阿貝成像及空間濾波技術的研究(1)

阿貝成像及空間濾波技術的研究(1)

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1、摘要:1873年由德國學者恩斯特·卡爾·阿貝(ErnstKarlAbbe,1840-1905)提出的二次成像理論及其相應的空間濾波實驗,是空間濾波技術先導。隨著后來對空間濾波技術理論的完善,使其廣泛應用到科學技術的各個領域。文章通過二維傅里葉分析將平面光場的復振幅分布分解為不同空間頻率(即不同方向)的平面光的疊加,結合光的標量衍射理論得到透鏡的傅里葉變換性質。接著提出阿貝成像和空間濾波技術,并對其進行二維傅里葉分析。最后對空間濾波進行MATLAB模擬加深對空間濾波的理解,并了解空間濾波在圖像處理方面的應用。阿貝成像及其空間濾波實驗

2、啟示人們可以通過改變光波的頻譜結構,使其像按照人們的要求得到預期的改善。在此基礎上發(fā)展的光學信息處理技術,可用光學的方法對信息實施某種運算或變換以達到對感興趣的信息進行提取、編碼、存儲、識別和恢復的目的。這種處理方法具有二維、并行和實時處理的優(yōu)越性。關鍵字:二維傅里葉變換,標量衍射,透鏡的傅里葉變換,空間濾波Abstract:Principleofsecondimageformationanditscorrespondingspatialfilteringexperiment,putforwardbyGermanscholarEr

3、nstKarlAbbein1873(ErnstKarlAbbe,1840-1905),wastheforerunnerofspatialfilteringtechniques.Subsequently,itiswidelyappliedinallfieldsofscienceandtechnologywiththedevelopmentofspatialfilteringtechniquetheory.Inthispaper,complexamplitudedistributionisdecomposedintosuperposi

4、tionofplanelightindifferentspatialfrequency(thatisdifferentdirection)throughFourieranalysisintwodimensions,soastoobtainFouriertransformpropertiesoflenscombingscalardiffractiontheoryoflight.ThenAbbe’simageryandspatialfilteringtechniquesareproposed,meanwhile,two-dimensi

5、onalFourierisanalyzed.Andfinally,MATLABsimulationofspatialfilteringisconductedinordertodeepentheunderstandingofit,besides,theapplicationofspatialfilteringintheaspectofimageprocessingisalsodescribed.Abbe’simageryanditsspatialfilteringexperimentcanenlightenusthattheimag

6、escanbeimprovedasourexpectationandrequirementthroughchangingthefrequency-spectrumstructureoflightwave.Therefore,theinformationwhichisinterestedbyuscanbeextracted,coded,stored,identified,andrestoredbyutilizingcertainoperationandconversionwiththemethodofoptics,whichisop

7、ticalinformationprocessingtechniquedevelopedonthebasisofthisresults.Furthermore,thisprocessingmethodownstheadvantagesoftwo-dimensional,parallel,andreal-timeprocessing.Keywords:Two-DimensionalFourierTransform,ScalarDiffractionTheory,FourierTransformPropertiesofLens,Spa

8、tialFiltering目錄1緒論51.1課題背景51.2阿貝成像簡介61.3本文的主要內(nèi)容62二維傅里葉分析72.1平面波的空間分布72.2數(shù)學上的二維傅里葉變換82.3單色平面光場的二維傅里葉分析83光的標量衍射理論93.1菲涅爾——基爾霍夫

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