傅里叶光学-信息光学课件.pptVIP

信息光学（傅里叶）光 学 绪论 一、“信息光学”的含义 信息光学＝数学工具（级数、积分）＋经典光学（光波的传播、干涉、衍射、成像、光学信息的记 录与再现、光学信号的处理） 前提：①将光波看成光信号的载波: 空间复振幅分布U（x，y），空间光场分布I (x, y) ②将光学系统看成是信息的收集与处理系统 光学信息处理： 1、选择什么函数为基元激励（一般为δ函数）； 2、如何分解任意函数（复振幅透过率）：将函 数分解为正交函数的线性组合（正、余弦函数， 复指数函数）； 3、积分运算：卷积运算（输出信号等于输入信号 与系统脉冲响应卷积），相关运算（描述两个物 理量的相似程度） 二、光学信息处理结合并借鉴了通信系统理论 1、光波也是电磁波：高频电磁波 ①、时间信号与空间信号的数学表达式均可为谐波形 ②、光学系统与信息系统的作用相同（信息的收集与处理） ③、光学系统与通信系统有共同的特性：用线性系统和线性不变系统描述时间与空间不变稳定系统 线性系统：输入与脉冲响应的叠加积分=输出 线性不变系统：输入与脉冲响应的卷积=输出 2、信息的调制—用高频振荡载波来调制 4、信号的质量 音质：输出电流 I（t） （在时间域内） 频域宽则音质好 像质：空域内分辨率高（分辨角 小），像质好，清晰，色调丰富（层次丰富，在白与黑之间） 5、信号分析：将空间或时间函数变换为频域内的频谱函数 时间信号：用时间带宽积TW来描述信息量： TW＝△t·△ν TW= △ν ·δt =1 空间信号:用空间带宽积SW来描述信息量 A0:输入物的最大处理面积 SW=A0Af Af：系统的有限通频带面积 非相干系统： SW：表示处理物面上独立象素的数目 N=Nx ·Ny=（Δx ·Δy）Bx ·By Nx=Δx·Bx= Bx · =1 四、信息光学的基本内容 1、光信号的频谱分析（FT） 2、用光学信号的频谱被成像光学系统所改变 的观点来评价光学系统的成像质量 3、改变光学信号的频谱成分（滤波）来处理 光学信号 4、光学信息的存储与传播 5、光学全息 第一、二章 Fourier级数－－周期函数 为现代光学 Fourier积分－－非周期函数 数学基础 卷积 线性不变系统 相关 第三章：是现代光学的物理基础：衍射 数学基础：积分、叠加 电信知识： δ（x） 线性系统—特殊函数 comb（x） rect（x） sinc（X） 物理基础：主要是物理光学中的干涉与衍射 （夫朗和费衍射），应用光学中 的成像知识点（入瞳、出瞳） 第二章 线性系统与Fourier分析 2.1线性系统的基本概念 2.2线性系统的空间域分析 2.3几种简单的特殊函数 2.4卷积 2.5相关 2.6周期函数的Fourier分析 2.7fourier变换 2.8LSI系统的频率响应 2.1 线性系统的基本概念 一、系统：同类事物按一定关系所组 成的整体 特征(性)：不管内部结构，只是全体与外 部的关系，是整体行为，综 合行为 二、物理系统：由一个或多个物理装置所组成的系统 1、概念：考虑与外形的信息交换 2、内容：输入/输出关系 3、特点：系统的外特性 4、作用：对输入信号变换作用——运算作用 5、数学工具：变换运算标符： 例： 算符的表示方法： 三、线性系统 1、基本概念：输入/输出关系满足 线性叠加原理 :均匀性，迭加性 2、光学中的线性叠加原理 波的迭加原理：矢量： 相干光