阿貝成像空間光信息處理實(shí)驗(yàn)講義

1、阿貝成像空間光信息處理實(shí)驗(yàn)阿貝空間濾波實(shí)驗(yàn)是指利用阿貝—波特實(shí)驗(yàn)裝置和空間濾波系統(tǒng)在光學(xué)系統(tǒng)的傅立葉變換頻譜面上放置適當(dāng)?shù)臑V波器，以改變光波的頻譜結(jié)構(gòu)，從而使物圖象獲得預(yù)期的改善。用Matlab強(qiáng)大的計(jì)算及圖像可視化功能快速完成阿貝—波特實(shí)驗(yàn)物理模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)數(shù)值模擬。計(jì)算機(jī)模擬不受儀器、場地的限制，模擬效果要比試驗(yàn)結(jié)果好很多；此外，學(xué)生可以自己動手制作各種物面圖形觀察各種物體的空間頻率分布設(shè)計(jì)各種不同的空間濾波器非常靈活。本實(shí)驗(yàn)要求

2、學(xué)生進(jìn)行阿貝—波特光路試驗(yàn)及計(jì)算機(jī)仿真?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、通過阿貝—波特系列實(shí)驗(yàn)加深對阿貝二次成像理論和空間濾波的理解；2、通過計(jì)算機(jī)仿真掌握一種空間濾波的分析手段，并進(jìn)一步加深對空間濾波的理解。【實(shí)驗(yàn)原理】1、阿貝成像原理在相干平行光照明下顯微鏡的物鏡成像可以分成兩步：①入射光經(jīng)過物的衍射在物鏡的后焦面上形成夫瑯禾費(fèi)衍射圖樣②衍射圖樣作為新的子波源發(fā)出的球面波在像平面上相干疊加成像。相干光的成像過程本質(zhì)上是兩次傅立葉變換第一次將光場空間

3、分布??yxg變成頻率分布，第二次則是傅立葉逆變換即將各頻譜分量??yxffG復(fù)合為像。常用的二元振幅型空間濾波器分為：低通、高通、帶通和方向型濾波器。低通濾波器可以濾掉高頻噪聲；高通濾波則可以突出圖像的細(xì)節(jié)部分實(shí)現(xiàn)邊沿增強(qiáng)，滿足某種特定條件時還可以實(shí)現(xiàn)襯度反轉(zhuǎn)；帶通濾波和方向型濾波可以濾掉或突出某種特定的頻譜信息。還有其它復(fù)雜的濾波器則可以采取各種復(fù)雜的孔板、吸收板和相移板等。圖3是阿貝空間濾波的光路示意圖，圖4是阿貝空間濾波的部分試

4、驗(yàn)結(jié)果。從試驗(yàn)結(jié)果可以得出如下結(jié)論：a.頻譜面上的橫向分布是物的縱向結(jié)構(gòu)的信息(圖4(b))頻譜面上的縱向分布是物的橫向結(jié)構(gòu)的信息(圖4(c))b.零頻分量是一個直流分量它只代表像的本底(圖4(d))c.阻擋零頻分量在一定條件下可使像發(fā)生襯度反轉(zhuǎn)(圖4(e))d.允許低頻分量通過時像的邊緣銳度降低允許高頻分量通過時像的邊緣應(yīng)增強(qiáng)e.采用方向?yàn)V波器可完全改變像的性質(zhì)(圖4(f))圖2空間濾波舉例圖3阿貝空間濾波光路示意圖頻譜面像面L3物面