空间分布与频谱分布描述物体是等效的傅里叶变换-华南师范大学.ppt

光学信息处理 华南师范大学 黄佐华 一.实验概述 光学信息处理是现代信息光学的基本组成部分，在近代物理实验中占有重要地位。光学信息处理是对光学图像在频域的实时处理，具有处理信息量大及速度快等特点，能实现图像的并行处理。其中常见的相衬显微镜就是一个成功的例子,能实现对透明生物样品的成像。在物理学、生物学、图像识别等领域有广泛应用。 二.实验目的 1.了解傅里叶变换、频谱及阿贝成像原理 2.掌握空间滤波的基本方法 3.了解相衬法实现位相物体成像的方法 三.实验原理 3.1阿贝成像原理--两步成像原理 阿贝认为：透镜成像分为两步。第一步：物体通过透镜衍射在其焦平面获得物体的频谱分布；第二步由物体的频谱作为子波进行衍射，在像面上合成物体的像。 F{f} {F} f(x,y) F(u,v) f( , ) ?空间分布与频谱分布描述物体是等效的。 ?傅里叶变换可以通过电路或计算机等方法实现 ?傅里叶变换也可由透镜或衍射等光学方法实现 ?透镜焦平面出现物体的频谱 3.2傅里叶变换 F{f} {F} f(x,y) F(u,v) f( , ) ?付氏变换也可通过4f系统实现，f为透镜焦距，焦平面对应于物体的频谱 ?空间周期d定义：两条线对之间的距离或周期 ?空间频率fx定义：周期的倒数，反映图像光强变化的快慢 3.4 频谱及空间频率 f f f f x1 x2 y2 p1 p2 p3 y3 x3 空间频率与空间坐标的关系 3.5空间滤波 在频谱面加进滤波器使像发生相应的变化的过程 滤波器分类：振幅、位相、复合型；高通、低通及带通等。以两维正交光栅为对象。 3.5相衬法原理--相衬显微镜 将相位信息转换成光强信息的过程，实现位相物体强度成像，空间滤波的典型应用， 设位相物体为 相板透过率为 相衬像强度分布为 相衬像强度与位相成正比 1.平行光的调整及检验 2.正交光栅的空间滤波 3.空间频率与空间坐标关系验证 4.相衬法实验（综合设计实验） 5.如何准直激光束及确定物体成像面 实验仪器及元件：激光器、光具座、透镜及滤波器等 四.实验内容及注意事项