8、阿貝成像原理與空間濾波

阿貝成像原理和空間濾波

阿貝成像原理是德國人阿貝（E.Abbe,1874）在研究提高顯微鏡的分辨能力時提出的一個理論，該理論認為：物是一系列不同空間頻率信息的集合，相干成像過程分兩步完成，第一步是入射光經(jīng)物平面發(fā)生夫瑯禾費衍射，起到“分頻”作用，第二步是各衍射斑發(fā)出的球面次波在像平面上相干迭加，起到“合成”作用，像就是干涉場。阿貝成像原理的意義在于:它以一種新的頻譜語言來描述信息,它啟發(fā)人們用改造頻譜的方法來改造信息，是光電子信息學的基礎實驗

物是一系列不同空間頻率的集合。由于透鏡成像過程中，受透鏡孔徑所限，總會有一部分角度較大的衍射光(高頻信息)不能進入透鏡而失掉，使像的邊界變得不銳，細節(jié)變得模糊，這是限制顯微鏡分辨率的根本原因。實驗背景·阿貝成像原理是現(xiàn)代光學信息處理的理論基礎?！た臻g濾波是基于阿貝成像原理的光學信息處理方法?！す鈱W信息處理:指的是光學圖像的產(chǎn)生、傳遞、探測和處理?，F(xiàn)在已發(fā)展成為一個非常有應用前景的學科?！す獾膹姸?或振幅)、相位、顏色(波長)和偏振態(tài)等都可以攜帶光的信息?！け緦嶒炛锌臻g濾波所處理的光信息特指——光強分布所形成的圖像。實驗背景（1）通過實驗進一步加強對阿貝成像原理以及空間頻率、傅里葉頻譜空間濾波概念的理解。（2）掌握空間濾波的光路調整方法（共軸調節(jié)、平行光的調節(jié)）和基本的濾波方法（針孔濾波）。（3）了解光柵在空間圖象處理中的作用；觀察方向濾波、低通與高通濾波及空間濾波現(xiàn)象。（4）學習θ調制與假彩色編碼。

一、實驗目的

阿貝成像原理：阿貝認為物體是由許多不同方位、不同空間頻率的光柵構成的；其次，物體通過透鏡成像的過程分為兩步:二、實驗原理/2.1阿貝成像原理

第1步：入射光經(jīng)物平面發(fā)生夫瑯禾費衍射，衍射光束被分解成為不同方向傳播的多束平行光（每一束平行光相應于一定的空間頻率，按衍射規(guī)律，物面上距離越近的，即空間頻率越高的點其衍射角度越大），其作用是把光場分布轉變?yōu)榭臻g頻率分布，即“分頻”

第2步：衍射波被透鏡接收,在透鏡的焦平面上形成三個頻率成分不同的衍射斑S+1.S0,S-1，所以把所在的焦平面稱為譜平面。S+1.S0,S-1可看成三個次波源，次波源發(fā)出的球面波在透鏡的像平面發(fā)生相干迭加，不同空間頻率的光束又復合成像。即“合成”二、實驗原理/2.3θ調制

將一幅透明畫拆分成三部分：房子、草地、天空，將這三部分分別刻在三片不同取向的光柵上，將光柵疊在一起作為物，此物叫調制片，用白光照明調制片，光束發(fā)生衍射，衍射光束經(jīng)透鏡后在其焦平面成像形成衍射譜（彩色光斑），如在譜平面上放置頻譜濾波器（即能讓一部分光通過的擋板），在房子譜方向只讓紅色光譜通過，在草地譜方向只讓綠色通過，在天空譜方向只讓