信息光学B

一、选择题（每题2分，共40分）

1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A、矩形

B、圆孔

C、其它形状

2．Sinc函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样

A、圆孔

3．高斯函数exp[B、矩形和狭缝

??(x2 C、其它形状

?y)]2常用来描述激光器发出的________________ B、高斯光束

C、其它光束

A、平行光束

4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率

A、圆孔

B、矩孔

C、方孔

5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算

A、输出-输入关系 B、输入-输出关系

C、其它关系

6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________

A、相似程度

B、不同程度

C、其它关系

7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________

A、锐化 B、平滑化

C、其它

8互相关是两个信号之间存在多少相似性的量度。两个完全不同的，毫无关系的信号，对所有位置，它们互相关的结果应该为________________

A、0

B、无穷大

C、其它

9．周期函数随着其周期逐渐增大，频率（即谱线间隔）________________。当函数周期变为无穷大，实质上变为非周期函数，基频趋于零

A．愈来愈小 B、愈来愈大

C、不变

10．圆对称函数的傅立叶变换式本身也是圆对称的，它可通过一维计算求出，我们称这种变换的特殊形式为________________。这种变换只不过是二维傅立叶变换用于圆对称函数的一个特殊情况

1

A、贝塞尔变换 B、傅立叶-贝塞尔变换 C、贝塞尔-傅立叶变换

11．函数?(x?a)??(x?b)的傅立叶变换为________________

A、1

B、?(fx,fy)

C、exp[?i2?(fxa?fyb)] C、sgn(x)sgn(y)

12．函数?(x,y)的傅立叶变换为________________

A、1

B、?(fx,fy)

13．函数Comb(x)Comb(y)的傅立叶变换为________________

A、?(fx,A、?(fx,fy)

B、1

C、Comb(fx)Comb(fy) C、sinc(fx)sinc(fy)

14．函数rect(x)rect(y)的傅立叶变换为________________

fy)

B、1

15．对于电路网络 ，输入和输出都是一维 的实值函数 ，即随时间变化的 电压 或电流信号 。对光学系统 来说 ，输入和输出可能是二维的实值或复值函数 ，即分别对应 ________________

A、光强或位相

相

16．一个 空间 脉冲 在输入平面位移，线性系统的响应函数形式不变 ，只产生 相应的位移 ，这样的 系统称为________________

A、时不变系统

B、空间不变系统或位移不变系统 C、其它系统

B、光强或复振幅

C、振幅或位

17．线性空间不变系统的脉冲响应的傅立叶变换称为系统的________________。它表示系统在频率中的效应 ，它决定输入频谱中各种 频率成分 通过系统时将发生什么样的变化

A、传递函数

B、脉冲函数 C、矩形函数

18．对于线性不变系统 ，输入某一函数 ，如果相应的输出函数仅等于 一个 复比例常数的乘积，这个输入函数 就称为 这种系统的________________

A、脉冲函数

B、本征函数

C、响应函数

19．透镜成像系统是把物面 上物点的集合变为象面 上重叠的衍射斑的集合 。因而 象不再是 物体的准确 复现，而是物体的平滑变形，孔径愈小，变形愈厉害 ，这种效应就是

________________

2

A、卷积效应 B、相关效应 C、干涉效应

20．非相干照明下，物体上所有点的振幅和位相随时间变化的方式是统计无关的或无关联的。因此象面上各个脉冲相应的变化也是统计无关的，必须按强度叠加。非相干成像系统对________________

A、振幅

二、判断题（画√或×，每题1分共10分）

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。

（ ）

B、光强度 C、位相

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

3

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、匹配滤波器实际上是复数滤波器，可以用全息方法制作，也可以用计算全息方法制作，实际上为一张傅立叶变换全息图。它可以用来进行图像识别。但是用傅立叶变换匹配滤波手段进行图像的特征识别处理有其局限性，这是因为匹配滤波器对被识别图像的尺寸缩放和方位旋转都极为敏感 （ ）

三、名词解释（每题3分，共15分） 1、脉冲响应，点扩散函数

2、相干传递函数，光学传递函数

3、 光学信息处理中的4 f系统，说明相应各部分的功能

4

4、同轴全息，傅立叶变换全息

5、空间滤波

四、计算题（每题7分）

1、作出下列函数的图形

xx1comb()rect()?（1）f1(x)??aa12a ??xx?7a1comb()rect() ?（2）f2(x)??a?3a?a

2、已知线性不变系统的输入为g(x)?Comb(x)，系统的传递函数为rect()，

bf若b取下列值，求系统的输出g'(x)。并作图

（1）b?1

3、非相干照明的衍射成象系统，光阑逢宽l?10mm，透镜焦距f??50mm，照

? （2）b?6

明光波长??10mm，成象倍率M?1，物体是强度透过率t0(x0)?理想光栅，周期d?0.02mm，求象的光强分布。

?3??(xn???0?nd)的

5

4、衍射受限的相干成像系统①其出瞳为边长L的正方形，求其光瞳函数，相干传递函数，及截止频率②若出瞳为长a，宽b的矩形，求其光瞳函数，相干传递函数，及截止频率。

5．（1）计算余弦函数和脉冲函数的傅立叶变换

（2）设计一个孔径，写出其相应的复振幅透过率，并计算其夫琅和费衍射光场

分布

6

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