光学信息技术原理与应用
《光学信息处理》习题解答
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Q
a
<
1 L
,
b
<
1 W
《光学信息技术原理及应用》习题解答
∴ 1 > L, 1 > W ab
Q
1 a
是
H(
fx,
fy)
在
fx
方向的宽度，
1 b
是
H(
fx,
fy)
在
fy
方向的宽度，
L
、W
分别是输入函数
f ( x, y) 在频域上的频带宽。
∴ H( fx, fy) 在 fx 、 fy 方向的宽度大于 F( fx, fy) ，即 F( fx, fy) 能完全通过系统传递函数为
解：对于线性空间不变系统，设系统的脉冲响应为 h( x) ，输入函数表示式为 g( x) ，输出函数表示式为
g ' ( x) ，则
g'(x) = g(x) ∗h(x) 或 G'( f ) = G( f ) ⋅ H ( f )
+∞
∑ 由 g(x) = comb(x) 知， G( f ) = comb( f ) = δ ( f − n) ，所以 n=−∞
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《光学信息技术原理及应用》习题解答
图 1.4(a)
（1）由 H 1 (
f
)
=
rect
(
f 2
)
得 h1 ( x )
=
2 sin
c(2 x)
，函数图形如图
1.4(b)所示
图 1.4(b)
+16
∑ g1(x) = gi (x) ∗ h1(x) = Λ( x − 3n) * h1( x) ，函数图形如图 1.4(c)所示。 n=−16 +16 ∑ 如果考虑到系统为线性不变系统，对上式的卷积可以先计算 Λ(x) * 2sinc(2x) 。 Λ(x − 3n) 表 n=−16
光学信息技术原理及应用课后重点习题答案
第一章 习题解答1.1 已知不变线性系统的输入为()()x x g com b = ，系统的传递函数⎪⎭⎫⎝⎛b f Λ。
若b 取（1）50=.b （2）51=.b ，求系统的输出()x g '。
并画出输出函数及其频谱的图形。
答：（1）()(){}1==x x g δF 图形从略，（2）()()()()()x s co f f δf δx g x x x πδ232+1=⎭⎬⎫⎩⎨⎧1+31+1-31+=F 图形从略。
1.2若限带函数()y x,f 的傅里叶变换在长度L 为宽度W 的矩形之外恒为零， （1）如果L a 1<，Wb 1<，试证明()()y x f y x f b x a x ab ,,sinc sinc =*⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛1 证明：(){}(){}(){}()()(){}(){}()y x,f b x sinc a x sinc ab bf af rect y x f y x,f bf af rect y x f Wf L f rect y x f y x,f y x y x yx *⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛1==∴=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=,,F F ,,F ,,F F 1-（2）如果L a 1>， Wb 1>，还能得出以上结论吗？ 答：不能。
因为这时(){}(){}()y x yx bf af rect y x f Wf L f rect y x f ,,F ,,F ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛。
1.3 对一个空间不变线性系统，脉冲响应为 ()()()y x y x h δ77=sinc ,试用频域方法对下面每一个输入()y x f i ,，求其输出()y x g i ,。
（必要时，可取合理近似） （1）()x y x f π4=1cos ,答：()(){}(){}{}{}()(){}{}{}{}{}xcos x cos f rect x cos y 7x sin x cos y x h y x f y x g x πππδπ4=4=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛74=74==1-1-1-11-1F F F F F F F ,F ,F F ,（2）()()⎪⎭⎫ ⎝⎛75⎪⎭⎫ ⎝⎛754=2y rect x rect x cos y x f π, 答：()(){}(){}{}()()(){}{}()()()()⎪⎭⎫ ⎝⎛75⎪⎭⎫ ⎝⎛754≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛77575⋅75*4=⎭⎬⎫⎩⎨⎧7⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛75⎪⎭⎫ ⎝⎛754==1-1-11-2y rect x rect x cos f rect f sinc 75f sinc x cos y 7x sin y rect x rect x cos y x h y x f y x g x y x ππδπF F F F F ,F ,F F ,（3）()()[]⎪⎭⎫⎝⎛758+1=3x rect x cos y x f π,答： ()()[]()(){}(){}()()()()()()()()()()()(){}⎪⎭⎫ ⎝⎛75=75≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛775≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎭⎫ ⎝⎛75*⎪⎭⎫ ⎝⎛4+81+4-81+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛775*8+1=⎭⎬⎫⎩⎨⎧7⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛758+1=1-1-1-1-1-3x rect f 75f sinc f rect f 75f sinc f rect f δ75f sinc f f x f rect f δ75f sinc x cos y 7x sin x rect x cos y x g y x x y x x y x x x x y x δδδδδπδπF F F F F F F F ,（4）()()()()()y rect x rect x comb y x f 22*=4, 答：()()()()(){}()(){}{}()()()()()()()()()()()()(){}()()x π6cos x π2cos f f f f f f f f f f f rect f f δf f δf f δf f δf rect f sinc 2f sinc f f comb y 7x sin y rect x rect x comb y x g y x y x y x y x y x x yx y x y x y x x y x y x 1060-3180+250=3+0530-3-0530-1+1590+1-1590+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎭⎫ ⎝⎛-3-2120-1+6370+1-6370+41=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛2⎪⎭⎫ ⎝⎛41=722*=1-1-1-1-2...,.,.,.,.,F ,.,.,.,F F F F F ,δδδδ0.25δδδ 1.4给定一个不变线性系统，输入函数为有限延伸的三角波 ()()x x rect x comb x g i Λ*⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛50⎪⎭⎫ ⎝⎛331=对下述传递函数利用图解方法确定系统的输出。
光学原理及应用
光学的基本原理及应用人类很早就开始了对光的观察研究，逐渐积累了丰富的知识。
远在2400多年前，我国的墨翟(公元前468—前376)及其弟子们所著的《墨经》一书，就记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和球面镜成像等现象，可以说是世界上最早的光学著作。
现在，光学已成为物理学的一个重要分支，并在实际中有广泛应用．光学既是物理学中一门古老的基础学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景。
按研究目的的不同，光学知识可以粗略地分为两大类．一类利用光线的概念研究光的传播规律，但不研究光的本质属性，这类光学称为几何光学；另一类主要研究光的本性(包括光的波动性和粒子性)以及光和物质的相互作用规律，通常称为物理光学。
一、光学现象原理光的传播速度很快，地球上的光源发出的光，到达我们眼睛所用的时间很短，根本无法觉察，所以历史上很长一段时间里，大家都认为光的传播是不需要时间的．直到17世纪，人们才认识到光是以有限的速度传播的。
光速是物理学中一个非常重要的基本常量，科学家们一直努力更精确地测定光速．目前认为真空中光速的最可靠的值为c＝299 792 458 m/s在通常的计算中可取c＝3.00×108m/s玻璃、水、空气等各种物质中的光速都比真空中的光速小．（一）直线传播光能够在空气、水、玻璃透明物质中传播，这些物质叫做介质．在小学自然和初中物理中我们已经学过，光在一种均匀介质中是沿直线传播的．自然界的许多现象，如影、日食、月食、小孔成像等，都是光沿直线传播产生的．由于光沿直线传播，因此可以沿光的传播方向作直线，并在直线上标出箭头，表示光的传播方向，这样的直线叫做光线。
物理学中常常用光线表示光的传播方向。
有的光源，例如白炽灯泡，它发出的光是向四面八方传播的；但是有的光源，例如激光器，它产生的光束可以射得很远，宽度却没有明显的增加．在每束激光中都可以作出许多条光线，这些光线互相平行，所以叫做平行光线．做简单实验的时候，太阳光线也可以看做平行光线．（二）反射与折射阳光能够照亮水中的鱼和水草，同时我们也能通过水面看到烈日的倒影；这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光被反射，回到空气中．一般说来，光从一种介质射到它和另一种介质的分界面时，一部分光又回到这种介质中的现象叫做光的反射；而斜着射向界面的光进入第二种介质的现象，叫做光的折射。
傅里叶光学金典试题及答案和重要知识点总结
因位置不同而引起的位相色散
x , y
z z
菲涅耳衍射可视为函数
U
0
(
x0
,
y0 ) exp[
j
k 2z
( x0 2
y
0
2
)]
的傅里叶变换在处的值
（3）频域（角谱）表达式： A(u,v) A0 (u,v)exp( jkz)exp[ jz(u2 v2 )]
A(u, v) A0 , • H , H(u,v) exp( jkz)exp[ jz(u2 v2 )] A(u, v) 衍射场角谱 A0 , 孔径后角谱
3、脉冲响应是孔径的傅里叶变换或夫朗和费衍射图样，中心在（-Mx0, -My0）点。 8. 衍射受限系统, 阿贝成像理论；
所谓衍射受限 是指仅仅考虑系统的衍射限制， 不考虑系统的几何像差。
在衍射受限系统中，光的衍射仅受到系统孔径光阑尺寸的限制，因此在考察衍射受限系统时，实际上主要考察
孔径光阑的衍射作用。如果入（出）射光瞳无限大，则光的衍射不受系统的限制，点物应该成理想的点像。然而，
δ 函数的性质：①偶函数性质： （- x) （x) ②坐标缩放性质： (ax) 1 (x)
a
③筛选性质： f (x) (x x0 )dx f (x0 )
④乘积性质： f x• x x0 f x0 • x x0
⑤卷积性质： f x x f x
f x x x0 f x x0
成像过程包含了两次衍射过程：由物面到后焦面，物体衍射光波分解为各种频率的角谱分量，即不同方向传播
的平面波分量，在后焦面上得到物体的频谱。这是一次傅里叶变换过程。由后焦面到像面，各角谱分量又合成为
像，这是一次傅里叶变换逆过程。
9. 相干成像系统的点扩展函数, 相干传递函数； 相干照明系统中，脉冲响应是点物产生的衍射斑的振幅分布。
光学信息处理技术
利用光学信息处理技术对物质成分、结构、含量等方面进行光谱分 析，提供快速、准确的分析结果。
光学仪器中的应用
光学显微镜
01
通过光学信息处理技术提高显微镜的成像质量和分辨率，应用
于生物学、医学、材料科学等领域。
光学望远镜
02
利用光学信息处理技术对天体进行观测和分析，推动天文学的
发展。
光学干涉仪
光学信息处理技术
汇报人： 202X-01-04
目录
• 光学信息处理技术概述 • 光学信息处理技术的基本原理 • 光学信息处理技术的主要方法 • 光学信息处理技术的实际应用 • 光学信息处理技术的未来展望 • 光学信息处理技术的挑战与解决方
案
01 光学信息处理技术概述
定义与特点
定义
光学信息处理技术是指利用光学 原理和光学器件对信息进行获取 、传输、处理、存储和显示的技 术。
特点
高速度、高精度、大容量、并行 处理、非接触、非破坏性等。
光学信息处理技术的发展历程
01
19世纪
光学显微镜和望远镜的发明，奠定了光学信息处理的基 础。
02
20世纪
全息摄影技术的出现，实现了三维信息的存储与再现。
03
21世纪
光子晶体、光子计算机等新型光学器件的出现，推动了 光学信息处理技术的发展。
光的干涉与衍射
光的干涉
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，光波的振幅会 因相位差而发生变化，产生明暗相间的干涉现象。干涉现象 在光学信息处理中可用于实现图像增强、图像恢复等功能。
光的衍射
光波在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物的边缘继续 传播的现象。衍射现象在光学信息处理中可用于实现光束控 制、光束合成等功能。
陈家璧版 光学信息技术原理及应用习题解答(3-4章)
第三章 习题3.1 参看图3.5，在推导相干成像系统点扩散函数（3.35）式时，对于积分号前的相位因子⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+≈⎥⎦⎤⎢⎣⎡+2220202002exp )(2exp M y x d k j y x d k j i i试问（1）物平面上半径多大时，相位因子⎥⎦⎤⎢⎣⎡+)(2exp 20200y x d k j相对于它在原点之值正好改变π弧度？（2）设光瞳函数是一个半径为a 的圆，那么在物平面上相应h 的第一个零点的半径是多少？（3）由这些结果，设观察是在透镜光轴附近进行，那么a ，λ和d o 之间存在什么关系时可以弃去相位因子⎥⎦⎤⎢⎣⎡+)(2exp 20200y x d k j 3.2 一个余弦型振幅光栅，复振幅透过率为 00002cos 2121),(x f y x t π+=放在图3.5所示的成像系统的物面上，用单色平面波倾斜照明，平面波的传播方向在x 0z 平面内，与z 轴夹角为θ。
透镜焦距为f ，孔径为D 。
（1）求物体透射光场的频谱；（2）使像平面出现条纹的最大θ角等于多少？求此时像面强度分布；(3) 若θ采用上述极大值，使像面上出现条纹的最大光栅频率是多少？与θ=0时的截止频率比较，结论如何？3.3光学传递函数在f x = f y =0处都等于1，这是为什么？光学传递函数的值可能大于1吗？如果光学系统真的实现了点物成点像，这时的光学传递函数怎样？3.4当非相干成像系统的点扩散函数h I （x i ，y i ）成点对称时，则其光学传递函数是实函数。
3.5 非相干成像系统的出瞳是由大量随机分布的小圆孔组成。
小圆孔的直径都为2a ，出瞳到像面的距离为d i ，光波长为λ，这种系统可用来实现非相干低通滤波。
系统的截止频率近似为多大？3.6 试用场的观点证明在物的共轭面上得到物体的像 解：如图设1∑是透过率函数为),(00y x t 的物平面，2∑是与1∑共轭的像平面，即有fd d i 1110＝+ 式中f 为透镜的焦距，设透镜无像差，成像过程分两步进行：（1） 射到物面上的平面波在物体上发生衍射，结果形成入射到透镜上的光场l U ； （2） 这个入射到透镜上的光场经透镜作位相变换后，在透镜的后表面上形成衍射场'l U ，这个场传到像面上形成物体的像。
光学信息处理技术
光学信息处理技术光学信息处理技术是一种基于光学的信息处理方式，它利用光的干涉、衍射、偏振等特性，实现对信息的获取、转换、加工和存储等操作。
这种技术具有高速度、高精度、高可靠性等优点，因此在现代通信、传感、生物医学等领域得到了广泛应用。
一、光学信息处理技术的基本原理光学信息处理技术主要基于两个基本原理：干涉和衍射。
干涉是指两个或多个光波叠加时，光强分布发生改变的现象。
通过控制干涉的相干性，可以实现信息的叠加、增强或抵消等操作。
衍射是指光波遇到障碍物时产生的空间频率变化现象。
通过控制衍射的图案，可以实现信息的滤波、变换等操作。
二、光学信息处理技术的应用1、光学计算：光学计算利用光的干涉和衍射原理，可以实现高速数学运算和数据处理。
例如，利用光学干涉仪可以实现傅里叶变换等复杂计算。
2、光学传感：光学传感利用光的干涉和偏振原理，可以实现高灵敏度的传感和测量。
例如，利用光学传感技术可以实现生物分子和环境参数的检测。
3、光学通信：光学通信利用光的相干性和偏振原理，可以实现高速、大容量的数据传输。
例如，利用光学通信技术可以实现城域网和长途通信。
4、光学存储：光学存储利用光的干涉和衍射原理，可以实现高密度、高速度的信息存储。
例如，利用光学存储技术可以实现光盘、蓝光等存储介质。
三、光学信息处理技术的未来趋势随着科技的不断发展，光学信息处理技术也在不断创新和进步。
未来，光学信息处理技术将朝着以下几个方向发展：1、高速度、大容量：随着数据量的不断增加，对光学信息处理技术的速度和容量要求也越来越高。
未来的光学信息处理技术将更加注重提高处理速度和扩大存储容量。
2、微型化、集成化：随着微纳加工技术的不断发展，未来的光学信息处理技术将更加注重微型化和集成化。
例如，利用微纳加工技术可以实现光学器件的集成和封装，提高系统的可靠性和稳定性。
3、智能化、自动化：未来的光学信息处理技术将更加注重智能化和自动化。
例如，利用人工智能技术可以实现光学系统的自适应和优化，提高系统的智能化水平。
光信息科学与技术及其应用分析
光信息科学与技术及其应用分析摘要：光信息科学与技术作为一门跨学科的领域，结合了光学、电子学和信息科学的原理与技术，探索光与信息的相互关系。
它在通信、显示技术、光存储和生物医学等领域的广泛应用，为我们带来了高速、高效、精准的数据传输与处理方式，以及令人惊叹的成像和治疗手段。
随着科技的不断发展，光信息科学与技术必将继续引领着各个领域的创新与进步。
关键词：光信息；通信；光存储；应用光信息科学与技术是一门跨学科领域，研究光与信息的相互关系。
它在通信、显示技术、光存储和生物医学等领域有广泛应用。
光信息科学与技术通过光子学原理和技术创新，实现高速、高效、精准的数据传输与处理，推动显示技术的发展，提供高密度、高速的光存储解决方案，以及在生物医学领域实现非侵入性成像和创新的光治疗方法。
这个领域的不断发展将进一步推动科技进步和社会发展。
1.光信息科学与技术的概述光信息科学与技术是一门涉及光学、光电子学、信息科学等多个领域的学科，旨在研究和应用光与信息的相互关系，探索光在信息传输、存储和处理中的应用。
它结合了光学、电子学和计算机科学的原理和技术，广泛应用于通信、显示技术、光存储、生物医学等领域。
光信息科学与技术的核心概念是光子学，即利用光子作为信息的传输和处理载体。
光子学是一门研究光的发射、传输、调制、探测和处理的学科，它利用光的特性，如波粒二象性、干涉、衍射和非线性效应，来实现信息的传输和处理。
光信息科学与技术在这一基础上发展了一系列理论和技术，以满足信息传输和处理的需求。
在通信领域，光信息科学与技术被广泛应用于光纤通信系统。
光纤通信利用光的高带宽和低衰减特性，通过光纤传输信息。
光信息科学与技术提供了光源、光调制、光探测和光放大等关键技术，实现了高速、大容量的光纤通信系统。
光信息科学与技术还推动了光无线通信的发展，通过利用光的高频率特性和无线传输的优势，实现了高速、安全的无线通信。
在显示技术领域，光信息科学与技术为液晶显示、有机发光二极管（OLED）、激光投影等技术的发展做出了重要贡献。
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面向二十一世纪课程教材光学信息技术原理及应用陈家璧苏显渝主编2001年4月面向二十一世纪课程教材光学信息技术原理及应用陈家璧苏显渝朱伟利孫雨南陶世荃吴建宏编2001年4月内容简介本书是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果，是面向21世纪课程教材。
本书是上海理工大学、四川大学、中央民族大学、北京理工大学、北京工业大学、苏州大学、南开大学等校教授依据多年的教学和科研经验，并参考国内、外优秀教材编写而成。
本书分为两部分。
前五章介绍光学信息技术的基本理论，包括二维线性系统理论、光的标量衍射理论、光学系统频谱分析、部分相干理论和光全息术。
后六章介绍它的主要实际应用，有光学信息存储、光学信息处理、图象的全息显示、光学三维传感和全息散斑干涉计量。
本书的特点一是用线性系统的傅里叶分析方法光学问题，把光学看做信息科学技术的一个重要组成部分进行研究，二是密切联系实际，讨论了光学信息技术的各种已经实现和正在发展的应用。
三是配有许多独具匠心的习题，附有大量期发表在国内外科技刊物及学术会议的有关文献，可以引导读者自学，启发读者思维，培养学生的创新能力。
本书可以作为高等学校“光信息科学与技术”及其他有关光学和光学工程专业的专业课教材，也可以供社会读者阅读。
前言作为自然现象，光是最重要的信息载体。
据统计，人类感官接收的客观世界总的信息量的90%以上要通过眼睛。
早在三千年前人类就开始研究光学，但是光学发展最快的时期还是20世纪，尤其是20世纪下半叶。
近代光学对信息时代的到来起了十分重要的作用。
20世纪40年代末提出的全息术、50年代产生的光学传递函数、60年代发明的激光器、70年代发展起来的光纤通信、80年代成为微机标准外设的光驱、航天航空事业中应用的空间光学等近代光学技术对信息产业的高速成长发挥了不可替代的作用。
与此同时，近代光学也成为电子信息科学的最重要基础之一。
因此在高等院校电子信息学科的有关专业开设光信息处理技术理论与应用的课程是很有必要的。
光信息处理的理论基础是将信息科学中的线性系统理论引入光学中形成的。
光学成像系统实际上是一种二维的图像信号的传输和处理系统。
传统的光学仅在空域中研究光学现象，信息光学将研究方法扩展到空间频域，对光学成像系统进行空间频谱分析，并由此发展出全息术与光信息处理的各种方法。
这些方法使光学系统的单一成像功能扩展到信息处理的许多方面，有二维信号（图像）的各种运算方法，有图象处理与识别技术，有高密度信息存储的光学方法，有三维面形测量及全息散斑干涉技术，等等。
本书的重点是介绍光学信息处理的理论基础以及近年来发展很快的相关应用和方法。
本书的前五章是理论基础部分。
第1章的主要内容是二维线性系统分析，以及为之服务的二维傅里叶变换和信息科学的另一基础——抽样定理。
对于学过“信号与系统”课程的读者，复习一下并推广到二维情况也是不无补益的。
与以往同类的教科书不同，这一章不再详细介绍有关数学预备知识。
这是由于近二十年来几乎所有开办本专业的高等院校都开设含积分变换的数学课程，再从基础讲起已无必要。
第2章关于标量衍射理论的讨论不讲述物理光学或工程光学中已经讲过的惠更斯原理及基尔霍夫衍射公式的推导，而是由波动方程的平面波解及平面上复振幅分布的傅里叶分析与综合导出近场及远场衍射公式。
在介绍分数傅里叶变换基础上，讨论菲涅尔衍射的分数傅里叶变换表示，从而将衍射现象完全与傅里叶变换联系在一起。
第3章关于光学系统的频谱分析与以往多数教材不同，对透镜的傅里叶变换性质给出一个统一的表达方式，并得出不同情况下的结果。
由此出发进一步分析相干与非相干成像系统，给出成像系统的相干传递函数与光学传递函数。
第4章综合各种教材对光的相干性理论的阐述，由时间相干性、空间相干性到准单色光的相干性，全面介绍了光的相干性的概念，以此为基础讨论了部分相干光的传播及其光学系统的频谱分析的影响，为近代光学将许多光的传播过程当作随机过程来研究打下基础。
第5章研究的全息学是本书讲述的重点应用技术——全息存储、全息显示、全息干涉计量的基础，讨论了全息学原理，介绍了全息的实用技术及各种全息方法的具体分析。
本书后半部的第6章集中介绍各种光电调制器和接收器，是建立光信息处理系统的基础。
第7章重点介绍各种光存储技术，包括已经广泛应用的光盘存储技术和正在发展的各种三维、四维及其它海量光学存储技术，讨论了目前光学存储技术的主要发展趋势。
第8章讲述光信息处理的一般方法，包括二维图象信号的各种运算、非线性处理的光学实现、光计算及光信息处理的某些最成功的应用，如综合孔径雷达信号的光学信息处理方法和用黑白胶片作彩色摄影及存储彩色图像的方法。
第9章的内容是全息显示技术，主要是彩虹全息，模压技术及象素全息，这些技术已经并且正在应用到日常生活之中。
第10章是三维面形测量技术，作为一种非接触测量方法它不仅改变了传统的三坐标测量思想，而且已经有大量的实际应用，并与正在快速发展的计算机虚拟现实技术密切相关。
最后一章的全息散斑计量是全息术的最早应用之一，是研究宏观世界与微观世界之间的所谓介观世界的有力武器。
这一章从理论上改变了传统的光程差分析方法，把统计光学及随机过程的概念引入光学系统的分析之中，而且在此基础上介绍了诸如光外差技术、相移干涉技术、时间平均方法、光学的逐点与全场滤波、数字散斑方法等等近代光学信息处理的最新方法。
作为理论基础部分，本书的第1、2、3、5章是本科生必读的部分，其他章节可根据具体情况选读。
改革开放以来我国高等学校开设了许多有关光信息处理的课程，出版发行了许多教材和专著，其中包括国外经典优秀教材的中译本。
而国内外发表的光信息处理方面的科技论文更是浩如烟海。
本书最后附以主要参考书籍和及引用文献的目录，总计达二百篇左右。
其中绝大多数是80年代以来的资料，一半以上是90年代以后发表的。
希望这些文献能够帮助读者了解本学科发展的历史过程，帮助读者了解各种新发展产生的背景与研究问题的思路，及因为本书篇幅限制无法充分阐明的问题。
另外在每章的后面都附有帮助读者学习的习题，最后还给出部分习题的参考答案。
本书第1、2、4、11章由陈家璧编写，第3、10章由苏显渝编写，第5、8章由朱伟利编写，第6章由孫雨南编写，第7章由陶世荃编写，第9章由吴建宏编写。
这些编者都长期从事光信息处理有关教学和科学研究，对撰写的章节有关的内容和最新发展十分熟悉。
撰写的内容也包括了他们自己的研究成果。
本书在编写过程中得到了中国科学院院士、中国光学学会理事长、南开大学母国光教授的指导。
母先生不仅对本书的内容和结构提出了指导性的意见，并且还对本书进行仔细审阅，使作者得益匪浅。
著名老科学家、光学界泰斗两院院士王大珩先生对现代光学的教育非常重视，特地为本书作序，使我们倍受鼓舞。
在此对他们一并表示衷心感谢。
编者 2000年月日目录第1章二维线性系统分析1.1线性系统1.1.1线性系统的定义1.1.2脉冲响应和叠加积分1.2 二维傅里叶变换1.2.1二维傅里叶变换定义及存在条件1.2.2极坐标下的二维傅里叶变换和傅里叶—贝塞尔变换1.2.3虚、实、奇、偶函数傅里叶变换的性质1.2.4二维傅里叶变换定理1.2.5常用二维傅里叶变换举例1.3 二维不变线性系统1.3.1二维不变线性系统的定义1.3.2二维不变线性系统的传递函数1.3.3不变线性系统的本征函数1.3.4级联系统1.4抽样定理1.4.1 函数的抽样1.4.2原函数的复原1.4.3空间带宽积习题第2章标量衍射的角谱理论2.1 光波的数学描述2.1.1 光振动的复振幅和亥姆霍兹方程2.1.2球面波的复振幅表示2.1.3平面波的复振幅表示2.1.4 平面波的空间频率2.2 复振幅分布的角谱及角谱的传播2.2.1复振幅分布的角谱2.2.2 平面波角谱的传播2.2.3衍射孔径对角谱的作用2.3标量衍射的角谱理论2.3.1 惠更斯—菲涅尔—基尔霍夫标量衍射理论的简要回顾2.3.2 平面波角谱的衍射理论2.3.3菲涅耳衍射公式2.4夫琅和费衍射与傅里叶变换2.5 菲涅耳衍射和分数傅里叶变换2.5.1分数傅里叶变换的定义2.5.2 分数傅里叶变换的几个基本性质2.5.3用分数傅里叶变换表示菲涅耳衍射习题：第3章光学成像系统的频率特性3.1 透镜的位相变换作用3.2 透镜的傅里叶变换性质3.2.1物在透镜之前3.2.2物在透镜后方3.2.3透镜的孔径效应3.3 透镜的一般变换特性3.4相干照明衍射受限系统的成像分析3.4.1透镜的点扩散函数3.4.2衍射受限系统的点扩散函数3.4.3相干照明下衍射受限系统的成像规律3.5 衍射受限系统的相干传递函数3.6 衍射受限系统的非相干传递函数3.6.1非相干成像系统的光学传递函数（OTF）3.6.2OTF与CTF的关系3.6.3衍射受限的OTF3.7有像差系统的传递函数3.8相干与非相干成像系统的比较3.8.1截止频率3.8.2像强度的频谱3.8.3两点分辨习题第4章部分相干理论4.1实多色场的复值表示4.2 时间相干性、自相干函数与复自相干度4.2.1 非单色光的分振幅干涉及其数学描述4.2.2 自相干函数与复自相干度4.2.3复自相干度与光功率谱密度的关系4.2.4相干时间和相干长度4.3空间相干性、互相干函数和复相干度4.3.1 分波面干涉及其数学描述4.3.2 互相干函数和复相干度4.3.3 互相干函数和互相干度的测量4.4准单色条件、互强度和复相干因子4.4.1准单色条件4.4.2互强度和复相干因子4.4.3相干面积4.5准单色光的传播和衍射4.5.1 自由空间中准单色场互相干性的传播4.5.2薄透明物体对互强度的影响4.5.3部分相干光的衍射4.6范西特-泽尼克定理4.6.1范西特-泽尼克定理4.6.2均匀圆形光源4.6.3迈克尔逊测星干涉仪4.7部分相干场中透镜的傅里叶变换性质4.8部分相干光成像4.8.1准单色光照明光学系统的物像关系4.8.2准单色光照明下光学系统的频率响应习题第5章光全息术5.1 引言5.2 全息术原理——波前记录与再现5.2.1 波前记录5.2.2 波前再现5.2.3 全息实验装置5.3 基元全息图分析5.4 平面全息图及其衍射效率5.4.1 菲涅耳全息图5.4.2 傅里叶变换全息图5.4.3 无透镜傅里叶变换全息图5.4.4 傅里叶变换全息图的两个特例5.4.5象全息图5.4.6位相全息图5.4.7 平面全息图的衍射效率5.5 体积全息图5.5.1 体积全息图的记录与再现5.5.2 透射体全息和反射体全息5.5.3 体积全息图的衍射效率5.6 计算全息术及其应用5.6.1 计算全息图5.6.2 计算全息术的应用5.7全息记录介质5.7.1卤化银乳胶5.7.2重铬酸盐明胶5.7.3光致抗蚀剂5.7.4 光导热塑5.7.5 光致聚合物5.7.6光折变晶体习题第6章空间光调制器6.1概述6.1.1空间光调制器的基本结构与分类6.1.2空间光调制器的功能6.1.3空间光调制器的基本性能参数6.2液晶光阀6.2.1液晶的光电特性6.2.2光学寻址液晶光阀6.2.3电学寻址液晶光阀6.3 电光效应器件6.3.1 晶体的电光效应及其电光调制原理6.3.2 普克尔斯读出光调制器6.3.3微通道板空间光调制器6.3.4 Si-PLZT空间光调制器6.4磁光空间光调制器（MOSLM）6.4.1磁性材料的磁化特性与磁光效应6.4.2 器件结构6.4.3工作原理6.4.4器件性能6.5表面形变空间光调制器6.5.1 G-E表面形变空间光调制器6.5.2数字微反射空间光调制器6.6 自电光效应器件空间光调制器习题第7章光信息存储技术7.1 引言7.2 二维光学存储：光盘存储7.3 三维光学存储：体全息存储7.3.1 体全息的基本原理7.3.1.1 体光栅与布拉格衍射7.3.1.2 耦合波理论7.3.1.3体光栅的衍射效率和选择性7.3.2 光折变材料的全息存储机理与特性7.3.2.1 折射率光栅的建立7.3.2.2 光折变材料的全息存储特性7.3.3全息存储器的数据传输速率7.3.4 全息存储的应用举例7.4 四维光学存储习题第8章光信息处理技术8.1引言8.2光学频谱分析系统和空间滤波8.2.1阿贝（Abbe）成像理论8.2.2阿贝—波特（Abbe—Porter）实验8.2.3空间频率滤波系统8.2.4空间滤波的傅里叶分析8.2.5滤波器的种类及应用举例8.3相干光学信息处理8.3.1相干光学信息处理系统8.3.2多重像的产生8.3.3图像的相加和相减8.3.4光学微分—像边缘增强8.3.5光学图像识别8.3.6图像消模糊8.3.7综合孔径雷达8.4非相干光学信息处理8.4.1图像的相乘和积分8.4.2图像的相关和卷积8.5白光信息处理8.5.1 θ调制8.5.2用黑白胶片保存彩色像8.5.3黑白图像的白光密度假彩色编码8.5.4多重像的产生8.6 光计算8.6.1 引言8.6.2光学矩阵运算8.6.3光学互连8.6.4光学神经网络习题第9章图像的全息显示9.1 引言9.2 彩虹全息图9.2.1线全息图消色模糊原理9.2.2彩虹全息图的记录9.2.3彩虹全息图的像质9.3合成全息技术9.3.1二维图片的记录9.3.2平面多路合成全息9.3.3 360︒合成全息9.4彩色全息术9.4.1彩色全息的激光器和记录材料9.4.2彩色彩虹全息9.4.3反射体积彩色全息9.5全息图的复制9.5.1全息图的光学复制9.5.2全息图的模压复制9.5.3全息图的注塑复制9.6数字像素全息技术9.6.1数字全息图的制作方法9.6.2数字全息图的设计9.7其他全息显示技术9.7.1全息电影9.7.2边缘照明全息9.7.3虚拟全息三维显示习题第十章光学三维传感10.1主动三维传感的基本概念10.1.1主动照明的三维传感方法10.1.2三种基本的结构照明方式10．1．3三维传感系统的基本组成10.2 采用单光束的三维传感10.2.1 基本原理与计算公式10.2.2 散斑对激光三角法精度的影响10.2.3 测量实例（鞋楦三维面形测量）10.2.4基于激光同步扫描的三维面形测量10.3 采用激光片光的三维传感10.3.1激光片光的产生10.3.2测量原理10.3.3测量实例10.4 位相测量剖面术10.4.1 位相测量剖面术的原理10.4.2 产生结构照明的方法10.4.3位相测量剖面术应用举例10.5 傅里叶变换剖面术10.5.1 基本原理10.5.2 FTP方法的测量范围10.5.3 一种改进的方法10.6 调制度测量轮廓术10.6.1基本原理10.6.2 信息处理方法10.6.3测量实例10.7 其他光学三维轮廓测量方法10.7.1采用激光扫描的三维共焦成象10.7.2 飞行时间法习题第11章全息散斑干涉计量11.1光学粗糙表面散射光场的统计特性11.1.1物面系综上物表面散射光场的统计特性11.1.2散射光场的一阶统计特性11.1.3散射光场的强度自相关函数11.2 全息干涉的统计光学描述11.2.1 全息干涉的基本原理11.2.2二次曝光全息干涉术的干涉场11.2.3表面变形特性与散射光场特性的关系11.2.4二次曝光全息干涉场的统计光学描述11.3时间平均全息干涉术11.4 外差与准外差全息干涉术11.4.1外差全息干涉技术11.4.2准外差全息干涉技术11.5散斑干涉术11.5.1参考束型散斑干涉测量方法11.5.2剪切散斑干涉测量方法11.6电子散斑干涉测量技术11.6.1电子散斑干涉仪的典型光路和原理11.6.2电子散斑干涉相减技术的统计分析11.7散斑照相测量术11.7.1像面二次曝光激光散斑图的记录及其透过率函数11.7.2二次曝光散斑图的逐点滤波11.7.3二次曝光散斑图的全场滤波11.7.4白光散斑照相测量术11.8数字散斑照相测量术11.8.1数字全场滤波技术11.8.2数字逐点滤波技术习题。