总复习-习题(11)课件

1、反射型体全息图用白光再现时，再现像是单色的。（）２、空间滤波系统中，在频谱面加微分滤波器可以实现图像边缘增强。（）3、白光光学信息处理系统中，由于白光是非相干光，所以系统不存在物理上的频谱面，因而无法利用空间滤波的方法进行图像处理。（）4、系统即具有叠加性又具有均匀性，则这种系统称为线性系统。（）5、利用彩虹全息图制作的模压全息图是反射型全息图。（）6、反射型体积全息图，可以利用白光再现，再现象是彩色像。（）7、空间滤波系统中，在频谱面上放入低通滤波器，可以使像面得到的图像边缘增强。（）8、复数空间滤波器可采用光学全息或计算全息的方法来制作。（）9、非相干光学信息处理系统无法实现两幅图像的相关和卷积运算。（）10、液晶光阀是一种光寻址空间光调制器。（）1、匹配滤波图像识别系统中，假定基准图像为s(x,y)，s(x,y)的付里叶变换为S(ξ,η)，则匹配空间滤波器的透过率函数H（ξ,η）满足

。2、列举四种二元振幅滤波器：

、

、

。3、设f(x,y)在ｘ方向的最大空间频率为Ｂｘ，ｙ方向最大空间频率为Ｂｙ，对函数f(x,y)抽样，则抽样间隔△x，△y应满足

。4、4ｆ相干光信息处理系统中，L3透镜的作用是

。5、卷积运算有两种效应，一种是

，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________。6、写出两种光学相关图像识别的方法：

、

。7、列举三种计算全息编码方法：

、

。8、空间光调制器按寻址类型分类，可分为

寻址和

寻址两种。9、的傅里叶变换是

。10、把抽样间隔满足奈奎斯特抽样定理，经过抽样后的图像还原成原图像有两种途径，分别为：

、

。１、说明模压全息图的制作过程。２、彩虹全息照相中使用狭缝的作用是什么？3、讨论在白光光学信息处理系统中，采用何种方法，使该系统既不存在相干噪声，又在某种程度上保留了相干光学处理系统对复振幅进行运算的能力。4、讨论相干和非相干光学信息处理系统的优缺点。1.给定正实常数f0和实常数a与b,求证：(1)若，则(2)若，则6,

证明:(1)对等式左边取傅里叶变换得：

在频谱面上一个有限的区域中不为0，包围该区域的最小矩形在f方向上的宽度为2f0，滤波函数的宽度为,由题意可知2f0<故满足采样定理，能够准确恢复原函数

命题得证。7

(2)

由|b|<|a|可知,故上式82.已知线性不变系统的输入为,系统的传

递函数为,若b取下列数值，求系统的输出。并画出输出函数及其频谱的图形。

(1)b=1(2)b=39解：当b=1时，当b=3时,103.一个二维的物函数f(x,y)，在空域中尺寸为10*10mm2，最高空间频率为5线/mm，若要制作一张傅里叶变换计算全息图，物面上最少的抽样点数为多少？11解：由于物函数的最高空间频率为5线/mm，即其最大带宽。根据抽样定理，若限带函数在频域中以外恒为0，函数在空域中范围内抽样数至少为

由题意可知，X＝Y＝5mm，线/mm12用波长0=632.8nm记录的全息图，然后用=488.0nm的光波再现，试问：（1）若lo=10cm，lc=lr=∞，像距li=？（2）若lo=10cm，lr=20cm，lC=∞，li=？（3）第二种情况中，若lC改为lC=-50cm，li=？（4）若再现波长与记录波长相同，求以上三种情况像的放大率M=？（1）解：根据菲涅耳全息图物像距关系式，像距li由下式确定

原始像：

共轭像：

其中

µ=/0

，

将lc=lr=∞代入得

原始像距为

共轭像距为

（2）同理,原始像距为≈26cm共轭像距为

li≈-26cm

（3）

同理,原始像距为

li≈54cm

共轭像距为

li≈-17cm

（4）当

=0时

µ=1，由成像放大率公式可知

上述三种情况的放大率分别为（1）M=1；

（2）M=2

；

（3）M=3．3在4f系统中,在x1y1平面上放置一正弦光栅,其振幅透过率为t(x)=t0+t1cos(20x1)(1)在频谱面的中央设置一小圆屏挡住光栅的零级谱,求像的强度分布及可见度;(2)移动小圆屏,挡住光栅的+1级谱,像面的强度分布和可见度又如何?(1)设用振幅为1的单色平面波垂直照明物平面,频谱面上的零级斑对应于物平面上与t0项相联系的直流信息,所以挡住零级斑相当于完全通过系统的物信息为u(x1,y1)=t1cos(20x1)解:按一般程序应先求出t(xl)的频谱,然后求出滤波后的频谱,再作逆傅里叶变换而求得像,但也可按如下方式考虑.所以输出的信息成为ui(x3,y3)=t1cos(20x3)物面频谱面像面输出图像强度成为可见度为（2）如果挡住+1级谱，输出强度又如何变化呢？我们可以把输入图像的物信息展开谱平面上的+1级谱与上式中第二项对应应，挡住+1级谱后完全通过的物信息为此时输出信息为输出图像的强度分布为除直流分量以外，其交流成分的空间频率仍旧是0，但条纹的可见度降为在4f成像系统中，为了在像面上得到输入图像的微分图像，试问在频谱面上应该使用怎样的滤波器？并说明滤波器制作方法。解：设输入图像的复振幅为u0(x1),其频谱为U0（），因此有又设输出像的复振幅为ui(x3),由题知透过变换平面的频谱应为滤波函数为可取正、负两值。为实现负值，可将两块模片叠合，一块是振幅模片，其透过率为另一块是相位模片，做成在的正范围和负范围中，其相位差为的相位掩模，其透过率函数为=微分运算的j2滤波器光学联合变换相关器(JTC)最早是由Weaver和Goodman，以及Rau提出来的.图4.15联合变换功率谱的记录

S(u,v)=∞-∞f(x+a,y)+g(x-a,y)*exp[-i2/f(xu+yv)]

dxdyS(u,v)称为f(x,y)和g(x,y)的联合傅里叶谱.联合变换相关器关于位移的变换法，S(u,v)则改写为S(u,v)=exp[i2au/]

F(u,v)+exp[-i2au/f]

G(u,v)式中F(u,v)f(x,y),G(u,v)g(x,y)

如果用平方律探测器测量透镜后焦面的图形，得到光强分布|S(u,v)|2

=|F(u,v)|2

+exp[i4au/f]

F(u,v)G*(u,v)

+exp[-i4au/f]

F*(u,v)G(u,v)+

|G(u,v)|2

它就是联合傅里叶变换的功率谱.对联合功率谱|S(u,v)|2再进行一次傅里叶逆变换，得到o(,)=o1(,)+o2(,)+o3(,)+o4(,)o1(,)=f(x,y)f(x,y)自相关；o2(,)=f(x,y)g(x,y)*δ（x-2a,y)，在轴上平移–2a；o3(,)=g(x,y)f(x,y)*δ（x+2a,y)，在轴上平移2a的距离；o4(,)=g(x,y)g(x,y)自相关．

o1(,)与o4(,)重叠在输出平面中心附近，称之为0级项，它们不是信号．两个互相关项o2(,)和o3(,)为一级项，正是我们寻求的相关输出信号，它们在输出平面上沿轴分别平移–2a和2a，因而与0级项分离．在f(x,y)和g(x,y)相同的情况下，o2(,)和o3(,)的函数形式相同．若要使花、叶、背底三个区域呈现三种不同的颜色，可在同一张胶片上曝三次光，每次只曝其中一个区域，并在其上覆盖某一取向的朗奇光栅，三次分别取三个不同的取向，如图中线条所示。将这样的调制片输入4f系统，用白色平行光照明,谱面上加以适当的滤波器摄影时由于不小心，在横向抖动了2a，形成两个像的重影，设计一个改良此照片的逆滤波器解：在此情况下造成成像缺陷的点扩散函数为

hI(x,y)=(x+a)+(x-a)它的傅里叶变换(即有成像缺陷的系统)的传递函数Hc为

Hc(,)=F{hI(x,y)}=F{(x+a)+(x-a)}=exp(i2a)+exp(-i2a)=2cos(2a)逆滤波器H(,)的透过率函数为

H(,)=1/Hc(,)=1/2cos(2a)