文档介绍：空间频谱与空间滤波一、实验背景近三十年来,波动光学的一个重要发展,就是逐步形成了一个新的光学分支---,。傅里叶光学是把通信理论,特别是傅里叶分析(频谱分析)方法引入到光学中来遂步形成的一个分支。它是现代物理光学的重要组成部分。光学系统和通信系统相似,不仅在于两者都是用来传递和交换信息,而且在于这两种系统都具有一些相同的基本性质,因而都可以用傅里叶分析(频谱分析)方法来加以描述。通信理论中许多经典的概念和方法,如滤波、相关、卷积和深埋于噪声中的信号的提取等,被移植到光学中来,形成了光学传递函数、光学信息处理、全息术等现代光学发展的新领域。阿贝成像理论是建立在傅里叶光学基础上的信息光学理论,阿贝——波特实验是阿贝成像理论的有力证明。阿贝成像理论所揭示的物体成像过程中频谱的分解与综合,使得人们可以通过物理手段在谱面上改变物体频谱的组成和分布,从而达到处理和改造图像的目的,这就是空间滤波。空间滤波的目的是通过有意识的改变像的频谱,使像产生所希望的变换。光学信息处理是一个更为宽广的领域,它主要是用光学方法实现对输入信息的各种变换或处理。空间滤波和光学信息处理可追溯到1873年阿贝(Abbe)提出二次成像理论,阿贝于1893年、波特(Porter)于1906年为验证这一理论所作的实验,科学的说明了成像质量与系统传递的空间频谱之间的关系。20世纪六十年代由于激光的出现和全息术的重大发展,光学信息处理进入了蓬勃发展的新时期。本实验验证阿贝成像原理,进一步理解光学信息处理的实质。二、实验目的1通过实验有助于加深对傅立叶光学中的一些基本概念和基本理论的理解,如空间频率,空间频谱,空间滤波等等。2通过实验验证阿贝成像理论,理解透镜成像的物理过程,进而掌握光学信息处理的实质;加深对傅立叶光学空间频谱和空间滤波(高通,低通和带通滤波器的物理意义)等概念的理解;初步了解简单的空间滤波技术在光信息处理中的应用。,进而掌握光学信息处理的实质。4初步了解透镜孔径对分辨率的影响以及光阑的作用等。三、实验原理傅立叶光学设有一个空间二维函数g(x,y),则其二维傅立叶变换式表示,任意一个空间函数g(x,y)可以表示为无穷多个基元函数的线形叠加。是相应与空间频率的基元函数的权重,称为g(x,y)的空间频谱。利用瑞利-索末非公式可以推导出,如果在焦距为f的会聚透镜的前焦面上放上一振幅透过率为g(x,y)的图象作为物,并且用波长为λ的单色平面波垂直照明该物,则在透镜后焦面上的复振幅分布就是g(x,y)的傅立叶变换,所以面称为频谱面(或傅氏面),有此可见,复杂的二维傅立叶变换可以用一透镜来实现,称为光学傅立叶变换,频谱面上的光强分布,也就是夫琅和费衍射图。阿贝成像理论阿贝():第一步是通过物的衍射光在物镜的后焦面上形成一个衍射图;第二步是将物镜后焦面上的衍射图复合成(中间)像,这个像可以通过目镜观察到。(x,y),又将还原到光场的空