相干和非相干光学处理

《相干和非相干光学处理》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、光学信息技术原理及应用相干与非相干光学处理(十九)相干光学信息处理相干光学信息处理采用的方法多为频域调制，即对输入光信号的频谱进行复空间滤波，得到所需要的输出相干光学信息处理系统的结构是根据具体的图像处理要求而定的，这里只介绍最基本的一种。由于相干处理是在频域进行调制，通常采用三透镜系统输出平面上将得到输入图像与滤波器逆变换的卷积u3’=F-1[T（fx，fy）·F（fx，fy）]=F-1[T（fx，fy）]*F-1[F（fx，fy）]=t（x'，y'）*f（x'，y'）式中f（x'，y'）=F-1[F（fx，fy）]多重像的产生利用正交

2、光栅调制输入图像的频谱，可以得到多重像的输出正交朗奇光栅的频谱形成一个Sinc函数的阵列，可近似看成是δ函数阵列（书上公式8.26有错误请同学自己找，作为练习），物函数与之卷积的结果是在P3平面上构成输入图形的多重像图像的相加和相减--一维光栅调制法将两个需相减操作的图像A、B对称地置于输入面上，中心分别在x0＝+l处；频谱面上置一正弦型振幅光栅，其线密度0（亦称空间频率）应满足关系式；ν0=l/λf，其中f为透镜焦距，λ为光源的波长。一定条件下在输出面的原点处可得到A、B图像相减的结果正弦型光栅的频谱包括三项：零级、正一级和负一级。使

3、A的正一级像与B的负一级像在像面原点重叠当两者位相相反时，得到相减的结果当两者位相相同时，得到相加的结果通过改变调制光栅在频谱面的横向位置，控制两者的位相关系。当调制光栅的1/4周期处于原点位置时，可在像平面得到相减结果；而当调制光栅的零点处于原点时，可在像平面得到相加结果一维光栅实现图像相加和相减示意图图像的相加和相减—复合光栅调制法所谓复合光栅，是指两套取向一致、但空间频率有微小差异的一维正弦光栅迭合在同一张底片上制成的光栅，设两套光栅的空间频率分别为0和0-，由于莫尔效应，在复合光栅表面可见到粗大的条纹结构，称为“莫尔条纹”

4、。将图像A、B对称置于输入面上坐标原点两侧，间距为x，并使它与x满足关系式x=λf在频谱面后得到复合光栅透过率G与图像频谱的乘积u2'=TG式中T表示将A、B看成是同一幅图像时的频谱，P3平面上的光扰动应为u3=F-1[T]*F-1[G]因为G是两套光栅复合而成，因而它的傅里叶逆变换应包括六项，即每套光栅都各有一个零级，一个正一级和一个负一级衍射斑，出现六重图像复合光栅实现图像相加和相减示意图当复合光栅相对坐标原点的位移量恰等于半个莫尔条纹时，两个正一级像的位相差等于π，该处得到图像A、B的相减结果；而当复合光栅恢复到坐标原点位

5、置时，两个像的位相差为0，得到图像A、B的相加的结果。图像相减的应用图像相减操作在许多方面已经得到应用：通过对卫星拍摄的照片的图像相减处理，可用于监测海洋面积的改变、陆地板块移动的速度用于对各种自然灾害灾情的监测，如森林大火、洪水等灾情的发展，地壳运动的变迁，如山脉的升高或降低对侦察卫星发回的照片进行相减操作，可提高监测敌方军事部署变化的敏感度和准确度又如对人体内部器官的检查，可通过不同时期的X光片进行相减处理，及时发现病变的所在用于检测工件的加工，可通过与标准件图片的相减结果检查工件外形加工是否合格，并能显示出缺陷之所在光学微分—像边缘

6、增强光学微分的光路系统仍采用4f系统，待微分的图像置于输入面的原点位置，微分滤波器置于频谱面上设输入图像为t0（x0，y0），它的傅里叶频谱为T（fx，fy），输出图像是T（fx，fy）的逆变换，若想得到图像的微分输出，那么在P2平面后的光扰动必须满足根据傅里叶变换微商定理置于频谱面上的滤波器的振幅透过率应为G（xf，yf）=j2xf/f微分滤波器的制作微分滤波器可用光学全息方法，也可用计算全息方法制作。光学全息方法制作全息微分滤波器实际上是作复合光栅，制作复合光栅的光路如下图示。第一次曝光时，干板对于两束光呈对称状态；第二次曝光前将

7、平台转过一微小角度，曝光后经处理便得到复合光栅，也就是微分滤波器。复合光栅作微分滤波的机理置于原点的物的频谱受一个复合光栅调制后，在输出面可得到六个衍射像：两个零级像在原点，两套正、负一级像对称分布于两侧。两个同级衍射像沿x方向只错开很小的距离。当复合光栅位置调节适当时，可使两个同级衍射像正好相差位相，相干迭加时重叠部分相消，只余下错开的部分，因而转换成强度时形成很细的亮线，构成了光学微分图形。光学微分的应用实际上，光学微分是用差分近似的结果，原理和图像相减是一回事。人的视觉对于轮廓十分敏感，轮廓也是物体的重要特征之一，只要能看到轮

8、廓线，便可大体分辨出是何种物体。因而将模糊图片进行光学微分，得出轮廓来进行识别，可以大大压缩图象的信息量提取轮廓的其它方法也由光学微分发展而来微分滤波用于位相物，也有应用价值。例如，用光学微分