光学传递函数
调制传递函数的测量与透镜像质评价
实验六 调制传递函数的测量与透镜像质评价 光学成像系统是信息传递的系统，光波携带输入图像的信息从物平面传播到像平面，输出像的质量完全取决于光学系统的传递特性。理想成像要求物平面与像平面之间一一对应。实际中，点物不能成点像，其原因就是通过成像系统后像质会变坏。传统的光学系统像质评价方法是星点法和鉴别率法，但它们均存在自身的缺点[1]。 20世纪50年代，霍普金斯（H ．H ．Hopkins ）提出了光学传递函数的概念，其处理方法是将输入图像看作由不同空间频率的光栅组成，通过研究这些空间频率分量在系统传递过程中丢失、衰减、相移等变化的情况，计算出光学传递函数的值并作出曲线来表征光学系统对不同空间频率图像的传递性能，这种方法是一种比较科学和全面的评价成像系统成像质量的方法。现在人们广泛用传递函数作为像质评价的判据，使质量评价进入客观计量。 一、实验目的 1．了解传递函数测量的基本原理，掌握传递函数测量和成像质量评价的近似方法； 2．通过对不同空间频率的矩形光栅成像的方法，测量透镜的调制传递函数。 二、实验原理 任何二维物体g(x, y)都可以分解成一系列沿x 方向和y 方向的不同空间频率(v x ，v y )的简谐函数(物理上表示正弦光栅)的线性叠加： (1) 式中Ｇ(v x ,v y ) 是物体函数g(x, y)的傅里叶谱，它表示物体所包含的空间频率 (v x ,v y ) 的成分含量，其中低频成分表示缓慢变化的背景和大的物体轮廓，高频成分则表征物体的细节。 当该物体经过光学系统后，各个不同频率的正弦信号发生两种变化：首先是对比度下降，其次是相位发生变化，而相应的Ｇ(v x ,v y )变为像的傅里叶谱()y x v v G ,'，这一综合过程可表示为： (2) 式中H (v x ,v y ) 称为光学传递函数，它是一个复函数，可以表示为： (3) 它的模m (v x , v y ) 被称为调制传递函数（modulation transfer function, MTF ），相位部分 φ (v x ，v y ) 则称为相位传递函数（phase transfer function, PTF ）。 对像的傅里叶谱() y x v v G ,' 再作一次逆变换，就得到像的复振幅分布： (４) 空间频率是用一种叫“光栅”的目标板来测试，它的线条从黑到白逐渐过渡，见图1。 ()()()[] y x y x y x dv dv y v x v i v v G y x g +=??∞∞-∞∞-π2exp ,,()()() y x y x y x v v H v v G v v G ,,,?='()()()[]y x y x y x dv dv y v x v i v v G y x g +-'='??∞∞-∞∞-π2exp ,,()()()[] y x y x y x v v j v v m v v H ,exp ,,φ=
光学传递函数的测量实验报告
实验四 光学传递函数测量和透镜像质评价 一. 实验目的 1. 了解光学镜头传递函数测量的基本原理； 2. 掌握传递函数测量和光学系统成像品质评价的近似方法 3. 学习抽样、平均和统计算法。 二. 主要仪器及设备 1. 导轨，滑块，调节支座，支杆，可调自定心透镜夹持器，干板夹； 2. 多用途三色LED 面光源； 3. 波形发生器，待测双凸透镜（Φ30，f120），待测双胶合透镜（Φ30，f90）； 4. CCD 及其稳压电源，CCD 光阑； 5. 图像采集卡及其与CCD 连线，微机及相应软件。 三. 实验原理 傅里叶光学证明了光学成像过程可以近似作为线形空间中的不变系统来处理，从而可以在频域中讨论光学系统的响应特性。任何二维物体ψo (x , y )都可以分解成一系列x 方向和y 方向的不同空间频率 (νx ,νy )简谐函数(物理上表示正弦光栅)的线性叠加： 式中ψo (νx ,νy )为ψo (x , y )的傅里叶谱，它正是物体所包含的空间频 率(νx ,νy )的成分含量，其中低频成分表示缓慢变化的背景和大的物体轮廓，高频成分则表征物体的细节。 当该物体经过光学系统后，各个不同频率的正弦信号发生两个变化：首先是调制度（或反差度）下降，其次是相位发生变化，这一综合过程可表为 []) 1(,)(2exp ),(),(o o y x y x y x d d y x i Ψy x ννννπννψ+= ??∞∞-∞ ∞-) 2(),,(),(),(o i y x y x y x ΨH Ψνννννν?=
)4( , min max min max A A A A m + - = [] y x y x y x d d i Ψν ν η ν ξ ν π ν ν η ξ ψ) ( 2 exp ) , ( ) , ( i i + =?? ∞ ∞ - ∞ ∞ - 式中ψi(νx,νy)表示像的傅里叶谱。H(νx,νy)称为光学传递函数，是一个复函数，它的模为调制度传递函数（modulation transfer function, MTF），相位部分则为相位传递函数（phase transfer function, PTF）。显然，当H=1时，表示像和物完全一致，即成像过程完全保真，像包含了物的全部信息，没有失真,光学系统成完善像。 由于光波在光学系统孔径光栏上的衍射以及像差（包括设计中的余留像差及加工、装调中的误差），信息在传递过程中不可避免要出现失真，总的来讲，空间频率越高，传递性能越差。 对像的傅里叶谱ψi(νx,νy)再作一次逆变换，就得到像的复振幅分布： (3) 调制度m定义为 式中A max和A min分别表示光强的极大值和极小值。光学系统的调制传递函数可表为给定空间频率下像和物的调制度之比： 除零频以外，MTF的值永远小于1。MTF(νx,νy)表示在传递过程中调制度的变化，一般说MTF越高，系统的像越清晰。平时所说的光学传递函数往往是指调制度传递函数MTF。图1给出一个光学镜头的设计MTF 曲线，不同视场的MTF不相同。 在生产检验中，为了提高效率，通常采用如下近似处理： 图1.光学传递函数（不同曲线对应于不同视场） )5( , ) , ( ) , ( ) , ( MTF o i y x y x y x m m ν ν ν ν ν ν=
光学传递函数的测量和像质评价
光学传递函数的测量和像质评价 引言 光学传递函数是表征光学系统对不同空间频率的目标函数的传递性能，是评价光学系统的指标之一。它将傅里叶变换这种数学工具引入应用光学领域，从而使像质评价有了数学依据。由此人们可以把物体成像看作光能量在像平面上的再分配，也可以把光学系统看成对空间频率的低通滤波器，并通过频谱分析对光学系统的成像质量进行评价。到现在为止，光学传递函数成为了像质评价的一种主要方法。 一、实验目的 了解光学镜头传递函数的基本测量原理，掌握传递函数测量和成像品质评价的近似方法，学习抽样、平均和统计算法，熟悉光学软件的应用。 二、基本原理 光学系统在一定条件下可以近似看作线性空间中的不变系统，因此我们可以在空间频率域来讨论光学系统的响应特性。其基本的数学原理就是傅里叶变换和逆变换，即： dxdy y x i y x )](2exp[,ηξπψηξψ+-=??） （），（ （1） ηξηξπηξψψd d y x i y x )](2exp[),(),(+=?? （2） 式中),(ηξψ是),(y x ψ的傅里叶频谱，是物体所包含的空间频率),(ηξ的成分含量，低频成分表示缓慢变化的背景和大的轮廓，高频成分表示物体细节，积分范围是全空间或者是有光通过空间范围。 当物体经过光学系统后，各个不同频率的正弦信号发生两个变化：首先是调制度（或反差度）下降，其次是相位发生变化，这一综合过程可表为 ），（），（），（ηξηξψηξφH ?= （3） 式中），（ηξφ表示像的傅里叶频谱。），（ηξH 成为光学传递函数，是一个复函数，它的模为调制度传递函数（modulation transfer function, MTF ），相位部分则为相位传递函数（phase transfer function, PTF ）。显然，当H =1时，表示象和物完全一致，即成象过程完全保真，象包含了物的全部信息，没有失真,光学系统成完善象。由于光波在光学系统孔径光栏上的衍射以及象差（包括设计中的余留象差及加工、装调中的误差），信息在传递过程中不可避免要出现失真，总的来讲，空间频率越高，传递性能越差。要得到像的复振幅分布，只需要将像的傅里叶频谱作一次逆傅里叶变换即可。 在光学中，调制度定义为 min max min max I I I I m +-= (4) 式中max I 、min I 表示光强的极大值和极小值。光学系统的调制传递函数可表为给定空间频率
光学传递函数测试仪的现状和发展趋势
文章编号!"##$%$&’#()##’*#$%##+,%#$ 光学传递函数测试仪的现状和发展趋势- 樊翔.倪旭翔 (浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心.浙江杭州’"##)/* 摘要!光学传递函数被公认为目前评价光学系统成像质量比较客观0有效的方法1给出光学传递函数的基本理论.介绍了目前国内外主要光学传递函数测试仪的数学模型0测试 原理0基本结构和主要性能.并阐述了今后光学传递函数测试仪的发展趋势1 关键词!光学传递函数2测试仪2现状2发展趋势 中图分类号!34/+文献标识码!5 67898:;9;<;=9<:>>8?8@A B C8:;;78:>A D E F G;89;H:IH:9;7=C8:; J5K L M N O P.KQ L R S T M N O P (U V W X UY Z[\]^_‘a b c d e^[f g h d^.i j h k_a d lm d_n h[e_^o.p a d l q j Z f’"##)/.U j_d a* r s9;7
数字式光学传递函数测量和透镜象质评价
实验八 数字式光学传递函数的测量和像质评价实验 1．实验目的 了解光学镜头传递函数测量的基本原理； 掌握传递函数测量和成像品质评价的近似方法； 学习抽样、平均和统计算法。 2. 基本原理 光学传递函数（Optical transfer function, OTF ）表征光学系统对不同空间频率目标的传递性能，广泛用于对系统成像质量的评价。 傅里叶光学证明了光学成像过程可以近似作为线形空间中的不变系统来处理，从而可以在频域中讨论光学系统的响应特性。任何二维物体ψo (x , y )都可以分解成一系列x 方向和y 方向的不同空间频率(f x ,f y )简谐函数(物理上表示正弦光栅)的线性叠加： o o (,)(,)exp 2(),(1)x y x y x y x y f f i f x f y df df ψπ∞∞ -∞-∞??= Φ+???? 式中Φo (f x ,f y )为ψo (x , y )的傅里叶谱，它正是物体所包含的空间频率(f x ,f y )的成分含量，其中低频成分表示缓慢变化的背景和大的物体轮廓，高频成分则表征物体的细节。 当该物体经过光学系统后，各个不同频率的正弦信号发生两个变化：首先是调制度（或反差度）下降，其次是相位发生变化，这一综合过程可表为 i o (,)(,)(,),(2)x y x y x y f f H f f f f Φ=?Φ 式中Φi (f x ,f y )表示像的傅里叶谱。H (f x ,f y )称为光学传递函数，是一个复函数，它的模为调制度传递函数（modulation transfer function, MTF ），相位部分则为相位传递函数（phase transfer function, PTF ）。显然，当H =1时，表示像和物完全一致，即成像过程完全保真，像包含了物的全部信息，没有失真,光学系统成完善像。 由于光波在光学系统孔径光栏上的衍射以及像差（包括设计中的余留像差及加工、装调中的误差），信息在传递过程中不可避免要出现失真，总的来讲，空间频率越高，传递性能越差。 对像的傅里叶谱Φi (f x ,f y )再作一次逆变换，就得到像的复振幅分布：
光学传递函数的测量和评价解读
光学传递函数的测量和评价 引言 光学传递函数是表征光学系统对不同空间频率的目标函数的传递性能,是评价光学系统 的指标之一。它将傅里叶变换这种数学工具引入应用光学领域,从而使像质评价有了数学依据。由此人们可以把物体成像看作光能量在像平面上的再分配,也可以把光学系统看成对空间频率的低通滤波器,并通过频谱分析对光学系统的成像质量进行评价。到现在为止,光学传递函数成为了像质评价的一种主要方法。 一、实验目的 了解光学镜头传递函数的基本测量原理,掌握传递函数测量和成像品质评价的近似方 法,学习抽样、平均和统计算法,熟悉光学软件的应用。 二、基本原理 光学系统在一定条件下可以近似看作线性空间中的不变系统,因此我们可以在空间频率域来讨论光学系统的响应特性。其基本的数学原理就是傅里叶变换和逆变换,即: dxdy y x i y x ](2exp[,ηξπψηξψ+-=?? (,( (1 ηξηξπηξψψd d y x i y x ](2exp[,(,(+=?? (2 式中,(ηξψ是,(y x ψ的傅里叶频谱,是物体所包含的空间频率,(ηξ的成分含量,低频成分表示缓慢变化的背景和大的轮廓,高频成分表示物体细节,积分范围是全空间或者是有光通过空间范围。
当物体经过光学系统后,各个不同频率的正弦信号发生两个变化:首先是调制度(或反 差度下降,其次是相位发生变化,这一综合过程可表为 ,(,(,(ηξηξψηξφH ?= (3 式中,(ηξφ表示像的傅里叶频谱。,(ηξH 成为光学传递函数,是一个复函数, 它的模为调制度传递函数(modulation transfer function, MTF ,相位部分则为相位传递函数(phase transfer function, PTF 。显然,当H =1时,表示象和物完全一致,即成象过程完全保真,象包含了物的全部信息,没有失真,光学系统成完善象。由于光波在光学系统孔径光栏上的衍射以及象差(包括设计中的余留象差及加工、装调中的误差,信息在传递过程中不可避免要出现失真,总的来讲,空间频率越高,传递性能越差。要得到像的复振幅分布,只需要将像的傅里叶频谱作一次逆傅里叶变换即可。 在光学中,调制度定义为 min max min max I I I I m +-= (4 式中max I 、min I 表示光强的极大值和极小值。光学系统的调制传递函数可表为给定空间频率 下像和物的调制度之比: (ηξ,M TF = ,(,(ηξηξo i m m 一般说来,MTF 越高,系统像越清晰,我们说光学传递函数往往就是指调制传递函数。调制 传递函数随视场变化而变化,我们可以通过调制传递函数的各个不同值来评价光学系统的成 像质量。
25 第五节 传递函数的定义及基本环节的传递函数
第五节 传递函数 的定义及基本环节的传递函数 一旦建立起系统的线性化数学模型，就能用拉氏变换这个数学工具对其进行求解，从而得到系统的输出响应。但这种方法随输入函数的变化而变化显得繁琐，最主要的还是难以从方程本身判断系统的动态特性。
因此引入传递函数的概念，用来描述单输入、单输出系统。推广之，还可以用传递矩阵描述多输入、多输出系统，进一步深化对系统的认识。 一、传递函数的定义 零初始条件下，系统（元件）输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为系统（元件）的传递函数，有时也称转移函数。
记为。 ()G s ()() () Y s G s X s = 零初始条件含义 1、指输入作用在0t =以后才加入，因此输入量及其各阶导数在0t =时均为0（与其本身无关）。 2、输入作用加入前，系统是相对静止的，
因此系统的输出量及其各阶导数在0t =时也全为0。 二、传递函数的特性 ()()() 1 111 11n n n n m m m m Y s G s X s a s a s a s a b s b s b s b ???00 ?= ++++=++++ m n ≥
1、对于线性定常系统，传递函数是的有理分式，且。对于单独一个元件，可能有。 S m ≥n m n <()G s TS = (微分元件) 2、传递函数是系统（元件）动态规律的固有描述，仅与其结构参数有关，不随输入量变化。 三、系统基本环节的传递函数
一个系统可看作是由许多基本环节组成的，这些基本环节主要有； 1、比例环节（放大环节）——输出量与输入量成正比的环节 () () () ()() Y s G s K Y s KX s X s ==?= 2、惯性环节（非周期环节） 由于有储能元件，故对突变形式的输入
试验二用MATLAB建立传递函数模型
《自动控制原理》实验指导书 北京科技大学自动化学院控制科学与工程系 2013年4月
目录 实验一典型系统的时域响应和稳定性分析 (1) 实验二用MATLAB建立传递函数模型 (5) 实验三利用MATLAB进行时域分析 (13) 实验四线性定常控制系统的稳定分析 (25) 实验五利用MATLAB绘制系统根轨迹 (29) 实验六线性系统的频域分析 (37) 实验七基于MATLAB控制系统频域法串联校正设计 (51) 附录1 MATLAB简介 (58) 附录2 SIMULINK简介 (67)
实验一典型系统的时域响应和稳定性分析 一、实验目的 1．研究二阶系统的特征参量(ξ、ωn) 对过渡过程的影响。 2．研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。 3．熟悉Routh判据，用Routh判据对三阶系统进行稳定性分析。 二、实验设备 PC机一台，TD-ACC+教学实验系统一套。 三、实验原理及内容 1．典型的二阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：如图1-1所示。 图1-1 (2) 对应的模拟电路图：如图1-2所示。 图1-2 (3) 理论分析 系统开环传递函数为：G(s)=? 开环增益：K=? 先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R的理论值，再将理论值应用于模拟
电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。在此实验中由图1-2，可以确地1-1中的参数。 0?T =， 1?T =，1?K = ?K ?= 系统闭环传递函数为：()?W s = 其中自然振荡角频率：?n ω=；阻尼比：?ζ=。 2．典型的三阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：如图1-3所示。 图1-3 (2) 模拟电路图：如图1-4所示。 图1-4 (3) 理论分析 系统的开环传函为:()()?G s H s = 系统的特征方程为:1()()0G s H s +=。 (4) 实验内容 实验前由Routh 判断得Routh 行列式为： S 3 S 2 S 1 S 0 为了保证系统稳定，第一列各值应为正数，因此可以确定
刀口法测量光学传递函数
刀口法测量光学传递函数 *** ****大学，****，2120100607 摘要：光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。但是对于实际的光电成像器件，通过解析法建立这一函数的表达式又非常困难，因此光学传递函数的实测技术就很重要。本文简要介绍的光学传递函数及其性质，指出了光学传递函数测量中的刀口法的两种情况，并且对两种刀口法进行了详细的介绍。 关键词：光学传递函数测量刀口法 一、引言 1938年，佛里塞把傅立叶处理的方法用于照相底片的分辨率试验，提出了应该用亮度呈正弦分布的鉴别率板来检验光学系统。1946年杜弗运用傅立叶变换的处理方法来分析光学系统，为光学传递函数奠定了理论基础。1962年8月在慕尼黑举行的第六届国际光学会议上，光学传递函数(OTF, Optical Transfer Function)第一次统一提出，简称OTF。 用光学传递函数来评价光学系统的成像质量是基于把物体看作是由各种频率的谱组成的。因此光学传递函数反映了光学系统的频率特性.它既与光学系统的像差有关.又与系统的衍射效果有关.并且以一个函数的形式定量地表示星点所提供的大量像质信息.同时也包括了鉴别率所表示的像质信息。因此光学传递函数被公认为目前评价光学系统成像质量比较客观、有效的方法。 光学传递函数已被广泛地应用在像质评价、光学设计和光学信息处理等方面。而且，人们越来越倾向于采用OTF作为光学或光电成像系统像质评价的重要参数。随着现代应用要求的不断提高，光学系统的结构也越来越多样化，这些系统的设计、加工和装调也越来越多的将OTF作为其质量评价的标准，这对光学传递函数测量的适用性和可靠性提出了更高的要求。 随着大容量高速度数字计算机的发展和高精度光电测试技术的改进，使光学
控制工程基础---第四章传递函数
第四章传递函数 第一节传递函数 一、定义：系统初始状态为零，系统输出与输入的拉氏变换之比。 ) () ()]([)]([)()()()(s R s Y t r L t y L s G s G t y t r = =，则为，系统传递函数 、系统输入、输出分别为 二、求法： 1、由微分方程求取。 若系统的微分方程为 ) ()()()()()()()(01) 1(1) (01) 1(1)(t x b t x b t x b t x b t y a t y a t y a t y a m m m m n n n n +'+++=+'+++---- 对微分方程的两端求拉氏变换 11 1011 1011 1011 1011 1011 1)() ()() ()() ()() ()()()()()()()(a s a s a s a b s b s b s b s X s Y s G s X b s b s b s b s Y a s a s a s a s X b s sX b s X s b s X s b s Y a s sY a s Y s a s Y s a n n n n m m m m m m m m n n n n m m m m n n n n +++++++==+++=++++++++=++++------------
例1：系统微分方程为)()() ()(2 2t f t kx dt t dx c dt t x d m =++，求系统的传递函数。 解：由给定的微分方程， k cs m s s F s X s G s F s X k cs m s s F s kX s csX s X m s t f t kx dt t dx c dt t x d m ++= ==++=++=++2222 21 )()()()()()()()()()()()() ()( 例2：求R-C 电路的传递函数。 解： 1 1 )()()()1()()()(00000+= =+=+=+Rcs s G s U s U Rcs s U s U s RcsU u u dt du Rc i i i 三、性质 1、系统的传递函数取决于系统的本身，与系统的输入、输出及其它外界因素无关。 2、对于实际的物理系统，m n ≥ 四、概念 1、零点、极点： 零点：系统传递函数分子s 多项式为零的根。 极点：系统传递函数分母s 多项式为零的根。 2、传递系数： 值定义为传递系数)0(G 。 3、特征方程：传递函数分母s 多项式。 4、阶：系统特征方程s 的最高指数。 例3、以例1、例2的结果为例。 第二节典型环节及其传递函数
数字式光学传递函数测量和透镜象质评价
数字式光学传递函数的测量和像质评价实 验 实验讲义 大恒新纪元科技股份有限公司 版权所有不得翻印
) 4(,min max min max A A A A m +-=[]y x y x y x d d i Ψννηνξνπννηξψ)(2exp ),(),(i i +=??∞∞-∞∞-数字式光学传递函数的测量和像质评价实验 1.引言 光学传递函数（Optical transfer function, OTF ）表征光学系统对不同空间频率的目标的传递性能，广泛用于对系统成像质量的评价。 2．实验目的 了解光学镜头传递函数测量的基本原理，掌握传递函数测量和成像品质评价的近似方法，学习抽样、平均和统计算法。 3. 基本原理 傅里叶光学证明了光学成像过程可以近似作为线形空间中的不变系统来处理，从而可以在频域中讨论光学系统的响应特性。任何二维物体ψo (x , y )都可以分解成一系列x 方向和y 方向的不同空间频率(νx ,νy )简谐函数(物理上表示正弦光栅)的线性叠加： 式中ψo (νx ,νy )为ψo (x , y )的傅里叶谱，它正是物体所包含的空间频率(νx ,νy )的成分含量，其中低频成分表示缓慢变化的背景和大的物体轮廓，高频成分则表征物体的细节。 当该物体经过光学系统后，各个不同频率的正弦信号发生两个变化：首先是调制度（或反差度）下降，其次是相位发生变化，这一综合过程可表为 式中ψi (νx ,νy )表示像的傅里叶谱。H (νx ,νy )称为光学传递函数，是一个复函数，它的模为调制度传递函数（modulation transfer function, MTF ），相位部分则为相位传递函数（phase transfer function, PTF ）。显然，当H =1时，表示像和物完全一致，即成像过程完全保真，像包含了物的全部信息，没有失真,光学系统成完善像。 由于光波在光学系统孔径光栏上的衍射以及像差（包括设计中的余留像差及加工、装调中的误差），信息在传递过程中不可避免要出现失真，总的来讲，空间频率越高，传递性能越差。 对像的傅里叶谱ψi (νx ,νy )再作一次逆变换，就得到像的复振幅分布： (3) 调制度m 定义为 []) 1(,)(2exp ),(),(o o y x y x y x d d y x i Ψ y x ννννπννψ+=??∞∞-∞ ∞-) 2(),,(),(),(o i y x y x y x ΨH Ψνννννν?=
信息光学选择判断题
判断题（画√或×，每题1分） 1、全息技术分为两个过程，第一个过程是利用干涉原理将物光波前以干涉条纹的形式记录下来，再用光波照射全息图，可以再现原始物光波。（） 2、同轴全息是在记录物体的全息图时，参考光和物光波来自同轴方向，光照射全息图的透射光波中包含四项，都在同一方向无法分离。（） 3、离轴全息消除了同轴全息图孪生像的相互干扰，离轴全息图在记录过程中，参考光和信号光不在同一方向。（） 4、当记录介质相对于物体位于远场，引入参考光记录物体的夫琅和费衍射图样，得到物体的夫琅和费全息图。（） 5、光学信息处理是指采用光学方法实现对输入信息的各种交换或处理，来抑制噪声、检出信号或复原失真的图像。（） 6、当物放在透镜前焦面时，可用参考光和物光波干涉，记录物光波的付里叶全息图。( ) 7、衍射分为远场衍射和近场衍射。（） 8、用光学信息处理系统可以实现图像的振幅和位相滤波，图像相关，图像卷积，图像相加和相减运算及微分，边缘检测，消模糊等光学运算及光学图像处理。（） 9、图像识别是指检测和判断图像中是否包含有某一特定的信息，例如大量指纹档案中检查出罪犯的指纹；在病理照片中识别出癌变细胞；在军事侦查照片中检出特定目标，及文字识别等。（）10、匹配滤波器是在频域内对带检信号进行位相补偿，可以用来测量物体或图像尺寸，形状的变化，例如螺钉小零件的尺寸误差分类，测试金属疲劳试验中测试试件的微小变形。 （）1、空间相干照明条件下物体上每一点光的振幅和位相尽管都随时间做无规变化，但所有点随时间变化的方式都是相同的，各物点在象面上的脉冲响应也以同一方式随时间作无规变化，总的光场按光强叠加（√） 2、同轴全息是在记录物体的全息图时，参考光和物光波来自同轴方向，光照射全息图的透射光波中包含四项，因为都在同一方向而无法分离。（√） 3、全息技术分为两个过程，第一个过程是利用干涉原理将物光波前以干涉条纹的形式记录下来，再用光波照射全息图，可以再现原始物光波。离轴全息消除了同轴全息图孪生像的相互干扰，离轴全息图在记录过程中，参考光和信号光不在同一方向。（√） 4、如果光学系统有像差，则入射的球面波经过系统后，由出瞳射出时已不再是球面波，是一个发生了畸变的波面，与理想球面波的位相分布不相同。但像差的存在并不影响相干传递函数的通频带宽度，仅在通频带内引入了位相畸变。（） 5、光学信息处理是指采用光学方法实现对输入信息的各种交换或处理，来抑制噪声、检出信号或复原失真的图像。（） 6、相干系统的截止频率为非相干系统的截止频率的两倍，我们可以得出结论：对同一个光学成像系统，使用相干照明一定要比使用非相干照明能得到更好的象。（） 7、阿贝（ABBE）基于对显微镜成像的研究，他认为成像过程包含了两次衍射过程。物体是一个复杂的衍射光栅，衍射光波在透镜后焦面形成物体的夫郎和费衍射图样，把后焦面上的点看作相干的次级波源，在象面上相干叠加产生物体的象。（） 8、用光学信息处理系统可以实现图像的振幅和位相滤波，图像相关，图像卷积，图像相加和相减运算及微分，边缘检测，消模糊等光学运算及光学图像处理。（） 9、图像识别是指检测和判断图像中是否包含有某一特定的信息，例如大量指纹档案中检查
光学传递函数是指
一、 填空(30分，每小题2分) 1. 全反射的条件： ， 2. 光学系统的垂轴放大率、轴向放大率及角放大率之间的关系为： ；光学系统的节点是： 3. 正常人眼的明视距离为： 4. 目视光学系统设计两个首要要求是： 5. 一光线入射到反射镜上，当反射镜转过α角时，反射光线转过 6. 两个相交为θ角的反射镜，入射光线经反射镜先后反射后出射，出射光线与入射光线间的夹角为 7. 视场光阑 ；孔径光阑 8. 渐晕 9. 立体角 10. 光学系统的光能损失首先使 降低，另外，降低了 ，像的清晰度下降。光能的反射损失与 有关，吸收损失取决于 11. 光学传递函数是指 12. 轴外像点的单色像差包括： 、 、 、 、 ；垂轴色差是指 ，是由不同颜色光线的 不同引起的；轴向色差是指 ，是由 引起的； 13. 棱镜系统中屋脊棱镜的作用是 和 棱镜的转动定理为： 14. 人眼的主观光亮度是： 15. 正透镜是指 其外形上的特点为 厦门大学《应用光学》课程试卷 物理与机电工程学院机电工程系2003年级测控专业 主考教师：张建寰 试卷类型：（A 卷）
二、 简答题（18） 1、在团体照中，为什么前排的人比后排的人感到大些？(用到的公式：β= — f/x ) 2、如何用垂轴放大率来判断物像之间是放大还是缩小、是正立还是倒立像、是虚像还是实像？ 3、应用费马原理证明折射定律。 三、 计算（20分） 1、一显微镜的物镜和目镜的焦距分别为100和120，光学间隔为Δ=50，求显微镜的视放大率。如果要求显微镜的对准精度为1微米，我们应该选用显微镜的视放大率为多少？ (目 目物目物`250,``,f f x x f =Γ-=-=Γ?=Γββ) 2、一个薄透镜组，焦距为100，通光口径为20。利用它使无限远物体成像，像的直径为10。在距离透镜组50处加入一个五角棱镜，使光轴折转90°，求棱镜的尺寸和通过棱镜后的像面位置。（五角棱镜展开厚L=2D+1.414D ，e=L/n ） 四、 图解题（20分） 1、判断如图所示的光学系统的成像的方向（10分）
光学系统的光学传递函数OTF测定方法理论(实验)研究 - 终稿
本科毕业设计（论文） 光学系统的光学传递函数OTF测定方法理 论（实验）研究 学院_ 物理与光电工程学院__ 专业_____ 光信息科学与技术_ （光电显示与识别技术方向） 年级班别________2010级(2)班__ 学号_________3110008945______ 学生姓名___________林清贤___ 指导教师___________雷亮____ 2014 年 4 月28 日
摘要 光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。但是对于实际的光电成像器件（如CCD器件），通过解析法建立这一函数的表达式又是非常困难的，因此光学传递函数的实测技术就显得尤为重要。 光学传递函数是一个客观的、准确的、定量的像质评价指标，并且其能够直接方便的测量，因此已经广泛应用于光学设计、加工、检测和信息处理中。本文主要介绍了光学传递函数的性质及其测量原理分析，并对固有频率目标法和狭缝扫描法进行了实验研究。我们采用光学显微镜作为待测量光学传递函数的光学系统，通过改变显微镜的放大倍数，比较分析放大倍数对调制传递函数（MTF）测量的影响，并比较两种测量方法的优劣。实数傅立叶变换是整个实验中需要透彻理解和运用的数学概念，在此基础上理解离散傅立叶级数与MTF定义的理论依据，并由此建立数学模型。由本文建立的理论模型出发，结合实验所测得的数据，最后得到了基本可靠的实验结果。本文最终给出两种测量法对应的matlab程序、数值测量结果、实验测得的可靠的MTF实验结果撰写毕业论文主要内容。 关键字: 光学传递函数，傅立叶变换，固有频率目标法，狭缝扫描法
Abstract The optical transfer function is quantitatively describe the imaging performance of the complete function.But for the actual photoelectric imaging devices (such as CCD device), through the analytic method to establish the function of expression is very difficult.Therefore the measurement technique of optical transfer function is particularly important. Optical transfer function is an objective, accurate and quantitative image quality evaluation index, and it can directly and convenient measurement, therefore has been widely applied optics design, processing, testing and information processing.This paper mainly introduces the properties of the optical transfer function and its measuring principle, and the inherent frequency target and slit scan method has carried on the experimental study.We use optical microscope as for measuring optical transfer function of optical system, through changing the magnification of the microscope, comparative analysis of magnification of modulation transfer function (MTF) measurement, the influence of the merits of the two measuring methods are compared.Real Fourier transform is the need to thoroughly understand and apply in the experiment of mathematical concepts, on the basis of the understanding of discrete Fourier series and the theoretical basis of the definition of MTF, and thus to establish mathematical model.Set up by this article on the theory model, combined with the data measured in laboratory, the fundamental and reliable experiment results are obtained.Finally, the paper proposes two kinds of measurement method of the corresponding matlab program, the results of numerical measurement and reliable experimental measured MTF experimental results of writing graduation thesis main content. Keywords: Optical transfer function, Fourier transform, Natural frequency method; Slit scan method
光学传递函数的测量实验
实验二 光学传递函数测量和透镜像质评价 一. 实验目的 1. 了解光学镜头传递函数测量的基本原理； 2. 掌握传递函数测量和光学系统成像品质评价的近似方法 3. 学习抽样、平均和统计算法。 二. 主要仪器及设备 1. 导轨，滑块，调节支座，支杆，可调自定心透镜夹持器，干板夹； 2. 多用途三色LED 面光源； 3. 波形发生器，待测双凸透镜（Φ30，f120），待测双胶合透镜（Φ30，f90）； 4. CCD 及其稳压电源，CCD 光阑； 5. 图像采集卡及其与CCD 连线，微机及相应软件。 三. 实验原理 光学传递函数（Optical transfer function, OTF ）表征光学系统对物体或图像中不同空间频率的信息成分的传递特性，广泛用于对光学成像系统成像质量的评价。 信息光学的理论分析表明光学成像过程可以近似作为线性空间平移不变系统来处理，从而可以在频域中讨论光学系统的响应特性。任何二维物体（或图像）都可以分解成一系列x 方向和y 方向的不同空间频率()简谐函数(物理上表示正弦光栅)的线性叠加： ),(o o o y x f v u ,[,)(2exp ),(),(dudv vy ux i v u F y x f o o o o o o += ∫∫∞∞?∞ ∞ ?π] （1） 式中为的傅里叶谱，它正是物体所包含的空间频率()的成分含量，其中低频成分表示缓慢变化的背景和大的物体轮廓，高频成分则表征物体的细节。 ),(v u F o ),(y x f o v u ,当该物体经过光学系统后，各个不同频率的正弦信号发生两个变化：首先是调制度（或反差度）下降，其次是相位发生变化，这一综合过程可表示为 ),(),(),(v u F v u H v u F o i ×=， （2） 式中表示像的傅里叶谱。称为光学传递函数，是一个复函数，它的模为调制 ),(v u F i ),(v u H
光学传递函数及像质评价实验
实验十一 光学传递函数测量及像质评价实验 光学成像系统是信息（结构、灰度、色彩）传递系统，从物面到像面，输出图像的质量取决于光学系统的传递特性。在频域中分析光学系统的成像质量时，可以把光学成像系统看成是一个低通空间滤波器，将输入信息分解成各种空间频率分量。通过考察这些空间频率分量在通过系统的传递过程中丢失、衰减、相位移动等变化，也就是研究系统的空间频率传递特性即光学传递函数（OTF ，Optical Transfer Function ），来获取成像的空间频谱特性。光学传递函数的性质主要体现在：它定量反映了光学系统的孔径、光谱成分以及像差大小所引起的综合效果；用它来讨论光学系统时，其可靠性依赖于光学系统对线性和空间不变性的满足程度；用它来分析讨论物像之间的关系时，不受试验物形式的限制；可以用各个不同方位的一维光学传递函数来分析处理光学系统，简化了二维处理；它可以根据设计结果进行计算，也能对已制成的光学系统进行测量。可见，光学传递函数表征光学系统对物体或图像中不同频率的信息成分的传递特征，可用于光学系统成像质量的评价。本实验利用非相干面光源、光栅、透镜、CCD （Charge-coupled Device ，电荷耦合元件）图像传感器、数据采集和处理系统，测出光学成像系统的光学传递函数曲线图，并对成像质量作出评价。 一、实验目的 1．了解光学传递函数及其测量方法。 2．掌握传递函数测量和像质评价的近似方法。 3．熟悉抽样、平均和统计算法。 二、实验仪器 面光源、凸透镜、CCD 图像传感器、数据采集及处理系统、计算机、导轨（滑块）、调节支座（支架）、干版架、可调节光阑。 三、实验原理 1. 光学传递函数 一个确定的物分布可看成许多个δ函数的线性组合，每个δ函数在像面上均有对应的脉冲响应。如果是非相干照明，则物面上任意两个脉冲都是非相干的，它们的脉冲响应在像面上也是非相干叠加，也就是强度叠加。假设非相干成像系统是强度的线性系统，成像空域不变，则该系统物像关系满足以下卷积积分： 0000000??????(,)(,)(,)(,)(,) i i i I i i g i i I i i I x y K I x y h x x y y dx dy K I x y h x y ∞ ∞-∞-∞=--=??? （1）