文档介绍：本章主要内容
1、引言
2、相干滤波的基本原理
3、简单振幅和位相滤波的例子
4、光栅滤波器的应用
5、光学图像识别
6、图像复原
7、非相干光处理
8、白光信息处理
9、其他
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1、引言
什么是光学信息处理？
所谓的光学信息处理，是指用光学方法实现对输入信息的各种变换和处理。
1）这些输入信息可以是光信息，也可以是电信号或声信号，但这些信号需要使用电光或声光转换器件，把它们变为光信号，再输入光学系统处理。
2）用光学方法可以实现各种变换和处理，例如菲涅耳变换、傅里叶变换、卷积运算，以及去噪、编码与解码等。
光学信息处理通常有两种分类方法
1）根据系统是否满足线性叠加性质，分为线性处理和非线性处理；
2）根据使用光源的时间和空间相干性分为相干光处理、非相干光处理和白光
处理。
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1、引言
1859年，佛科(Foucault)的刀口检验；
1873年，阿贝()提出显微镜成像理论；
1935年，泽尼克提出了相衬原理，获1953年诺贝尔物理学奖；
1948年，伽柏发明全息术，获得了1971年诺贝尔物理学奖；
50年代通讯理论和光学的结合，产生了傅里叶光学
—光学信息处理的理论和技术奠定了基础。
60年代，激光器诞生，全息术获得重大发展，相干光处理进
入蓬勃发展的阶段；
70年代，为克服相干噪声，转向非相干光处理、白光处理；
90年代，迅速发展的分数傅里叶光学是傅里叶光学的发展和延拓，为光学信息处理开辟了更广的领域。
随着计算机技术的发展，电子数字计算机和光学模拟处理器将结合起来，构成混合处理系统；同时，光计算也将成为非常重要的研究领域。
发展简史
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1、引言
光学处理和数字处理的比较
1）光学处理是并行处理，处理系统是二维的，特别适用于对图像的快速和实时处理；数字图像处理主要指计算机图像处理，它对数据的处理方式是逐点的、一维的，原理上讲处理速度慢。
2）光学处理系统的信息处理容量大，运算速度快，系统结构简单，操作方便，可实现一些二维信息处理，例如二维傅里叶变换、二维复函数的卷积和相关运算等。
3）光学信息处理的缺点主要是缺少灵活性。
因此，可以把光学处理和数字处理结合起来，取长补短，组成混合系统实现最佳性能，如下图所示。
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2、相干滤波的基本原理
阿贝—波特实验
阿贝—波特实验证明了阿贝的成像理论，是显示空间滤波原理的富有说服力的实验，如下图所示(4f系统)：
其中，L1是准直透镜，L2和L3是傅里叶变换透镜，焦距均为f。P1、P2和P3分别是物面、频谱面和像面，P3平面采用反射坐标系。
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2、相干滤波的基本原理
若在物面放置细丝网格，用相干光源照明，各级衍射光在L2的后焦面P2分离开，形成一些亮点，即物体的空间频谱（图a）；
在经L3变换成不同方向的平面波分量，在P3平面重新相干叠加，产生网格的像(图b)。
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2、相干滤波的基本原理
像和系统传递的空间频谱之间存在着一一对应的关系。在频谱面上通过狭缝、小孔等光阑改变透射的频谱，输出像的结构也将发生变化。
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2、相干滤波的基本原理
空间滤波的傅里叶分析
为简单起见，以一维光栅物体为例进行傅立叶分析，以更透彻的了解改变系统透射频谱对于像的结构的直接影响。假设光栅的透过率为
其中，a为缝宽，d为光栅常数，L为光栅沿x1方向的尺寸。
采用单位振幅平面波垂直照明，P2面上的光场分布正比于物体的频谱，即：
其中，
在P2面上放置不同的孔径光阑，作频域处理，将给出完全不同的输出像。
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2、相干滤波的基本原理
1) 选择适当宽度的狭缝，仅让零级谱通过，挡掉其余频率部分。
紧靠狭缝后的透射光场为
P3面输出光场分布为
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2、相干滤波的基本原理
2)适当放宽狭缝，仅让零级和正、负一级谱通过。
狭缝后的透射光场：
P3面输出光场分布为
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