光學(xué)圖像相減

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn)十三 光學(xué)圖像相減 1. 引言 兩張相近圖像的差異可以通過(guò)光學(xué)圖像的相減運(yùn)算來(lái)獲取，在醫(yī)學(xué)上可用來(lái)發(fā)現(xiàn)病灶的發(fā)展變化，軍事上可發(fā)現(xiàn)敵方軍事設(shè)施的變動(dòng)，農(nóng)業(yè)上可預(yù)測(cè)農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)，工業(yè)上可用于檢測(cè)工件加工質(zhì)量，對(duì)地形地貌圖片的相減運(yùn)算可以考察草場(chǎng)退化情況、監(jiān)視森林火情，還可用于地球資源探測(cè)、氣象預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以及城市發(fā)展研究等等。光學(xué)圖像相減是相干光學(xué)處理中一種最基本的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)圖像相減的方法很多，本實(shí)驗(yàn)是利用一維余弦光柵作為空間濾波器，在頻域中對(duì)圖像的頻譜進(jìn)行調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像相減運(yùn)算的。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉正弦光柵的透過(guò)率函數(shù)；2.加深對(duì)傅里葉光學(xué)中相移定理和卷積定理的認(rèn)

2、識(shí)；3.掌握光學(xué)圖像相減的原理，實(shí)現(xiàn)圖像相減，加深對(duì)空間濾波概念的理解。3.實(shí)驗(yàn)原理圖1 圖像加減實(shí)驗(yàn)原理圖在物平面上，沿方向?qū)?yīng)于坐標(biāo)原點(diǎn)放置的圖像A和B，它們的中心離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離都等于 （1） 在頻譜平面上，放置忽略了有限尺寸的正弦振幅型光柵，其復(fù)振幅透過(guò)率函數(shù)可寫(xiě)為 （2） 設(shè)和分別為圖像A和B復(fù)振幅透過(guò)率函數(shù)。在單位振幅平面波垂直照射下，物平面輸入光場(chǎng)分布為 （3）頻譜平面輸入頻率為（4）利用式（1）和的關(guān)系，可得，式（4）可為 （5） 經(jīng)光柵濾波后的頻譜為 （6）在輸出平面的輸出光場(chǎng)分布為 （7） 當(dāng)=/2時(shí)，由則式（7）可變?yōu)?（8）其中x2=Mx0,b'=Mb，M是成像

3、系統(tǒng)的放大倍率。由式（8）第一項(xiàng)可以看出，輸出平面的中心部位實(shí)現(xiàn)了圖像相減。=/2即是光柵的最大透過(guò)率偏離光軸1/4周期。且其中的其它四項(xiàng)分列兩側(cè)，它們的中心位于(±b,0)， (±2b,0)。只要適當(dāng)選擇f0 ，總可以將相減的中心項(xiàng)分離出來(lái)，并且兩側(cè)項(xiàng)也不會(huì)重疊。也就是說(shuō)，在圖1中，由于光柵是正弦振幅型光柵，透過(guò)光被衍射時(shí)只有零級(jí)項(xiàng)和 ±1級(jí)項(xiàng)。相當(dāng)于它可以使位于物平面P0的圖像在像平面P2產(chǎn)生三個(gè)像。圖像A的+1級(jí)像和圖像B的-1級(jí)像恰好在P2平面的中心部位重疊。當(dāng)它們有相反的相位時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)圖像的相減。平移光柵，改變空間初相位=k，還可獲得圖像相加的結(jié)果。4實(shí)驗(yàn)儀器 激光器，正弦光柵，透鏡，物體，滑軌，支架。5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1搭設(shè)實(shí)驗(yàn)光路（注意：預(yù)先計(jì)算好各個(gè)光學(xué)儀器的位置和距離，將透鏡按照從后往前的原則進(jìn)行放置和準(zhǔn)直）2放置物T，找到頻譜面F。3在頻譜面上放置正弦光柵G，觀察物的像。平移光柵，使圖像進(jìn)行加減。圖2 圖像加減實(shí)驗(yàn)示意圖6.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1記錄實(shí)驗(yàn)中各透鏡的參數(shù)和距離，畫(huà)出實(shí)