光信息科学与技术.ppt

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1、光信息处理与光学全息技术光信息处理与光学全息技术 -绪论绪论光信息处理与光学全息技术光信息处理与光学全息技术绪论绪论关于信息的概述关于信息的概述关于信息科学的概述关于信息科学的概述关于信息技术的概述关于信息技术的概述关于光信息科学与光信息技术的概述关于光信息科学与光信息技术的概述关于光全息技术的概述关于光全息技术的概述关于信息的概述关于信息的概述人类赖以生存的三大要素人类赖以生存的三大要素(1)物质物质:物质是第一性物质是第一性,世界是有物质组成世界是有物质组成的的,没有物质就没有世界没有物质就没有世界(2)能量能量:能量是一切物质的动力能量是一切物质的动力,没有能量没有能量,物物质就是静止的

2、质就是静止的.(3)信息信息:信息是客观事物与主观认识相结合信息是客观事物与主观认识相结合的产物的产物,没有信息没有信息,物质和能量就无从知晓物质和能量就无从知晓.关于信息的概述关于信息的概述信息的概念信息的概念信息从世界开始存在之日起它就存在着信息从世界开始存在之日起它就存在着,但是但是,直到直到20世纪前后世纪前后,在科学技术尤其是在在科学技术尤其是在通信等信息技术的发展推动下，人们才开通信等信息技术的发展推动下，人们才开始意识到它的存在始意识到它的存在,探求其特征探求其特征,建立它的理建立它的理论论.关于信息的概述关于信息的概述信息的概念信息的概念信息的概念信息的概念关于信息的定义关于信

3、息的定义关于信息的定义关于信息的定义,至今没有统一的说法至今没有统一的说法至今没有统一的说法至今没有统一的说法,根据统根据统根据统根据统计计计计,世界上公开的关于信息的概念和定义约有世界上公开的关于信息的概念和定义约有世界上公开的关于信息的概念和定义约有世界上公开的关于信息的概念和定义约有3939种种种种之多之多之多之多.比较易于为人所接受的信息的定义比较易于为人所接受的信息的定义比较易于为人所接受的信息的定义比较易于为人所接受的信息的定义:信息是客观存在的一切事物通过物质载体所发信息是客观存在的一切事物通过物质载体所发信息是客观存在的一切事物通过物质载体所发信息是客观存在的一切事物通过物质载

4、体所发出的消息出的消息出的消息出的消息、情报、指令、数据和信号中所包含的、情报、指令、数据和信号中所包含的、情报、指令、数据和信号中所包含的、情报、指令、数据和信号中所包含的一切可传递和交换的内容一切可传递和交换的内容一切可传递和交换的内容一切可传递和交换的内容.关于信息的概述关于信息的概述信息的分类信息的分类信息的分类信息的分类(1)(1)宇宙信息宇宙信息宇宙信息宇宙信息:指宇宙空间指宇宙空间指宇宙空间指宇宙空间,恒星不断发出的各种电恒星不断发出的各种电恒星不断发出的各种电恒星不断发出的各种电 磁波信息磁波信息磁波信息磁波信息,而行星通过光波反射出信息而行星通过光波反射出信息而行星通过光波反

5、射出信息而行星通过光波反射出信息,就形成直接就形成直接就形成直接就形成直接 传播信息和反射传播信息传播信息和反射传播信息传播信息和反射传播信息传播信息和反射传播信息.(2)(2)地球自然信息地球自然信息地球自然信息地球自然信息:地球上客观存在的各种信息以地球上客观存在的各种信息以地球上客观存在的各种信息以地球上客观存在的各种信息以及生物运动的各种信息及生物运动的各种信息及生物运动的各种信息及生物运动的各种信息.(3)(3)人类社会信息人类社会信息人类社会信息人类社会信息:人类通过手势人类通过手势人类通过手势人类通过手势、语言、文字、语言、文字、图表、图形和图象等所表示的关于客观世图表、图形和图

6、象等所表示的关于客观世界的间接信息界的间接信息.、关于信息的概述关于信息的概述信息的基本特征信息的基本特征信息的基本特征信息的基本特征(1)(1)可量度可量度可量度可量度:一般来说一般来说一般来说一般来说,任何信息都可以采用基本的任何信息都可以采用基本的任何信息都可以采用基本的任何信息都可以采用基本的二进制来量度二进制来量度二进制来量度二进制来量度,并以此进行编码。并以此进行编码。并以此进行编码。并以此进行编码。(2)(2)可识别可识别可识别可识别:对于自然信息可以采用直接识别对于自然信息可以采用直接识别对于自然信息可以采用直接识别对于自然信息可以采用直接识别,比较比较比较比较世界或间接识别的

7、方法世界或间接识别的方法世界或间接识别的方法世界或间接识别的方法.对于社会信息对于社会信息对于社会信息对于社会信息,一般采用综一般采用综一般采用综一般采用综合识别的方法合识别的方法合识别的方法合识别的方法.(3)(3)可转换可转换可转换可转换:任何信息都可以转换成为由电磁波为任何信息都可以转换成为由电磁波为任何信息都可以转换成为由电磁波为任何信息都可以转换成为由电磁波为载体的电报载体的电报载体的电报载体的电报,电话电话电话电话,电视或者计算机代码电视或者计算机代码电视或者计算机代码电视或者计算机代码.关于信息的概述关于信息的概述信息的基本特征信息的基本特征信息的基本特征信息的基本特征(4)(4

8、)可存储可存储可存储可存储:信息可以通过物质或能量状态的某种信息可以通过物质或能量状态的某种信息可以通过物质或能量状态的某种信息可以通过物质或能量状态的某种变化来进行存储变化来进行存储变化来进行存储变化来进行存储.大脑是一个天然的存储器大脑是一个天然的存储器大脑是一个天然的存储器大脑是一个天然的存储器,它可以它可以它可以它可以利用利用利用利用100100亿到亿到亿到亿到150150亿个神经元亿个神经元亿个神经元亿个神经元,可存储可存储可存储可存储100100万亿至万亿至万亿至万亿至10001000万亿比特的信息万亿比特的信息万亿比特的信息万亿比特的信息.(5)(5)可处理可处理可处理可处理:人

9、脑就是一个最佳的信息处理器人脑就是一个最佳的信息处理器人脑就是一个最佳的信息处理器人脑就是一个最佳的信息处理器.计算计算计算计算机的信息处理只不过是人脑信息处理功能的一种机的信息处理只不过是人脑信息处理功能的一种机的信息处理只不过是人脑信息处理功能的一种机的信息处理只不过是人脑信息处理功能的一种外化而已外化而已外化而已外化而已.、关于信息的概述关于信息的概述信息的基本特征信息的基本特征信息的基本特征信息的基本特征(6)(6)可传递可传递可传递可传递:信息的传递是与物质和能量的传递同信息的传递是与物质和能量的传递同信息的传递是与物质和能量的传递同信息的传递是与物质和能量的传递同时进行的时进行的时

10、进行的时进行的,离开了物质和能量的载体离开了物质和能量的载体离开了物质和能量的载体离开了物质和能量的载体,信息的传递是信息的传递是信息的传递是信息的传递是不可以实现的。不可以实现的。不可以实现的。不可以实现的。(7)(7)可再生性可再生性可再生性可再生性:信息经过处理之后信息经过处理之后信息经过处理之后信息经过处理之后,可以其他的形式可以其他的形式可以其他的形式可以其他的形式再生再生再生再生.比如比如比如比如,输入计算机的各种数据文字信息可以用输入计算机的各种数据文字信息可以用输入计算机的各种数据文字信息可以用输入计算机的各种数据文字信息可以用显示、打印、绘图等方式再生成信息显示、打印、绘图等

11、方式再生成信息显示、打印、绘图等方式再生成信息显示、打印、绘图等方式再生成信息.关于信息的概述关于信息的概述信息的基本特征信息的基本特征信息的基本特征信息的基本特征(8)(8)可压缩可压缩可压缩可压缩:信息可按照一党的规则或者方法进行信息可按照一党的规则或者方法进行信息可按照一党的规则或者方法进行信息可按照一党的规则或者方法进行压缩压缩压缩压缩,以用最少的信息量来描述一事物以用最少的信息量来描述一事物以用最少的信息量来描述一事物以用最少的信息量来描述一事物,压缩的信息压缩的信息压缩的信息压缩的信息处理后可还原。处理后可还原。处理后可还原。处理后可还原。(9)(9)可利用可利用可利用可利用:任何

12、信息都具有一定的实效性任何信息都具有一定的实效性任何信息都具有一定的实效性任何信息都具有一定的实效性.(10)(10)可共享可共享可共享可共享:与物质和能量不同与物质和能量不同与物质和能量不同与物质和能量不同,信息具有不守恒信息具有不守恒信息具有不守恒信息具有不守恒性性性性,即具有扩展性即具有扩展性即具有扩展性即具有扩展性.、关于信息科学的概述关于信息科学的概述信息科学概论部分信息科学概论部分(1)信息科学是一门综合学科信息科学是一门综合学科,它是它是20世世纪纪70年代后期年代后期,随着计算机技术高速发展和随着计算机技术高速发展和广泛应用而逐步形成的广泛应用而逐步形成的.(2)信息科学是由信

13、息科学是由信息论、控制论、系统信息论、控制论、系统论和计算机科学论和计算机科学四位一体相结合的崭新学四位一体相结合的崭新学科科.关于信息科学的概述关于信息科学的概述信息论信息论信息论信息论(A)(A)信息论是信息科学理论基础信息论是信息科学理论基础信息论是信息科学理论基础信息论是信息科学理论基础,它是研究它是研究它是研究它是研究 信息信息信息信息的本质、度量、传递、交换和处理的科学的本质、度量、传递、交换和处理的科学的本质、度量、传递、交换和处理的科学的本质、度量、传递、交换和处理的科学.(B)(B)信息论着眼于对信息的认识信息论着眼于对信息的认识信息论着眼于对信息的认识信息论着眼于对信息的认

14、识,而信息科而信息科而信息科而信息科 学则学则学则学则着重于研究人类、生物和机器如何获取、存储、着重于研究人类、生物和机器如何获取、存储、着重于研究人类、生物和机器如何获取、存储、着重于研究人类、生物和机器如何获取、存储、处理、传递和控制信息的一般规律处理、传递和控制信息的一般规律处理、传递和控制信息的一般规律处理、传递和控制信息的一般规律.关于信息科学的概述关于信息科学的概述信息科学的理解信息科学的理解信息科学的理解信息科学的理解(1)(1)信息科学研究的对象是信息信息科学研究的对象是信息信息科学研究的对象是信息信息科学研究的对象是信息(A)(A)探讨信息的性质、产生、来源探讨信息的性质、产

15、生、来源探讨信息的性质、产生、来源探讨信息的性质、产生、来源,研究信息的研究信息的研究信息的研究信息的量度、编码交换和译码量度、编码交换和译码量度、编码交换和译码量度、编码交换和译码;(B)(B)研究生物、人类和计算机如何实现信息采研究生物、人类和计算机如何实现信息采研究生物、人类和计算机如何实现信息采研究生物、人类和计算机如何实现信息采集、处理、传递等实现方法集、处理、传递等实现方法集、处理、传递等实现方法集、处理、传递等实现方法.(C)(C)寻求实现信息效用的最佳途径寻求实现信息效用的最佳途径寻求实现信息效用的最佳途径寻求实现信息效用的最佳途径.关于信息科学的概述关于信息科学的概述信息科学

16、的理解信息科学的理解信息科学的理解信息科学的理解(2)(2)信息科学的拓展信息科学的拓展信息科学的拓展信息科学的拓展(A)(A)除了信息论、控制论、和系统论作为其理除了信息论、控制论、和系统论作为其理除了信息论、控制论、和系统论作为其理除了信息论、控制论、和系统论作为其理论基础外论基础外论基础外论基础外,还不断的产生新的理论还不断的产生新的理论还不断的产生新的理论还不断的产生新的理论,如模糊集合理论、如模糊集合理论、如模糊集合理论、如模糊集合理论、随机过程论、自动机理论随机过程论、自动机理论随机过程论、自动机理论随机过程论、自动机理论,以及包括对策论、博奕以及包括对策论、博奕以及包括对策论、博

17、奕以及包括对策论、博奕论、排队论、规划论、访生学、质量控制和经济论、排队论、规划论、访生学、质量控制和经济论、排队论、规划论、访生学、质量控制和经济论、排队论、规划论、访生学、质量控制和经济模型理论等内在的运筹学理论模型理论等内在的运筹学理论模型理论等内在的运筹学理论模型理论等内在的运筹学理论.(B)(B)近年来近年来近年来近年来,人工智能理论发展很快，起目标人工智能理论发展很快，起目标人工智能理论发展很快，起目标人工智能理论发展很快，起目标是开发人类的信息功能是开发人类的信息功能是开发人类的信息功能是开发人类的信息功能,帮助人类突破自己的束缚帮助人类突破自己的束缚帮助人类突破自己的束缚帮助人

18、类突破自己的束缚.关于信息科学的概述关于信息科学的概述信息科学的理解信息科学的理解(3)信息科学的精确定义信息科学的精确定义(A)信息科学是一门信息的科学信息科学是一门信息的科学,其研究的其研究的是信息及其运动规律的科学是信息及其运动规律的科学.(B)信息科学是以信息作为主要研究对象信息科学是以信息作为主要研究对象,以信息的运动规律为主要研究内容以信息的运动规律为主要研究内容,以信息科以信息科学方法论为主要研究方法、以扩展人的信息学方法论为主要研究方法、以扩展人的信息功能作为主要研究目标的一门科学功能作为主要研究目标的一门科学.关于信息科学的概述关于信息科学的概述信息科学的理解信息科学的理解信

19、息科学的理解信息科学的理解(4)(4)信息科学方法论信息科学方法论信息科学方法论信息科学方法论(A)(A)信息方法基本含义信息方法基本含义信息方法基本含义信息方法基本含义:在与高级复杂事物打交在与高级复杂事物打交在与高级复杂事物打交在与高级复杂事物打交道的时候道的时候道的时候道的时候,应当从信息应当从信息应当从信息应当从信息(而不是能量或者物质而不是能量或者物质而不是能量或者物质而不是能量或者物质)的观点的观点的观点的观点出发出发出发出发,通过分析该事物所包含的信息过程来揭示它的通过分析该事物所包含的信息过程来揭示它的通过分析该事物所包含的信息过程来揭示它的通过分析该事物所包含的信息过程来揭示

20、它的复杂工作机制的奥秘复杂工作机制的奥秘复杂工作机制的奥秘复杂工作机制的奥秘,通过建立适当的信息模型和合通过建立适当的信息模型和合通过建立适当的信息模型和合通过建立适当的信息模型和合理的技术手段来模拟或实现高级事物的工作机制的理的技术手段来模拟或实现高级事物的工作机制的理的技术手段来模拟或实现高级事物的工作机制的理的技术手段来模拟或实现高级事物的工作机制的认识问题认识问题认识问题认识问题.综合解决高级复杂事物工作机制的现实问综合解决高级复杂事物工作机制的现实问综合解决高级复杂事物工作机制的现实问综合解决高级复杂事物工作机制的现实问题题题题,进化则解决高级复杂系统的优化和完善问题进化则解决高级复

21、杂系统的优化和完善问题进化则解决高级复杂系统的优化和完善问题进化则解决高级复杂系统的优化和完善问题.从认识到现实再到完善从认识到现实再到完善从认识到现实再到完善从认识到现实再到完善,信息贯穿始终信息贯穿始终信息贯穿始终信息贯穿始终.关于信息科学的概述关于信息科学的概述信息科学的理解信息科学的理解(4)信息科学方法论信息科学方法论(B)信息方法的三层含义信息方法的三层含义:信息的分析信息的分析信息的综合信息的综合信息的进化信息的进化关于信息科学的概述关于信息科学的概述信息科学的总结信息科学的总结(1)当代信息科学的研究范围已经远远超当代信息科学的研究范围已经远远超出了仙农出了仙农(C.E.Sha

22、nnon)的信息论的领域的信息论的领域而深入到了控制论科学、系统科学、耗散而深入到了控制论科学、系统科学、耗散结构理论、协同理论、人工智能理论、认结构理论、协同理论、人工智能理论、认知科学、思维科学等领域知科学、思维科学等领域.关于信息科学的概述关于信息科学的概述信息科学的总结信息科学的总结信息科学的总结信息科学的总结(2)(2)信息科学破天荒的把信息推向了科学的舞台信息科学破天荒的把信息推向了科学的舞台信息科学破天荒的把信息推向了科学的舞台信息科学破天荒的把信息推向了科学的舞台,与物质和能量顶足而立与物质和能量顶足而立与物质和能量顶足而立与物质和能量顶足而立,并以崭新的思想和方法大并以崭新的

23、思想和方法大并以崭新的思想和方法大并以崭新的思想和方法大大的丰富了科学的宝库大的丰富了科学的宝库大的丰富了科学的宝库大的丰富了科学的宝库.信息科学的崛起信息科学的崛起信息科学的崛起信息科学的崛起,使以物质使以物质使以物质使以物质和能量二者为中心的传统自然科学观让位于以信和能量二者为中心的传统自然科学观让位于以信和能量二者为中心的传统自然科学观让位于以信和能量二者为中心的传统自然科学观让位于以信息、能量和物质三者为中心的现代科学观息、能量和物质三者为中心的现代科学观息、能量和物质三者为中心的现代科学观息、能量和物质三者为中心的现代科学观,是力量是力量是力量是力量型的科学发展为智慧与力量结合的科学

24、型的科学发展为智慧与力量结合的科学型的科学发展为智慧与力量结合的科学型的科学发展为智慧与力量结合的科学,使得以解使得以解使得以解使得以解放人类体力劳动为目标的传统科学转换为以解放放人类体力劳动为目标的传统科学转换为以解放放人类体力劳动为目标的传统科学转换为以解放放人类体力劳动为目标的传统科学转换为以解放体力和智力劳动为目标的现代科学。体力和智力劳动为目标的现代科学。体力和智力劳动为目标的现代科学。体力和智力劳动为目标的现代科学。总之总之总之总之,信息科学的兴起极大的改变了整个科学信息科学的兴起极大的改变了整个科学信息科学的兴起极大的改变了整个科学信息科学的兴起极大的改变了整个科学的结构、内容和

25、方向，改变了科学发展的前景和的结构、内容和方向，改变了科学发展的前景和的结构、内容和方向，改变了科学发展的前景和的结构、内容和方向，改变了科学发展的前景和科学的思维方式科学的思维方式科学的思维方式科学的思维方式.关于信息技术的概述关于信息技术的概述信息技术的概论信息技术的概论信息技术的概论信息技术的概论(1)(1)功能功能功能功能:信息技术是能够扩展人的信息器官功能信息技术是能够扩展人的信息器官功能信息技术是能够扩展人的信息器官功能信息技术是能够扩展人的信息器官功能的一类技术的一类技术的一类技术的一类技术.人的信息器官包括人的信息器官包括人的信息器官包括人的信息器官包括:(A)(A)感觉器官感

26、觉器官感觉器官感觉器官视觉、嗅觉、味觉、触觉等视觉、嗅觉、味觉、触觉等视觉、嗅觉、味觉、触觉等视觉、嗅觉、味觉、触觉等(B)(B)传导神经网络传导神经网络传导神经网络传导神经网络导入神经网络和导出神经导入神经网络和导出神经导入神经网络和导出神经导入神经网络和导出神经 网络网络网络网络(C)(C)思维器官思维器官思维器官思维器官-记忆、联想、分析、决策记忆、联想、分析、决策记忆、联想、分析、决策记忆、联想、分析、决策(D)(D)效应器官效应器官效应器官效应器官-操作、行走、语言等操作、行走、语言等操作、行走、语言等操作、行走、语言等关于信息技术的概述关于信息技术的概述信息技术的概论信息技术的概论

27、信息技术的概论信息技术的概论(2)(2)信息技术的分类信息技术的分类信息技术的分类信息技术的分类(A)(A)感测技术感测技术感测技术感测技术-感觉器官的延长感觉器官的延长感觉器官的延长感觉器官的延长:包括传感技术和测量技包括传感技术和测量技包括传感技术和测量技包括传感技术和测量技术术术术,使人们能够更好地从外部世界获取各种有用的信息使人们能够更好地从外部世界获取各种有用的信息使人们能够更好地从外部世界获取各种有用的信息使人们能够更好地从外部世界获取各种有用的信息.(B)(B)通信技术通信技术通信技术通信技术-传导神经网络的延长传导神经网络的延长传导神经网络的延长传导神经网络的延长:传递、交换和

28、分配传递、交换和分配传递、交换和分配传递、交换和分配信信信信 息息息息,消除或克服空间上的限制消除或克服空间上的限制消除或克服空间上的限制消除或克服空间上的限制,使人们能有效的利用信息使人们能有效的利用信息使人们能有效的利用信息使人们能有效的利用信息资源资源资源资源(C)(C)计算机和智能技术计算机和智能技术计算机和智能技术计算机和智能技术思维器官功能的延长思维器官功能的延长思维器官功能的延长思维器官功能的延长:使人们能够使人们能够使人们能够使人们能够更好的加工和再生信息更好的加工和再生信息更好的加工和再生信息更好的加工和再生信息.(D)(D)控制技术控制技术控制技术控制技术-效应器官的延长效

29、应器官的延长效应器官的延长效应器官的延长:根据输入的指令对外部根据输入的指令对外部根据输入的指令对外部根据输入的指令对外部事物的运动状态实施干预事物的运动状态实施干预事物的运动状态实施干预事物的运动状态实施干预关于信息技术的概述关于信息技术的概述信息技术的概论信息技术的概论信息技术的概论信息技术的概论(3)(3)信息技术四基元的关系信息技术四基元的关系信息技术四基元的关系信息技术四基元的关系(A)(A)核心位置核心位置核心位置核心位置:通信技术、计算机与智能技术通信技术、计算机与智能技术通信技术、计算机与智能技术通信技术、计算机与智能技术(B)(B)核心与外部的接口核心与外部的接口核心与外部的

30、接口核心与外部的接口:感测技术和控制技术感测技术和控制技术感测技术和控制技术感测技术和控制技术没有通信、计算机与智能技术没有通信、计算机与智能技术没有通信、计算机与智能技术没有通信、计算机与智能技术,信息技术就失信息技术就失信息技术就失信息技术就失去了基本的意义去了基本的意义去了基本的意义去了基本的意义.没有感测技术和控制技术没有感测技术和控制技术没有感测技术和控制技术没有感测技术和控制技术,信息技术就失去了信息技术就失去了信息技术就失去了信息技术就失去了基本的作用基本的作用基本的作用基本的作用,一方面没有了信息的来源一方面没有了信息的来源一方面没有了信息的来源一方面没有了信息的来源,另外一方

31、面另外一方面另外一方面另外一方面失去了信息的归宿失去了信息的归宿失去了信息的归宿失去了信息的归宿.综上所叙综上所叙综上所叙综上所叙,信息技术的信息技术的信息技术的信息技术的 四基元四基元四基元四基元 是一个完整的体是一个完整的体是一个完整的体是一个完整的体系的系的系的系的.关于信息技术的概述关于信息技术的概述信息技术的概论信息技术的概论(4)信息技术的两个具体定义信息技术的两个具体定义(A)信息技术是能够完成信息的获取、传信息技术是能够完成信息的获取、传递、加工、再生和使用等功能的一类技术。递、加工、再生和使用等功能的一类技术。(B)信息技术是指感测、通信、计算机和只信息技术是指感测、通信、计

32、算机和只能以及控制技术的整体。能以及控制技术的整体。关于信息技术的概述关于信息技术的概述信息技术的三个层次信息技术的三个层次信息技术是以电子技术为基础信息技术是以电子技术为基础,特别是特别是微电子技术为基础微电子技术为基础,以计算机技术、通信技以计算机技术、通信技术三者的综合体为核心的技术群术三者的综合体为核心的技术群.具体来所包含三个层次具体来所包含三个层次关于信息技术的概述关于信息技术的概述信息技术的三个层次信息技术的三个层次信息技术的三个层次信息技术的三个层次 (1)(1)第一个层次第一个层次第一个层次第一个层次:信息基础技术信息基础技术信息基础技术信息基础技术,即有关元、器件的制造技即

33、有关元、器件的制造技即有关元、器件的制造技即有关元、器件的制造技术术术术,它是整个信息技术的基础它是整个信息技术的基础它是整个信息技术的基础它是整个信息技术的基础;(2)(2)第二个层次第二个层次第二个层次第二个层次:信息系统技术信息系统技术信息系统技术信息系统技术,即有关信息的获取、传输、即有关信息的获取、传输、即有关信息的获取、传输、即有关信息的获取、传输、处理、控制的技术处理、控制的技术处理、控制的技术处理、控制的技术,主要有计算机技术、通信技术、控制主要有计算机技术、通信技术、控制主要有计算机技术、通信技术、控制主要有计算机技术、通信技术、控制技术三个方面技术三个方面技术三个方面技术三

34、个方面,是信息技术的核心是信息技术的核心是信息技术的核心是信息技术的核心;(3)(3)第三个层次第三个层次第三个层次第三个层次:信息应用技术信息应用技术信息应用技术信息应用技术,即信息管理、决策、决策等即信息管理、决策、决策等即信息管理、决策、决策等即信息管理、决策、决策等技术技术技术技术,是信息技术开发的根本目的是信息技术开发的根本目的是信息技术开发的根本目的是信息技术开发的根本目的.信息技术的这三个层次或领域互相关联信息技术的这三个层次或领域互相关联信息技术的这三个层次或领域互相关联信息技术的这三个层次或领域互相关联,构成一个统一构成一个统一构成一个统一构成一个统一的整体的整体的整体的整体

35、.关于信息技术的概述关于信息技术的概述信息信息基础基础技术技术主要包括四个方面主要包括四个方面:(1)微电子技术微电子技术-20世纪世纪50年代兴起年代兴起(2)光电子技术光电子技术-20世纪世纪70年代兴起年代兴起(3)光子技术光子技术-20世纪世纪80年代兴起年代兴起(4)分子电子技术分子电子技术-20世纪世纪80年代年代兴起兴起关于信息技术的概述关于信息技术的概述微电子技术微电子技术微电子技术微电子技术光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术光子技术光子技术光子技术光子技术光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术分子电子技分子电子技分子电子技分子电子技术术术术微波通信微波通信电子计算机电

36、子计算机电子自动控制电子自动控制激光技术激光技术光纤通信光纤通信光生物技术光生物技术光孤子通信光孤子通信光子计算机光子计算机光子集成技术光子集成技术生物电子计算机生物电子计算机个人电脑个人电脑互联网互联网办公自动化办公自动化智能家电网络智能家电网络工业自动化工业自动化电子显微镜电子显微镜天体物理望远镜天体物理望远镜光信息科学与技术光信息科学与技术本质本质:光信息科学和技术原则上说是属于信光信息科学和技术原则上说是属于信息科学和技术的一个组成部分息科学和技术的一个组成部分.研究的对象为光信息研究的对象为光信息光信息科学与技术的研究内容光信息科学与技术的研究内容研究光信息的本质、光信息的特征和信息

37、的量度研究光信息的本质、光信息的特征和信息的量度研究光信息的本质、光信息的特征和信息的量度研究光信息的本质、光信息的特征和信息的量度研究光信息的运动规律研究光信息的运动规律研究光信息的运动规律研究光信息的运动规律,即光信息产生、获取、变即光信息产生、获取、变即光信息产生、获取、变即光信息产生、获取、变换、传播、存储过程中的一般规律换、传播、存储过程中的一般规律换、传播、存储过程中的一般规律换、传播、存储过程中的一般规律研究光信息的收集、加工和利用的方法研究光信息的收集、加工和利用的方法研究光信息的收集、加工和利用的方法研究光信息的收集、加工和利用的方法研究光信息的传递与交换的途径及其方法研究光

38、信息的传递与交换的途径及其方法研究光信息的传递与交换的途径及其方法研究光信息的传递与交换的途径及其方法研究如何利用光信息进行识别或鉴定、综合、或研究如何利用光信息进行识别或鉴定、综合、或研究如何利用光信息进行识别或鉴定、综合、或研究如何利用光信息进行识别或鉴定、综合、或重构的原理和方法重构的原理和方法重构的原理和方法重构的原理和方法研究光信息商品、光信息产业的特征、结构、功研究光信息商品、光信息产业的特征、结构、功研究光信息商品、光信息产业的特征、结构、功研究光信息商品、光信息产业的特征、结构、功能及其发展机制等能及其发展机制等能及其发展机制等能及其发展机制等.光信息科学与技术光信息科学与技术

39、光信息科学的基础是傅立叶光学光信息科学的基础是傅立叶光学(1)傅立叶光学傅立叶光学(信息光学信息光学)的含义的含义:使用光学的方法来实现二维函数的傅使用光学的方法来实现二维函数的傅立叶变换立叶变换,并在频域中描述和处理光信息并在频域中描述和处理光信息.光信息科学与技术光信息科学与技术(2)傅立叶光学傅立叶光学(信息光学信息光学)的特点的特点(A)引用通信和信息理论中的普遍概念引用通信和信息理论中的普遍概念和思想来阐述光学现象和思想来阐述光学现象,使使光学和通信信息光学和通信信息理论相结合理论相结合,光学和信息科学互相渗透光学和信息科学互相渗透.(B)把光学系统看作收集和传递信息的把光学系统看作

40、收集和传递信息的系统系统,它的作用和通信系统在本质上是一样它的作用和通信系统在本质上是一样的的.只不过只不过通信系统中通信系统中,信息是时间性的信息是时间性的,而在而在光学系统中光学系统中,信息是空间性的信息是空间性的.傅立叶光学傅立叶光学发展历史发展历史发展历史发展历史(1)(1)傅立叶分析方法诞生在傅立叶分析方法诞生在傅立叶分析方法诞生在傅立叶分析方法诞生在1919世纪初世纪初世纪初世纪初,20,20世纪世纪世纪世纪初初初初(2)(2)傅立叶分析方法在光学领域中已有成功的傅立叶分析方法在光学领域中已有成功的傅立叶分析方法在光学领域中已有成功的傅立叶分析方法在光学领域中已有成功的应用，应用，

41、应用，应用，2020世纪世纪世纪世纪3030年代泽尼克相衬显微镜的发明是年代泽尼克相衬显微镜的发明是年代泽尼克相衬显微镜的发明是年代泽尼克相衬显微镜的发明是信息光学早期卓越的成就。信息光学早期卓越的成就。信息光学早期卓越的成就。信息光学早期卓越的成就。(3)20(3)20世纪世纪世纪世纪6060年代激光器的出现使人们获得年代激光器的出现使人们获得年代激光器的出现使人们获得年代激光器的出现使人们获得了相干性极好的新光源了相干性极好的新光源了相干性极好的新光源了相干性极好的新光源,才使傅立叶光学得以迅速才使傅立叶光学得以迅速才使傅立叶光学得以迅速才使傅立叶光学得以迅速的发展的发展的发展的发展.傅立

42、叶光学傅立叶光学分析方法分析方法在光学信息系统中利用傅立叶分析和线在光学信息系统中利用傅立叶分析和线性系统理论分析光波的传播、衍射、成像性系统理论分析光波的传播、衍射、成像现象现象,将光学系统看成收集和传输信息的系将光学系统看成收集和传输信息的系统，把光学现象使用我们所熟悉的通信和统，把光学现象使用我们所熟悉的通信和信息理论进行阐述信息理论进行阐述.因而傅立叶光学因而傅立叶光学(信息光学信息光学)又是信息科又是信息科学的一个重要部分学的一个重要部分.光全息技术光全息技术全息技术的含义全息技术的含义实现真实的三维图像的实现真实的三维图像的实现真实的三维图像的实现真实的三维图像的记录记录记录记录和

43、和和和再现再现再现再现的技术。的技术。的技术。的技术。其图像称作其图像称作其图像称作其图像称作全息图全息图全息图全息图 .“全息全息全息全息”意思意思意思意思:摄影时除记录波长和强度以外，摄影时除记录波长和强度以外，摄影时除记录波长和强度以外，摄影时除记录波长和强度以外，还记录物光的相位、物光的全部信息。还记录物光的相位、物光的全部信息。还记录物光的相位、物光的全部信息。还记录物光的相位、物光的全部信息。所以，全息摄影能使物体产生极其逼真的立所以，全息摄影能使物体产生极其逼真的立所以，全息摄影能使物体产生极其逼真的立所以，全息摄影能使物体产生极其逼真的立体感觉，立体电影就是在全息摄影技术的基础

44、上体感觉，立体电影就是在全息摄影技术的基础上体感觉，立体电影就是在全息摄影技术的基础上体感觉，立体电影就是在全息摄影技术的基础上发展而来的。发展而来的。发展而来的。发展而来的。光全息技术光全息技术 全息技术的产生全息技术的产生全息技术的产生全息技术的产生全息技术是伦敦大学帝国理工学院的全息技术是伦敦大学帝国理工学院的全息技术是伦敦大学帝国理工学院的全息技术是伦敦大学帝国理工学院的DennisGaborDennisGabor博士发明的。他也因此而获得了博士发明的。他也因此而获得了博士发明的。他也因此而获得了博士发明的。他也因此而获得了19711971年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。年的诺

45、贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。最初，最初，最初，最初，GaborGabor博士只是希望提高扫描电子显博士只是希望提高扫描电子显博士只是希望提高扫描电子显博士只是希望提高扫描电子显微镜的解析度。上世纪微镜的解析度。上世纪微镜的解析度。上世纪微镜的解析度。上世纪6060年代初期，由于激光器年代初期，由于激光器年代初期，由于激光器年代初期，由于激光器的发明的发明的发明的发明,密歇根大学的研究员密歇根大学的研究员密歇根大学的研究员密歇根大学的研究员LeithLeith和和和和UpatnieksUpatnieks制作出世界上第一组三维全息图像。制作出世界上第一组三维全息图像。制作出世界上第一组三维全

46、息图像。制作出世界上第一组三维全息图像。最近最近最近最近,前苏联的前苏联的前苏联的前苏联的YuriDennisyukYuriDennisyuk也开始尝试也开始尝试也开始尝试也开始尝试制作可以用普通白光观看的全息图。现在，全息制作可以用普通白光观看的全息图。现在，全息制作可以用普通白光观看的全息图。现在，全息制作可以用普通白光观看的全息图。现在，全息技术的持续发展为我们提供了越来越精确的三维技术的持续发展为我们提供了越来越精确的三维技术的持续发展为我们提供了越来越精确的三维技术的持续发展为我们提供了越来越精确的三维图像图像图像图像 .光全息技术光全息技术全息图象的特点全息图象的特点全息图象的特点

47、全息图象的特点(1)(1)其他三维其他三维其他三维其他三维“图像图像图像图像”不一样的是，全息图提不一样的是，全息图提不一样的是，全息图提不一样的是，全息图提供了供了供了供了“视差视差视差视差”。视差的存在使得观察者可以通过。视差的存在使得观察者可以通过。视差的存在使得观察者可以通过。视差的存在使得观察者可以通过前后、左右和上下移动来观察图像的不同形象前后、左右和上下移动来观察图像的不同形象前后、左右和上下移动来观察图像的不同形象前后、左右和上下移动来观察图像的不同形象好像有个真实的物体在那里一样。好像有个真实的物体在那里一样。好像有个真实的物体在那里一样。好像有个真实的物体在那里一样。(2)

48、(2)全息照相和常规照相不同，在底片上记录全息照相和常规照相不同，在底片上记录全息照相和常规照相不同，在底片上记录全息照相和常规照相不同，在底片上记录的不是三维物体的平面图像，而是光场本身。常的不是三维物体的平面图像，而是光场本身。常的不是三维物体的平面图像，而是光场本身。常的不是三维物体的平面图像，而是光场本身。常规照相只记录了反映被报物体表面光强的变化，规照相只记录了反映被报物体表面光强的变化，规照相只记录了反映被报物体表面光强的变化，规照相只记录了反映被报物体表面光强的变化，即只记录的光的振幅，全息照相则记录光波的全即只记录的光的振幅，全息照相则记录光波的全即只记录的光的振幅，全息照相则

49、记录光波的全即只记录的光的振幅，全息照相则记录光波的全部信息，除振幅外还记录了光波的相位。部信息，除振幅外还记录了光波的相位。部信息，除振幅外还记录了光波的相位。部信息，除振幅外还记录了光波的相位。即把三即把三即把三即把三维物体光波场的全部信息都贮存在记录介质中。维物体光波场的全部信息都贮存在记录介质中。维物体光波场的全部信息都贮存在记录介质中。维物体光波场的全部信息都贮存在记录介质中。光全息技术光全息技术全息成像的基本原理全息成像的基本原理全息成像的基本原理全息成像的基本原理第一步第一步第一步第一步:利用物光和参考光干涉在感光胶片上利用物光和参考光干涉在感光胶片上利用物光和参考光干涉在感光胶

50、片上利用物光和参考光干涉在感光胶片上记录一幅干涉图样，呈错综复杂、透明度不同的记录一幅干涉图样，呈错综复杂、透明度不同的记录一幅干涉图样，呈错综复杂、透明度不同的记录一幅干涉图样，呈错综复杂、透明度不同的花纹，称为全息（即全息照片），相当于把胶片花纹，称为全息（即全息照片），相当于把胶片花纹，称为全息（即全息照片），相当于把胶片花纹，称为全息（即全息照片），相当于把胶片制成一不规则的光栅，然后利用全息图对适当照制成一不规则的光栅，然后利用全息图对适当照制成一不规则的光栅，然后利用全息图对适当照制成一不规则的光栅，然后利用全息图对适当照明光的衍射，把原三维影像提取出来。明光的衍射，把原三维影像提