光学傅里叶变换
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3月15日第1版.
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1、科学素养
德国物理学家阿贝研究显微镜成像时创立了光学成像的二次衍射理论:第一次衍射是成像透镜对物面光波进行傅里叶分解,并将各个空间频谱成分分布在空间的频谱面上;第二次衍射是这些空间频谱光波在像平面上的傅里叶合成,并形成物体的像。这两次衍射都是可表达成光学傅里叶变换,其中第一次傅里叶变换形成的空间频谱可以用来对物光波进行频谱分析,也可以通过空间滤波来改变物的成像特征。光学傅里叶变换实际上描述的是光的夫琅禾费衍射,以此为基础形成了一个重要的光学分支:傅里叶光学。
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
1. 二次光学傅里叶变换的成像系统和光学傅里叶变换的典型光路。
2. 一维光栅的光学傅里叶变换频谱分析和空间滤波实验。
3. 二维光栅的光学傅里叶变换和方向滤波实验。
4. 高、低通滤波实验。
b)提升内容
1. 卷积定理及应用和各种物体的频谱观察。
2. Θ调制实验。
3. 一维、二维光栅常数的测量和计算。
4.带通空间滤波器制作及空间滤波实验观察。
5. 利用频谱点测量光栅物的空间密度。
c)进阶内容
1. 图像加减。
2. 图像微分。
3. 双透镜4f系统调整和变光阑点扩散函数的观察和分析。
4. 非平行光入射时的透镜变换,频谱与入射角的关系。
5. 利用光学傅里叶变换的理论观察研究各种孔屏的夫琅禾费衍射。
d)高阶内容
1. 数字式空间滤波。
2. 匹配滤波与光学图像识别。
3. 用菲林片制作设计振幅型滤波器。
4. 光强型空间光调制器的微结构的测量。
5. 利用光学傅里叶变换的理论观察研究几种周期性排列孔的夫琅禾费衍射。
3、能力培养
通过实验,加深对于阿贝成像原理和夫琅禾费衍射的理解。加深对于光衍射、光学传递函数和点扩散函数的理解。了解光学图像处理的基本方法。
4、知识点
二维傅里叶变换。
阿贝成像原理。
空间频谱。
空间滤波。
光学传递函数。
点扩散函数。
卷积定理。
5、学科关联
物理光学,信息光学
6、延伸实验
1. 显微镜成像光波的实时光学傅里叶变换和空间滤波。
2. 基于相位反射空间光调制器进行数字空间滤波即。
3. 加载数字闪耀光栅。
讨论区
欢迎大家留言讨论! — 乐永康 2019/12/05 13:01