高斯光束照明下厚透镜的付里叶变换

本文从衍射理论出发,讨论在高斯光束照明下厚透镜的付里叶变换,分析了透镜厚度对空间频谱特征及位置的影响,并给出确定频谱面及在频谱面上实现准确付里叶变换的条件。     

光学阿贝成象与空间滤波原理的计算机模拟

阿贝成象原理是现代信息光学的理论基石.空间滤波是阿贝原理在光学信息处理技术中的最重要应用,它的成功应用导致了今天效果卓著的图象处理科学.其中比较熟悉的有模糊图象处理,图象特征识别以及图象信息的抽取、编码、运算……等.阿贝原理的主要概念是:任何成象过程研究,实质上都可以归结为对透镜后焦面上空间频谱的分析.对图象任何形式的加工,都不过是对空间频谱的修改或空间滤波.阿贝原理为深入研究光学现象之间的内在联系和运动规律开辟了无限远景.     

用干涉滤波技术实现图象边缘增强

本文提出了用干涉及滤波技术实现图象边缘增强的一种新方法。将同一物体的一张正确对焦的透明片与另一张离焦的透明片重叠放在透镜的前面,在单色平行光照射下,在透镜的后焦面上得到两图象的谱的干涉,通过对干涉条纹的适当滤波,可在输出面得到边缘增强的象。     

透明物体经透镜成像的光场分布

给出均匀透明物体经透镜成像后观察面上的光场分布公式,计算了焦距和二倍焦距处观察面上的光波复振幅和光强。结果表明,焦点处观察面上的光场分布函数为一脉冲函数,而在二倍焦距处观察面上的光场与物体后表面的光场分布函数仅相差一个位相因子。     

教学用简易白光空间滤波系统的研制

<正> 在近代光学实验中,假彩色编码是一部分很重要的内容,而此类实验内容所必须的设备中平行白光光源和空间滤波器是其关键的部分,但是没有现成的器件产品。我根据实验的需要,自行设计组装了这样一套白光空间滤波系统,用于实验教学上,效果很好。现介绍如下,实验光路见图1。 LS——白光源 A——光栏 PLP——平行光管 P_1——物平面(放置待处理图象) L_1——第一付氏变换透镜 P_2——空间频谱面(放置空间滤波器滤波) L_2——第二付氏变换透镜 P_3——象平面(获得所需结果的图象)     

IC掩模的频谱分析及方向性空间滤波器

把IC掩模的图形看作由许多大小不等、但有相同取向的矩形单元组成,它们的频谱只分布在互相正交的两个特定方向上.如果掩模存在缺陷,因为缺陷的形状是任意的,其分布是随机的,所以,缺陷的频谱分布无特定的取向.根据掩模频谱分布的特点,可制成一个方向性空间滤波器,来阻挡掩模正常图形的频谱,而让缺陷的频谱通过,最后在检查系统的成象面上清楚地显示缺陷的位置及形状.     

光栅自成像关于频谱面的对称性理论和应用

运用傅里叶频谱分析的方法，探讨了周期性物体的自成像对透镜频谱面的对称性理论，研究了提高光栅衍射条纹对比度的方法，并阐述了几种应用。     

反射模扇形束入射衍射CT的重建算法

本文导出了反射模扇形束入射衍射CT的广义断层投影理论,它的前提条件是Born或Rytov近似,且要求物体相对于测量平面的张角很小,在这种近似下,可以证明与点源处于同一平面的测量面上测到的反射场决定了物体断面参数在一旋转椭球面上的频谱值。     

用针孔阵列抽样滤波器来形成物的多重象

本文描述在不借助透镜或其他光学辅助设备的条件上,只使用针孔阵列抽样滤波器来形成一个二维物体的多重象方法,给出的实验结果与理论一致.并对这种抽样成象效应的本质作简单的理论解释,指出它可归因于空间周期性相干光场的性质.     

实时高通滤波的联合变换相关器

提出一种实时高通滤波的联合变换相关器．采用液晶显示屏作为输入器件，用液晶光阀记录和显示联合功率谱．使用预滤波器除去显示屏上的光栅状结构的频谱．利用成象透镜放大联合频谱以利于高通滤波操作．应用高通滤波器来提高相关图象的输出性能．分析了高通滤波器的设计．计算机模拟结果和实验结果证实了该系统设计及性能分析的正确性．     

基于HSV颜色空间的水下物体识别技术研究

为了辨识水下物体,需要把物体和水下环境进行分离,在此基础上才有可能对物体进一步分析.因此为克服水下电视监视系统中仅适用物体反射光光强信息的不足,本文提出了一种水下物体的光学识别技术,该方法将斯托克斯成像技术和HSV颜色空间相结合,将同种颜色但材料不同的物体的偏振信息在HSV空间中展现出来.由于HSV色彩空间的色度、饱和度和亮度三者相互独立,我们用饱和度代表反射光的偏振方位角信息,色度代表其偏振度信息,两者随物体种类不同而有一定差异,反射光的偏振信息为不同物体的识别奠定了基础.实验测量了在线偏振光照射下不同材料的水下斯托克斯图像,实验时光同时照在介质和金属反射面上.用软件实现了偏振信息在HSV空间的转换,实验表明,可以根据HSV空间中呈现的不同的偏振信息有效地区分物体的材质和种类.基于斯托克斯成像和HSV颜色空间结合形成的水下不同物体的识别技术,由于大大提高了水下物体成像的识别度和对比度,有望在套管井检测、海洋探测等领域中发挥重要作用.     

基于光纤和偏振图像融合的无透镜傅里叶变换数字全息

设计并搭建基于光纤和偏振图像融合的无透镜傅里叶变换数字全息实验装置,利用电荷耦合元件(CCD)记录物光波振幅、相位及偏振信息,完成偏振图像融合和数字全息再现.实验结果表明:结合偏振图像融合技术的无透镜傅里叶变换数字全息能得到更为准确的数字全息图和再现像;基于光纤的无透镜傅里叶变换数字全息不仅能产生近似球面波,而且使物体到CCD的位置更自由.此外,偏振图像融合的方法和中值滤波器的使用,能有效地提高再现像的分辨率.     

傅里叶变换全息的计算机模拟

傅里叶变换全息图不是记录物光本身,而是记录物光的傅里叶频谱.利用透镜的傅里叶变换性质,将物体置于透镜的前焦面,在照明光源的共轭像面位置就得到物光的傅里叶频谱,再引入参考光与之干涉,在干涉图样中就记录了物光的傅里叶变换光场的振幅和相位的全部信息.利用MATALB语言的强大的快速傅里叶变换和灵活多变的图像处理能力,完整地模拟了傅里叶变换全息的全过程.与实际实验相比较,直观、经济;模拟实验参数可调,现象明显.可以加深对傅里叶变换全息理论的理解.     

高功率激光系统空间滤波器的重要参数

提出空间滤波器的透镜焦距需同时满足真空度和透镜球差最小的要求,滤波小孔的发散角必须小于某一定值才能有效滤除高频分量,并由此计算出本文所用高功率激光系统中的空间滤波器的小孔孔径约为20倍衍射极限.同时,分析了滤波小孔在光轴上所处位置的范围,即得出只要处于距焦平面1.04mm的范围内都是合理的结论.利用光学设计软件Fred建立模型进行验证,模拟结果表明,根据本文提出的计算方法所设计的空间滤波器能够有效地滤除系统中的高频分量和杂散光.     

空间滤波实验中光栅像频率变化的讨论

从空间频率滤波的博里叶分析出发，讨论了空间滤波实验中光栅像频率的变化。理论分析和实验结果都表明，在４ｆ系统的输入面上放置一堆黑白光栅，当滤去频谱面上的±１级频谱时，输出面上光栅像的频率并未发生变化。     

基于傅里叶变换的弱位相物体强度编码

提出在4f系统频谱面放置希尔伯特滤波器实现对弱位相物体的强度编码,编码的结果使得强度变化与位相变化保持了很好的线性关系,提高了对弱位相物体的细节分辨率.计算机模拟实验证明了结论的可靠性与可行性.     

基于声全息的超透镜成像改进方法研究

针对空间Fourier变换的倏逝波近场声全息研究方法存在的缺陷,提出了在近场用声学超透镜代替离散分布在全息面上的声传感器的改进方法。先将声源信息汇聚于一点,再用声压传感器在聚焦点采集声源信息,实现声源识别、定位以及重建,从而有效地避免因离散采集而带来的"窗效应"和"卷绕误差"。建立物理模型,运用COMSOL软件模拟仿真,得到入射波与透镜汇聚声波的能量值比值接近1,成像效果良好,应用前景广阔。     

频谱扫描的物体面形测量方法研究

根据正弦投影栅成像及其傅里叶变换的特点,提出了一种利用频谱扫描测量物体面形的方法．使用CCD摄像机采集一幅待测物面的图像,利用傅里叶变换法求出其空间频谱．扫描频谱图,确定参考平面投影栅线的空间频率,进而利用余弦函数模拟参考平面上的投影栅线分布．由待测物面上和参考平面上投影栅线的相对变形可求出物体的高度场分布．该方法不需要相位分布测量,也不需要解包裹运算,只需一幅图像即可实现物体的面形测量．笔者介绍了该方法的原理并进行了实验验证,给出了实验过程和实验结果．实验结果表明,该方法可实现物体面形的快速识别,有自动化程度高、计算速度快、对环境要求更低的优点．     

频谱包络滤波器及其应用

针对图像处理中的保边平滑问题,提出了一种新的保边平滑滤波器.滤波器通过分析自然图像的频谱特性以及背景噪声在图像频谱中的分布规律,将图像频谱分为对重构图像边缘起重要作用的能量聚集区和背景噪声区.先用傅里叶变换计算输入图像的频谱,滤波时的滤波器通过模拟自然图像的频谱包络来修正该频谱,这样在保留能量聚集区中的频率的同时抑制背景噪声区中的频率,使得滤波后的图像仍然具有原始图像频谱的显著特征,而修正后的频谱经过傅里叶逆变换可以重构图像.实验结果表明,所提滤波器在平滑背景噪声的同时,能够更好地保护原始图像的边缘信息,保边性能优于传统高斯滤波器,滤波结果的视觉效果也明显优于均值漂移滤波器.     

随机窄带信号的数字电路式模拟装置

对于运动目标的多普勒信号是一个类似于噪声的窄带随机信号.在频域中,由于接收机的噪声频谱是均匀分布的,具有一定频带宽度的多普勒信号频谱叠加在平坦的接收机噪声背景上,故可采用滤波器将多普勒信号加以提取,滤除带外噪声,从而提高其信噪比.将检测出的多普勒信号送至频率跟踪器,即可确定该频谱信号的中心频率,从而确定运动物体速度的大小.