光信息处理(2011)复习提纲.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流光信息处理(2011)复习提纲.精品文档.光信息处理（信息光学）复习提纲第一章 线性系统分析1空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？2空间频率分量的定义及表达式？3平面波的表达式和球面波的表达式？4相干照明下物函数复振幅的表示式及物理意义？5非相干照明下物光强分布的表示式及物理意义？6线性系统的定义7线性系统的脉冲响应的表示式及其作用8何谓线性不变系统9卷积的物理意义10线性不变系统的传递函数及其意义11线性不变系统的本征函数第二章 标量衍射理论1衍射的定义2惠更斯-菲涅耳原理3衍射的基尔霍夫公式及其线性表示4菲涅耳衍射公式

2、及其近似条件5菲涅耳衍射与傅立叶变换的关系6会聚球面波照明下的菲涅耳衍射7夫琅和费衍射公式8夫琅和费衍射的条件及范围9夫琅和费衍射与傅立叶变换的关系10矩形孔的夫琅和费衍射11圆孔的夫琅和费衍射（贝塞尔函数的计算方面不做要求）12透镜的位相变换函数13透镜焦距的判别14物体位于透镜各个部位的变换作用15几种典型的傅立叶变换光路第三章 光学成象系统的传递函数1透镜的脉冲响应2相干传递函数与光瞳函数的关系3会求矩形和圆形光瞳的截止频率4强度脉冲响应的定义5非相干照明系统的物象关系6光学传递函数的公式及求解方法7会求几种情况的光学传递函数及截止频率第五章 光学全息1试列出全息照相与普通照相的区别2简

3、述全息照相的基本原理3试画出拍摄三维全息的光路图4基元全息图的分类5结合试验谈谈做全息实验应注意什么（没做过实验，只谈一些理论性的注意方面）6全息照相为什么要防震，有那些防震措施，其依据是什么7如何检测全息系统是否合格8全息照相（记录和再现）的基本公式9菲涅尔全息照相中的物像公式及计算（重点）第八章1何谓阿贝成像理论2空间滤波的实验及结果3空间滤波的基本系统4空间滤波器的分类与制作方法复 习一、线性系统分析理论基础1空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？时间量 空间量时间角频率 空间角频率其中：-时间频率 其中：-空间频率T-时间周期 -空间周期物理意义：由图1.7.3知：（

4、设光在平面内传播，）， 又 联立得：讨论： 当时，表示沿正方向传播；标量性，当时，当时，标量性与矢量性的联系条纹密条纹疏2空间频率分量的定义及表达式？代入复振幅表达式：式中： ， ，3平面波的表达式和球面波的表达式？平面波球面波近轴时若球面波中心不在坐标原点，上式改为：4相干照明下物函数复振幅的表示式及物理意义？设为一物函数的复振幅，其傅氏变换对为可见：物函数可以看作由无数振幅不同方向不同的平面波相干迭加而成。5非相干照明下物光强分布的表示式及物理意义？设为非相干照明下的物函数（强度分布），其傅氏变换为：（推导略）物理意义：非相干光照明下的光强分布，可以分解成无数不同取向，不同空间频率，不同幅

5、值的余弦形式的强度分布，即可以分解成无数对幅值各自相同，方向对称的平面波。6线性系统的定义线性系统：若对所有的输入函数和和复常数，输出满足下列关系式：，则称系统为线性系统。7线性系统的脉冲响应的表示式及其作用设 为一线性系统的输入函数，可以将其看作为 xy 平面上不同位置出的许多函数的线性组合。即：通过线性系统后，其输出函数为：式中：称为系统的脉冲响应。 表示在系统的输出平面（x2,y2）点处，由系统的输出平面上坐标为 点的函数所激励的响应。上式表明：线性系统的性质完全由脉冲响应函数来决定，对于已知的系统，任何输入函数所对应的输出函数都可以用上述积分求出。物理意义：对于一个线性成像系统，只要知

6、道了物场中各点的像，则任何物的像便可求出。8何谓线性不变系统线性不变系统 ：时间不变系统（电子学 信号）空间不变系统（光学 物）时间不变系统：不同时间输入同一信号，其输出信号（函数）形式不变。即对于相同的输入信号，其输出信号不随输入时间的改变而改变。空间不变系统：不因人站的位置不同而使象有所改变，站在中间的人和两旁的人，拍出来的象都不变形（失真）(1) 线性不变系统的定义。输入，通过系统后，其输出为即： 如果有一位移，其输出的函数形式不变即： 则该系统称为不变系统。9卷积的物理意义10线性不变系统的传递函数及其意义11线性不变系统的本征函数数学基础之有用公式：付氏变换性质：（1）线性定理（2）

7、伸缩定理（3）平移定理（4）对称定理（5）积分定理（6）积定理如果： 则：常用的傅里叶变换对（1）函数的变换函数的筛选性质：（2）常数的变换 同理 （3）的变换（4）的变换根据变换的变换 则 （5）的变换解： （6）的变换（矩形函数）证： （7）的变换证：（8）的变换，（三角函数）（9）梳状函数的傅里叶变换，P10页光信息处理常用函数三角函数 P9矩形函数 辛柯函数 阶跃函数 符号函数 函数 梳状函数 e指数和三角函数的关系欧拉公式 二、标量衍射理论1衍射的定义现代定义：光波在传播过程中不论任何原因导致波前的复振幅分布（包括振幅分布和位相分布）的改变，使自由传播光场变为衍射光场的现象，都称为衍

8、射。2惠更斯-菲涅耳原理光场中任一给定曲面上的诸面元可以看作是子波源，如果这些子波源是相干的，则在波继续传传的空间上任一点处的光振动，都可看做是这些子波源各自发出的子波在该点相干叠加的结果。3衍射的基尔霍夫公式及其线性表示4菲涅耳衍射公式及其近似条件菲涅耳公式为移项得：上式称为菲涅耳衍射条件，满足该条件的区域称为菲涅耳区。或5菲涅耳衍射与傅立叶变换的关系-菲涅尔衍射公式的傅里叶变换表达形式6会聚球面波照明下的菲涅耳衍射7夫琅和费衍射公式-夫琅和费衍射公式8夫琅和费衍射的条件及范围9夫琅和费衍射与傅立叶变换的关系10矩形孔的夫琅和费衍射根据夫琅和费衍射公式得：得衍射平面的光强度为：11圆孔的夫琅

9、和费衍射，爱里斑（贝塞尔函数的计算方面不做要求）12透镜的位相变换函数书上（2.4.5）式13透镜焦距的判别14物体位于透镜各个部位的变换作用物体在透镜之前，物体在透镜之后，物体紧靠透镜前15几种典型的傅立叶变换光路（自已总结）第三章 光学成象系统的传递函数1透镜的脉冲响应 P63（3-4-2）2衍射受限系统相干传递函数与光瞳函数的关系 P69（3-5-4）3会求圆形和矩形光瞳的截止频率 P69-P70 4强度脉冲响应的定义（略 不考）5非相干照明系统的物象关系（略 不考）6光学传递函数的公式及求解方法相干传递函数CTF P69（3-5-4）光学传递函数OTF P73（3-6-5）式（注意同C

10、TF定义上的差别，切记不要只表面背公式）振幅调制传递函数MTF P73（3-6-7）相位传递函数PTF P74（3-6-8）式光学传递函数OTF与相干传递函数CTF的关系，P75（3-6-13）7会求几种情况的光学传递函数及截止频率 P77-P78 例3.6.1 例3.6.2第五章 光学全息1试列出全息照相与普通照相的区别例举越多越好！（记录内容，记录方式，再现，优点）2简述全息照相的基本原理（供参考）利用干涉原理，通过引入一个与物光波相干的参考光波与物光波干涉，将物光波中的振幅和相位信息以干涉条纹（干涉图）的形式记录在某种介质上。然后再利用光波衍射的原理，通过光波的衍射，再现原始物光波，从而

11、再现原物体的三维像。3试画出拍摄三维全息的光路图 P140图5-4-4，4基元全息图的分类（1）平面波与平面波（2）平面波与球面波（3）球面波与平面波5结合试验谈谈做全息实验应注意什么（没做过实验，只谈一些理论性的注意方面）6全息照相为什么要防震，有那些防震措施，其依据是什么（思考）7如何检测全息系统是否合格（略）8全息照相的基本公式O、R、t、U、I的推导（概念）同轴全息图，离轴全息图。9菲涅尔全息中的物像公式并计算（重点）会用书P138上的（5-4-14a）（5-4-14b）（5-4-14c）(5-4-15)式计算像、物位置和像、物放大缩小。10试述卤化银乳胶记录时的光化学过程（非重点）1

12、1列出光导热塑料与银盐干版的的性能比较（非重点）12简述光导热塑料的光成像原理（非重点）13全息的分类（1）按物波与参考波是否同轴分：同轴全息、离轴全息。（2）按记录介质厚度分：平面全息、体全息。（3）按记录介质与物的距离分：菲涅耳全息、夫朗和费全息、傅里叶变换全息、像面全息等。（4）按物波与参考波是否在记录介质同一侧分：透射全息、反射全息。14各类型全息图的衍射效率如何 P157 表5-5-1 表5-5-215试画出记录象全息的几种光路（重点）16象全息为什么可以用白光再现17什么叫傅里叶变换全息，光路。第八章1何谓阿贝成像理论P257 第2自然段“.常被称为阿贝衍射二次成像理论。”2空间滤波的实验及结果P259 图8-2-23空间滤波的基本系统（1）图8-2-4三透镜（4-f）系统，图8-2-5双透镜（a）、双透镜（b）。4空间滤波器的分类与制作方法P264（1）振幅型滤波器（2）相位型滤波器