偏振光的检测系统电子科技大学.doc

电子科技大学《物理光学》课程设计 PAGE PAGE 2 空间滤波和白光信息处理 学生 徐丹杨 班级 指导老师 严高师 指导单位 光电信息学院 摘 要 本课程设计通过对傅立叶光学变换原理、空间滤波的分析，提出了光信息处理实验系统的设计方案和设计思想，叙述了基于信息光学理论建立光信息处理系统的过程。系统的组建与调试涉及到两个实验：空间滤波实验和q调制实验。这两个实验验证了阿贝成像原理，揭示了空间频率的物理意义，并且q调制实验基于对阿贝-波特实验的改进实现了空间假彩色编码。文章对获得的结果进行了分析。 关键词：阿贝成像原理 q调制 空间滤波 傅立叶光学 Abstract The experimental system of optical information processing was introduced, and the instauration of optical information processing system based on the theory of optics has been narrated. The instauration and debugging of the system relate to two experimental: the experiment of spatial filtering and the experiment of q modulate. In the two experimental, the Abbe imaging principle has been validated, the significance of spatial frequency has been revealed, and the spatial pseudo-color encoding achieved by experiment of q modulate has been based on the amelioration of the Abbe imaging principle. The project and the design idea was brought forward based on the analysis of Fourier optical transform、spatial filtering, instauration of the system and the result was analyzed. The system of optical information processing have been accomplished。 Key words: Abbe imaging principle， q modulate， spatial filtering，Fourier optics 第一章 引 言 自六十年代激光出现以来，光学的重要发展之一，是将数学中的傅里叶变换和通讯中的线性系统理论引入光学，形成了一个新的光学分支——傅里叶光学。傅里叶光学的数学基础是傅里叶变换，它的物理基础是光的衍射理论。下面我们将通过对阿贝成像原理的讨论来阐明空间频率、频谱和空间滤波等傅里叶光学中的几个基本概念。 现代光学的一个主要部分为光信息处理,阿贝成像原理和阿贝波特实验开创了光信息处理的先河,在历史上有重要的地位。由于光的衍射,图像的夫琅和费衍射分布,即图像的空间频谱分布与图像的空间分布规律不同,这使得在频谱面上对其进行处理可获得一些特殊的图像处理效果。 光学信息处理的历史可以一直追溯到125年前阿贝所做的研究工作。当时他对显微术的理论很有兴趣，打算建立设计显微镜的科学方法。他发现显微物镜的孔径越大。分辨率越高。他还发现显微镜所观察的标本中与光波波长同量级的小物体引起光波的衍射，使光线的传播偏离几何光学的路径。如果物镜的孔径不足以收集物体所有的衍射光，显微镜中物体的像将不是原来物体的完善的像，而是由物镜收集的那一部分衍射光生成的“虚拟像”。丢失的信息是高频信息。因此显微镜可以看作是一个低通滤波器。显微镜的孔径越大(严格地讲，应当说是“相对孔径”越大)，系统的通频带越宽，物体中所包含的高频信息在成像过程中的损失就越少。光学系统或光学仪器是传递图像信息的系统，在传递过程中信息损失越少，像与物的差别就越小，像的质量就越高。反之，孔径(相对孔径)越小，在传递过程中高频信息的损失就越大，像的失真或畸变就越严重，清晰度或分辨率越低。 1960年，Porter用一