- 1、本文档共6页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
FourierOptics空间滤波原理及光学影像处理
Experiment 8
Fourier Optics- 空間濾波原理及光學影像處理
目的:
認識傅氏光學 、空間濾波及 光學影像處理。
原理:
(1)繞射
光的波動理論可以用來解釋幾何光學(或ray-optics )無法了解的一些物理現象,如干
涉及繞射等。而其中的繞射可分為兩個範圍討論:
(i)遠場繞射(Far Field Diffraction) ,又稱為Fraunhofer 繞射。 “遠場的範圍定義為元”
件例如狹縫( )到光源與屏幕的距離遠大於元件本身尺寸。實驗室裡,常利用透鏡製造平行
光,模擬光源自遠距離投射到元件。如此較節省空間,並可以較強的光強度進行實驗。
狹縫實驗中,在遠處屏幕上觀察繞射圖案,由於狹縫大小遠小於與屏幕的距離,所以觀
測到的圖案為遠場繞射圖案。在遠場的條件下,屏幕距狹縫之遠近並不會改變圖案的構
造,只會使繞射圖案縮小或放大。若光強度減弱到不易觀察時,可以再利用透鏡將這遠
處的繞射圖案映至此透鏡焦平面上來觀察。
(ii)近場繞射(Near Field Diffraction) ,又稱為Fresnel 繞射。其範圍定義為元件到光源
與屏幕的距離接近於元件本身尺寸。此時光源入射於元件時,視為一球面波。球面波可
以利用雷射光束通過一空間濾波器後或點光源產生擴散光波。
(2)傅氏轉換 Fourier Transform
Abbe首先在 1873 年以Fourier轉換討論透鏡孔徑對成像的影響。 Abbe研究顯微鏡成像
時,提出二次繞射成像的想法,並指出在利用相干光照明下,顯微鏡成像可以看成是兩
個步驟的結果 ,如圖一。第一步,入射的平行光束照射物體,因物體產生繞射光波; 接
著,僅有部分的繞射光波可 經過物鏡 ,並可在物鏡的後焦面上觀測其 空間頻譜,此空間
頻譜即為物面的傅氏轉換。第二步,此空間頻譜可接著在像平面上互相疊加,最後形成
物的幾何像。
圖一中,平面光波經物體所產生的繞射光波將含許多方向 ,各方向的繞射光波來自物
體資訊中不同的變化部分 。比較接近光軸方向的光波,表示受物體影響較小, 繞射現象
較不明顯,即是空間頻率較低的部分, 經過透鏡將會匯聚在接近光軸中心點上。而偏離
光軸方向的光波,表示受物體影響較大,繞射現象較為明顯,即是空間頻率較高的部分,
經過透鏡將會匯聚在偏離光軸中心點上。繞射光波及焦平面上的分佈狀況,可利用傅立
葉轉換依空間頻率進行分析,可在焦平面上得到物體資訊的空間頻譜。
2010,Sep,修改 EXP8-p 1
高頻
低頻
高頻 像面
物面
焦平面
圖一 Abbe’s 繞射成像原理
在光學信號處理時,只要在焦平面上,對物體的空間頻譜做出適當的處理,就 等於是
對物體 光資訊進行處理。譬如遮住焦平面上光軸中心的部分光波,或是遮住偏離光軸的
部分光波,即可達到對物體進行過濾高頻或過濾低頻信號的工作。
舉例來說,物面上一個具有雜訊的圓孔如下圖二(a) ,雜訊及物體的邊緣屬於空間強度
快速變化的部分即是所謂空間高頻,而其餘的部分白色不變以及黑色不變的部分則屬於
空間低頻。若在傅氏面上進行濾波,過濾高頻資訊可以得到如圖二(b的結果,而過濾低)
頻資訊可以得到圖二 (c)的結果。
圖三 、
(a) (b) (c) Airy pattern
圖二 、空間濾波
光學系統中,雷射光束經各元
您可能关注的文档
最近下载
- 2024年13起典型火灾案例及消防安全知识专题培训.pptx
- 2024届高考语文复习:+深度分析材料内涵,扣住情境任务写作+课件22张.pptx VIP
- GBT1037-2021 塑料薄膜与薄片水蒸气透过性能测定 杯式增重与减重法.pdf
- 建筑机电工程抗震支架设计规范GB50981-2014.pdf
- SH∕T 3022-2019 石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计标准.pdf
- 初中数学知识点(苏教版).doc VIP
- 浅谈我国个人所得税改革对工薪阶层的影响.docx
- 物资采购领域廉洁风险防控建设重要性及对策建议思考.docx
- “三级”安全教育培训记录.docx
- 2021年全国新高考I卷语文试题.doc VIP
文档评论(0)