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《第10章 非相干光学信息处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第十章非相干光学信息处理输入为，输出为，则10.1相干光处理与非相干光处理的比较即：输出的合成复振幅满足复振幅叠加原则。1）相干光系统而光强为：在相干处理系统中，输出光强除了是输入光强的叠加外，还存在相干项的影响。对于非相干光系统，由于输入图像各点的光互不相干，所以上式中的互相关项（第二项）的平均值为零。即即：非相干光处理系统是强度的线性系统，满足强度叠加原理。2）非相干光系统比较：相干——振幅叠加——可正可负可完成加、减、乘、除、微分、卷积等运算非相干——光强叠加——实函数无上述运算3）相干光处理系统存在的不足1
2、）噪声太大相干噪声：由光路中的尘埃，指纹，擦痕，元件的缺陷，气泡等引起得干涉。散班噪声：由漫射物体表面的起伏粗糙而引起的无规干涉。2）只能处理透明图片（复振幅分布）而不能利用光强接收器得到的信号做为输入信号，（如CRT、LED、CCD）3）只能处理单色图象，对彩色图象则无能为力。4）而非相干系统正好可弥补相干系统的上述不足，即不存在上述不足。S：自发光物，P(x,y)：光瞳透明物片，Io(x,y)：物面的强度分布，Ii(x,y)：成像面的强度分布，10.2基于衍射的非相干空间滤波系统图10.2.1用自发光物体的非相
3、干空间滤波系统。(10.2.1)(10.2.2):非相干空间强度脉冲响应或点扩展函数(PSF)，K是比例常数；(10.2.3)式中：--几何光学像假设系统的放大率为1，即把像面上+x轴和+y轴的方向反转，则方程(10.2.2)呈简单形式(10.2.4)对上式两边进行傅里叶变换(10.2.5)叫做成像系统的空间频率传递函数。当用p(x,y)表示系统的光瞳函数，即表示孔径的复振幅透过率时，则规定PSF的后焦面夫琅和费强度图样由下式给出(10.2.6)此处(10.2.7)如果作变量变换，令则(10.2.8)(10.2.9
4、)(10.2.10)(10.2.11)★即是非相干传递函数是约化坐标光瞳函数的自相关。作简单的变量变换，令(10.2.12)得：(10.2.13)当用零频分量进行归一化时，就得到通常所称的光学传递函数也简称OTF,即这个公式称为杜裴克(Duffieux)公式，是实际的光瞳函数的傅里叶变换。10.3非相干空间滤波的特征识别图10.3.1非相干空间滤波的特征识别系统。g－毛玻璃;PH-针孔前半部是一个简单的相干傅里叶变换系统，后半部是一个非相干空间滤波系统。此处是的傅里叶变换。处理器的后半部是一个非相干空间滤波系统，非
5、相干匹配滤波器把光瞳函数作为它的主要部分，这个匹配滤波器把输入转化为输出光强为：10.3.1用空间匹配滤波的图形识别输入图形的识别可以通过下述实验得到:(1)由光学传递函数(OTF)为Hm(fx)的成像系统产生输入In(x)的像；(2)把一个针孔放在像面的中央处(在光轴上，x=0处)，在针孔后面放一个光电探测器；(3)通过把系统的OTFHm(fx)(m=0,1,2,…,N)(n=0,1,2,…,N)调整为N个不同的状态，把“相关率”Smn(m=0,1,2,…,N)(n=0,1,2,…,N)作为光电池的信号，用针孔后
6、的光电探测器相继的测量这个相关率。选择一组OTF的Hm(fx)，使得自相关率Smn(m≠n)大，即Smn/Snm<1[m;n=1,2,…,N;但(m≠n)].相关率Smn的计算方法，首先把输入In(x)的傅里叶积分表示(10.3.1)式中(10.3.2)在空域表示为(10.3.3)在孔针x=0处，上式变为(10.3.4)或者用缩写的形式匹配滤波器集作为系统的传输函数。根据Schwartz不等式可以证明这些匹配滤波器满足识别不等式Smn/Snm<1(m=1,2,…,N),即(10.3.5)这个不等式对和明显不同的所有
7、情况，即对(c为任意常数因子)都有效。换言之，用滤波器对的任何错误估计所产生的相关率都小于由匹配滤波器所产生的相关率。从傅里叶变换的相移定理可以得出结论：10.3.2对空间不变性的预处理强度与无关。如果物用平面波照明，强度分布是对振幅物沿着光轴的位移不变，这可用描述在物后面的平面波传播方程来证明复振幅为：其中：如果物沿光轴的方向移动，即则此处，因此所以强度与无关，即与zn无关。此处10.3.3非相干匹配滤波器的综合非相干滤波器函数(或OTF)和光瞳函数之间的关系由Duffieux导出:(10.3.6)匹配滤波的条件
8、是(10.3.7)此处把这两个式子代入(10.3.7)则得它具有任意位移.匹配滤波器的条件化为:10.3.8的一个简单解(10.3.8)(10.3.9)10.5基于几何学的成像处理10.5.1基本的处理系统图10.5.1实现两个函数乘积的积分系统若把强度透过率为的一张透明片在强度透过率为的另一张透明片上成像，那么在第二张透明片后面每点的光强都正比于乘积,所以
