《光學(xué)信息處理》課程教學(xué)大綱

《光學(xué)信息處理》教學(xué)大綱課程名稱：光學(xué)信息處理英文名稱：OpticalInformationProcessing課程編號：D098091802學(xué)分：3總學(xué)時/課內(nèi)實踐學(xué)時：48課程性質(zhì)：專業(yè)方向與拓展開課單位：數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院物理系適應(yīng)對象：光電信息科學(xué)與工程專業(yè)一、課程簡介光學(xué)信息處理是用光學(xué)的方法實現(xiàn)對輸入信息的各種變換或處理,是近年來發(fā)展起來的一門新興學(xué)科,它以全息術(shù)、光學(xué)傳遞函數(shù)和激光技術(shù)為基礎(chǔ)，透鏡的傅里葉變換效應(yīng)是光學(xué)信息處理的理論核心。光學(xué)信息處理技術(shù)具有高度并行性和大容量的特點，已經(jīng)成為信息科學(xué)的一個重要分支，在許多領(lǐng)域進(jìn)入了實用階段。本課程是光電信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)專業(yè)方向與拓展課程，課程主要內(nèi)容包括:傅里葉光學(xué)基礎(chǔ)、相干、非相干光學(xué)信息處理系統(tǒng)、光學(xué)圖像識別、小波變換等。通過在每章講解國內(nèi)光學(xué)信息處理的發(fā)展現(xiàn)狀，引導(dǎo)學(xué)生建立正確的、世界觀、人生觀、價值觀。本課程為考查課，采用期末測試以及平時成績對學(xué)生進(jìn)行考核。二、課程目標(biāo)1.具有良好的人文素養(yǎng)、健全的人格、高尚的職業(yè)道德和強烈的社會責(zé)任感；2.系統(tǒng)地了解傅里葉分析在光學(xué)信息處理中的使用，掌握基本的光學(xué)信息處理方法。3.使學(xué)生獲得利用光學(xué)信息處理系統(tǒng)對圖像識別、光學(xué)實現(xiàn)的能力。具備基本的處理問題的能力，提高實際應(yīng)用能力，為獨立解決科學(xué)研究中的實際問題打下必要的物理基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐情況如表1所示：表1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：知識要求2畢業(yè)要求2：能力要求3畢業(yè)要求3：素質(zhì)要求1三、課程教學(xué)安排課程共有9項教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學(xué)安排表序號教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時實驗/實踐教學(xué)學(xué)時學(xué)時小計1傅里葉光學(xué)基礎(chǔ)職業(yè)教育和愛國教育6172經(jīng)典光學(xué)信息處理科學(xué)精神培養(yǎng)8193非相干光學(xué)信息處理科學(xué)精神培養(yǎng)6174光學(xué)圖像識別科學(xué)精神培養(yǎng)6175廣義傅里葉變換及其光學(xué)實現(xiàn)科學(xué)精神培養(yǎng)6176光學(xué)小波變換科學(xué)精神培養(yǎng)447空間光調(diào)制器科學(xué)精神培養(yǎng)338神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)精神培養(yǎng)229光折變介質(zhì)信息處理科學(xué)精神培養(yǎng)22合計43548教學(xué)安排1．傅里葉光學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)要求：了解傅里葉分析的基本方法；掌握平面波角譜和角譜的衍射以及透鏡系統(tǒng)的傅里葉變換性質(zhì)教學(xué)內(nèi)容：二維傅里葉分析；空間帶寬積和測不準(zhǔn)關(guān)系；平面波的角譜和角譜的衍射；透鏡系統(tǒng)的傅里葉變換性質(zhì)。重點難點：平面波角譜的衍射，透鏡系統(tǒng)的傅里葉變換性質(zhì)。2．經(jīng)典光學(xué)信息處理教學(xué)要求：了解傅里葉處理器、空間濾波概念；了解照相圖像的復(fù)原方法；掌握全息術(shù)基本原理、相關(guān)和卷積的基本概念；了解傅里葉變換全息圖的記錄。教學(xué)內(nèi)容：傅里葉處理器；空間濾波；照相圖像的復(fù)原；全息術(shù)；傅里葉變換全息圖；相關(guān)和卷積。重點難點：相關(guān)和卷積，空間濾波，全息術(shù)3．非相干光學(xué)信息處理教學(xué)要求：了解非相干像的形成和MTF的測量；掌握非相干空間濾波方法和傅里葉變換光譜儀原理。教學(xué)內(nèi)容：楊氏干涉儀和空間相干性；非相干像的形成；MTF的測量；邁克爾遜干涉儀和時間相干性；傅里葉變換光譜儀；投影顯示的消像素技術(shù)；計算層析技術(shù)。重點難點：空間和時間相干性，非相干空間濾波，傅里葉變換光譜儀。4．光學(xué)圖像識別教學(xué)要求：理解光學(xué)相關(guān)器和非相干識別器的含義；掌握VanderLugt相關(guān)器和實時聯(lián)合變換相關(guān)器；了解旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器、比例不變VanderLugt相關(guān)器和旋轉(zhuǎn)不變。教學(xué)內(nèi)容：光學(xué)相關(guān)器；非相干識別器；VanderLugt相關(guān)器；實時VanderLugt相關(guān)器；旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器；比例不變VanderLugt相關(guān)器；實時聯(lián)合變換相關(guān)器；旋轉(zhuǎn)不變。重點難點：光學(xué)相關(guān)器，VanderLugt相關(guān)器，聯(lián)合變換相關(guān)器。5．廣義傅里葉變換及其光學(xué)實現(xiàn)教學(xué)要求：掌握廣義傅里葉變換及其光學(xué)實現(xiàn)；理解用透鏡實現(xiàn)廣義傅里葉變換的基本光學(xué)單元；了解用自聚焦笑影光波導(dǎo)實現(xiàn)廣義傅里葉變換。教學(xué)內(nèi)容：廣義傅里葉變換的定義和性質(zhì)；用透鏡實現(xiàn)廣義傅里葉變換的基本光學(xué)單元；基本光學(xué)單元的組合；用自聚焦笑影光波導(dǎo)實現(xiàn)廣義傅里葉變換。重點難點：廣義傅里葉變換的定義性質(zhì)和光學(xué)實現(xiàn)。6．光學(xué)小波變換教學(xué)要求：掌握小波變換的定義和性質(zhì)及光學(xué)實現(xiàn)系統(tǒng)；了解光學(xué)小波變換匹配濾波器在圖像識別中的應(yīng)用及光學(xué)Harr小波變換和圖像邊緣探測。教學(xué)內(nèi)容：小波變換的定義和性質(zhì)；實現(xiàn)一維小波變換的光學(xué)系統(tǒng)；用多通道匹配濾波實現(xiàn)二維小波變換；4.光學(xué)小波變換匹配濾波器在圖像識別中的應(yīng)用；光學(xué)Harr小波變換和圖像邊緣探測。重點難點：小波變換的定義、性質(zhì)和光學(xué)實現(xiàn)。7．空間光調(diào)制器教學(xué)要求：理解空間光調(diào)制器的定義；理解液晶的扭曲效應(yīng)及薄膜晶體管驅(qū)動液晶顯示器及液晶光閥的工作原理；掌握線性電光效應(yīng)；了解PROM器件和數(shù)字微反射鏡器件數(shù)字化投影的原理。教學(xué)內(nèi)容：磁光空間光調(diào)制器；液晶的扭曲效應(yīng)及薄膜晶體管驅(qū)動液晶顯示器；大屏幕投影電視、液晶光閥；線性電光效應(yīng)和PROM器件；數(shù)字微反射鏡器件數(shù)字化投影。重點難點：空間光調(diào)制器的定義，液晶顯示器、液晶光閥的工作原理，線性電光效應(yīng)。8．光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)要求：了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、建立及光學(xué)互連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)。教學(xué)內(nèi)容：引言；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立；光學(xué)互連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)。重點難點：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。9．光折變介質(zhì)信息處理教學(xué)要求：理解相位共軛概念及光折變相位共軛器的原理；了解光折變二波耦合和四波混頻及自泵譜、互泵譜相位共軛效應(yīng)；了解相位共軛在聯(lián)合傅里葉變換相關(guān)識別中的應(yīng)用；了解光折變非線性聯(lián)合變換相關(guān)器及其應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容：相位共軛；光折變相位共軛器；光折變二波耦合和四波混頻；自泵譜、互泵譜相位共軛效應(yīng)；相位共軛在聯(lián)合傅里葉變換相關(guān)識別中的應(yīng)用；光折變非線性聯(lián)合變換相關(guān)器。重點難點：光折變相位共軛及其應(yīng)用；相位共軛在聯(lián)合傅里葉變換相關(guān)識別中的應(yīng)用。五、課內(nèi)實踐教學(xué)內(nèi)容及要求無六、課程考核與評價表4：成績評定方式表考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細(xì)則平時作業(yè)5根據(jù)全部作業(yè)的得分再按5%計入總成績平時考勤5根據(jù)學(xué)生出勤情況按5%計入總成績期中測試10主要考核傅里葉光學(xué)基礎(chǔ)、相干和非相干光學(xué)信息處理系統(tǒng)；開卷考試，以卷面成績的10%計入課程總成績期末考試80考核光學(xué)信