动化 电子显微镜 天体物理望远镜 ………
• 信息科学的总结
(1) 当代信息科学的研究范围已经远远超 出了仙农(C.E.Shannon)的信息论的领域 而深入到了控制论科学、系统科学、耗散 结构理论、协同理论、人工智能理论、认 知科学、思维科学等领域.
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关于信息科学的概述
• 信息科学的总结
(2) 信息科学破天荒的把信息推向了科学的舞台, 与物质和能量顶足而立,并以崭新的思想和方法大 大的丰富了科学的宝库.信息科学的崛起,使以物 质和能量二者为中心的传统自然科学观让位于以 信息、能量和物质三者为中心的现代科学观,是力 量型的科学发展为智慧与力量结合的科学,使得以 解放人类体力劳动为目标的传统科学转换为以解 放体力和智力劳动为目标的现代科学。
的,没有物质就没有世界
(2)能量:能量是一切物质的动力,没有能量,物 质就是静止的.
(3)信息:信息是客观事物与主观认识相结合 的产物,没有信息,物质和能量就无从知晓.
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关于信息的概述
• 信息的概念
信息从世界开始存在之日起它就存在着, 但是,直到20世纪前后,在科学技术尤其是 在通信等信息技术的发展推动下，人们才 开始意识到它的存在,探求其特征,建立它的 理论.
• 信息的分类
(1)宇宙信息:指宇宙空间,恒星不断发出的各种电 磁波信息,而行星通过光波反射出信息,就形成直 接 传播信息和反射传播信息.
、
(2)地球自然信息:地球上客观存在的各种信息以 及生物运动的各种信息.
(3)人类社会信息:人类通过手势、语言、文字、 图表、图形和图象等所表示的关于客观世 界的间接信息.
(1)傅立叶分析方法诞生在19世纪初,20世纪 初
(2)傅立叶分析方法在光学领域中已有成功的 应用，20世纪30年代泽尼克相衬显微镜的发明是 信息光学早期卓越的成就。
(3)20世纪60年代激光器的出现使人们获得 了相干性极好的新光源,才使傅立叶光学得以迅速 的发展.
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傅立叶光学
• 分析方法
最初，Gabor博士只是希望提高扫描电子显 微镜的解析度。上世纪60年代初期，由于激光器 的发明,密歇根大学的研究员Leith和Upatnieks 制作出世界上第一组三维全息图像。
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关于信息的概述
• 信息的基本特征
(4)可存储:信息可以通过物质或能量状态的某种 变化来进行存储.大脑是一个天然的存储器,它可 以利用100亿到150亿个、 神经元,可存储100万亿 至1000万亿比特的信息.
(5)可处理:人脑就是一个最佳的信息处理器.计算 机的信息处理只不过是人脑信息处理功能的一种 外化而已.
(C)寻求实现信息效用的最佳途径.
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关于信息科学的概述
• 信息科学的理解
(2)信息科学的拓展
(A) 除了信息论、控制论、和系统论作为其理 论基础外,还不断的产生新的理论,如模糊集合理 论、随机过程论、自动机理论,以及包括对策论、 博奕论、排队论、规划论、访生学、质量控制和 经济模型理论等内在的运筹学理论.
“全息”意思:摄影时除记录波长和强度以外， 还记录物光的相位、物光的全部信息。
所以，全息摄影能使物体产生极其逼真的立 体感觉，立体电影就是在全息摄影技术的基础上 发展而来的。
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光全息技术
• 全息技术的产生
全息技术是伦敦大学帝国理工学院的 Dennis Gabor博士发明的。他也因此而获得了 1971年的诺贝尔物理学奖。
光信息处理与光学全息技术 --------绪论
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光信息处理与光学全息技术—绪论
• 关于信息的概述 • 关于信息科学的概述 • 关于信息技术的概述 • 关于光信息科学与光信息技术的概述 • 关于光全息技术的概述
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关于信息的概述
• 人类赖以生存的三大要素
(1)物质:物质是第一性,世界是有物质组成
(3) 第三个层次:信息应用技术,即信息管理、决策、决策 等技术,是信息技术开发的根本目的.
信息技术的这三个层次或领域互相关联,构成一个统一 的整体.
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关于信息技术的概述
• 信息基础技术
主要包括四个方面: (1) 微电子技术----20世纪50年代兴起 (2) 光电子技术----20世纪70年代兴起 (3) 光子技术------- 20世纪80年代兴起 (4) 分子电子技术 ------- 20世纪80年代 兴起
(B) 近年来,人工智能理论发展很快，起目标 是开发人类的信息功能,帮助人类突破自己的束缚.
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关于信息科学的概述
• 信息科学的理解
(3)信息科学的精确定义
(A)信息科学是一门信息的科学,其研究的 是信息及其运动规律的科学.
(B)信息科学是以信息作为主要研究对象, 以信息的运动规律为主要研究内容,以信息科 学方法论为主要研究方法、以扩展人的信息
(C)思维器官---记忆、联想、分析、决策
(D)效应器官---操最作新.课、件 行走、语言等
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关于信息技术的概述
• 信息技术的概论
(2)信息技术的分类 (A)感测技术---感觉器官的延长:包括传感技术和测量技 术, 使人们能够更好地从外部世界获取各种有用的信息.
(B)通信技术---传导神经网络的延长:传递、交换和分配 信 息,消除或克服空间上的限制,使人们能有效的利用信息 资源
(B) 信息论着眼于对信息的认识,而信息科 学则 着重于研究人类、生物和机器如何获取、存储、 处理、传递和控制信息的一般规律.
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关于信息科学的概述
• 信息科学的理解
(1)信息科学研究的对象是信息
(A)探讨信息的性质、产生、来源,研究信息 的量度、编码交换和译码;
(B)研究生物、人类和计算机如何实现信息采 集、处理、传递等实现方法.
机制的认识问题.综合解决高级复杂事物工作机制 的现实问题,进化则解决高级复杂系统的优化和完 善问题.
从认识到现实再到完善,信息贯穿始终.
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关于信息科学的概述
• 信息科学的理解
(4)信息科学方法论 (B)信息方法的三层含义: 信息的分析
信息的综合
信息的进化
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关于信息科学的概述
(1)信息科学是一门综合学科,它是20世 纪70年代后期,随着计算机技术高速发展和 广泛应用而逐步形成的.
(2)信息科学是由信息论、控制论、系统 论和计算机科学四位一体相结合的崭新学 科.
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关于信息科学的概述
• 信息论
(A) 信息论是信息科学理论基础,它是研究 信息 的本质、度量、传递、交换和处理的科学.
在光学信息系统中利用傅立叶分析和线 性系统理论分析光波的传播、衍射、成像 现象,将光学系统看成收集和传输信息的系 统，把光学现象使用我们所熟悉的通信和 信息理论进行阐述.
因而傅立叶光学(信息光学)又是信息科 学的一个重要部分.
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光全息技术
• 全息技术的含义
实现真实的பைடு நூலகம்维图像的记录和再现的技术。 其图像称作全息图 .
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关于信息技术的概述
• 信息技术的概论
(4)信息技术的两个具体定义 (A)信息技术是能够完成信息的获取、传
递、加工、再生和使用等功能的一类技术。 (B)信息技术是指感测、通信、计算机和 只能以及控制技术的整体。
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关于信息技术的概述
• 信息技术的三个层次
信息技术是以电子技术为基础,特别是 微电子技术为基础,以计算机技术、通信技 术三者的综合体为核心的技术群.