光信息處理第4章.ppt

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1、第四章白光信息處理（WhitelightInformationProcessing）相干光處理和非相干光處理各有利弊，能否有一種方法：在光學處理中降低對光源相干性的要求，但又同時保持對復振幅的線性運算性質(zhì)？一種新的光信息處理方法：白光信息處理。優(yōu)點：不存在相干噪聲，又保留了相干光學處理系統(tǒng)對復振幅進行運算的能力，靈活性好。采用寬譜帶光源，適合處理彩色圖像。嫦娥一號衛(wèi)星拍攝的月面地形黑白圖像月面地形色彩編碼圖像萬戶撞擊坑白光信息處理實時假彩色編碼位相調(diào)制假彩色編碼空間假彩色編碼（調(diào)制技術）等空間頻率假彩色編碼等密度假彩色編碼4.1白光信息處理的基本原理光柵的作用：光柵當單色光照射到

2、光柵常數(shù)為d的光柵上時，光會產(chǎn)生衍射。白光信息處理系統(tǒng)信號(透明膠片)t(x1,y1)置于輸入平面P1上,在其后緊貼一正弦光柵Gr,其振幅透射率為在單位振幅的準直白光照射下,光柵后表面上的復振幅分布為在頻譜面P2上的空間頻譜分布為零級頻譜+1級頻譜–1級頻譜±1級譜中心位于（±lff0，0）對于間隔為Δλ的兩種色光λ1和λ2,其±1級譜的中心在x2軸上的偏移量為設輸入信號的空間頻率帶寬為Wt，則其在x2軸上的空間寬度為不同波長的物體頻譜能夠分離的條件是結(jié)論：只要光柵頻率f0遠大于輸入信號的帶寬Wt，就可以不考慮各波長頻譜間的重疊。從而可在頻譜面P2上對一系列取離散值的波長，像相干

3、處理系統(tǒng)那樣進行濾波操作。白光信息處理技術能否處理復振幅信號？在輸出平面P3上，波長為ln的像場復振幅為對于波長為λn的物頻譜，若在頻譜面上采用濾波器，設其濾波函數(shù)為對于波長ln，濾波后的頻譜為波長為ln的像場的相對強度分布為其中通過濾波器Hn的是包含ln的某一窄波段Δln的光波，由于Δln比ln小得多，故可作為準單色光處理。通過Hn濾波后的像強度分布為是第n個濾波器的脈沖響應。白光信息處理系統(tǒng)利用光柵的色散特性使各波長產(chǎn)生的信號頻譜分離而對各波長的譜獨立濾波，因而能進行復數(shù)信號的處理；并且輸出強度是互不相干的窄帶光強度之和，所以又能同時抑制相干噪聲。當有N個離散濾波器同時作用于

4、頻譜面時，在輸出平面上得到的是不同波長輸出的非相干疊加，即白光信息處理系統(tǒng)4.2實時假彩色編碼如果能把一幅黑白圖像的灰度分布轉(zhuǎn)化為彩色分布，則可大大提高人眼對圖像的分辨能力，從而獲得更多的信息，這就是光學圖像的假彩色編碼。假彩色處理后的圖像黑白圖像一.等空間頻率假彩色編碼等空間頻率假彩色編碼是對圖像的不同的空間頻率賦予不同的顏色，從而使圖像按空間頻率的不同顯示不同的色彩。白光信息處理系統(tǒng)將復振幅透過率為　　　　的黑白透明片與正交光柵疊加在一起放在輸入平面上。正交光柵的復振幅透過率為式中，fa，fb分別是光柵沿x1軸和y1軸方向上的空間頻率。P2平面上相應于該波長的頻譜為對某一種波

5、長，光柵后表面上的復振幅分布為白光照明下，有如圖頻譜面。沿x2，y2方向各有2個彩虹顏色的信號一級譜。高通濾波器低通濾波器于是頻譜面后經(jīng)過濾波的函數(shù)為濾波器只有沿著垂直顏色彌散的方向才有效．高通濾波器低通濾波器式中，Tb和Tr分別是所選擇的藍色和紅色信號譜；H1和H2分別是一維低通濾波器和一維高通濾波器的濾波函數(shù)。在輸出面P3上相應的復振幅分布為輸出像的強度分布可近似表示為式中，Δλb和Δλr分別是信號的藍色和紅色的光譜寬度；h1和h2分別是H1和H2的點擴展函數(shù)。兩個非相干像在輸出面上合成了彩色編碼像。在此濾波操作中,像的低頻結(jié)構(gòu)呈藍色,高頻結(jié)構(gòu)呈紅色。通過上述方法，在輸出平面

6、上將得到合成彩色編碼像，由于空間頻率結(jié)構(gòu)相同的地方呈現(xiàn)相同的顏色，稱為等空間頻率假彩色編碼。對圖象編碼假彩色成像二.等密度假彩色編碼在Ｐ2平面上安放濾波器反轉(zhuǎn)濾波片p相位濾波器紅濾波片反轉(zhuǎn)濾波片的函數(shù)表達濾波后的頻譜函數(shù)為白光處理的輸出平面P3上，復振幅分布為如果光柵頻率足夠高，則上式可以近似為是綠色的對比度反轉(zhuǎn)像，即由于像tr和tgn分別來自光源中不同顏色的光譜帶，它們之間是非相干的，所以輸出平面強度分布為紅色正像綠色負像輸出像面上，綠色負像和紅色正像重合，強度疊加的結(jié)果是得到等密度的假彩色編碼像。在操作前不需要對物圖像作任何預處理,也不需要任何濾色片,顏色直接來自白光光源,可

7、得到自然的假彩色,從而具有實時處理的特點。小結(jié)等空間頻率假彩色編碼是對圖像的不同的空間頻率賦予不同的顏色，從而使圖像按空間頻率的不同顯示不同的色彩；等密度假彩色編碼是對圖像的不同灰度賦予不同的顏色。前者用以突出圖像的結(jié)構(gòu)差異；后者用以突出圖像的灰度差異，以提高對黑白圖像的目視判讀能力。光學圖像假彩色編碼的特點4.3空間假彩色編碼技術（調(diào)制技術）一.q調(diào)制原理調(diào)制是在阿貝二次衍射成像原理基礎上進行分光濾波實驗，它用不同方向的光柵對圖像的不同部分進行調(diào)制（亦稱為編碼），是通過改變用來