阿贝成像原理和空间滤波实验报告误差分析

班 级 09级1班 日 期 3月1日

【实验目的】

组 别 1组 指导教师

姓 名 巩辰 学 号 1090600004

【实验题目】 阿贝成像原理和空间滤波 1. 了解透镜孔径对成像的影响和简单的空间滤波； 2. 掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴；

3. 验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频率、空间频谱和空间滤波概念的

理解；

4. 初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用.

【实验仪器与用具】

GP-78光具座 JSQ-250氦氖激光器及电源 物（光栅） 透镜×3（f=15mm、f=70mm、f=225mm） 光阑片

【实验原理】

1、关于傅里叶光学变换

设有一个空间二维函数g?x,y?，其二维傅里叶变换为：

G?fx,fy??F?g?x,y?????g?x,y?exp?i2??fxx?fyy?dxdy

???式中fx、fy分别为x、y方向的空间频率，g?x,y?是Gfx,fy的逆傅里叶变换，即：

??g(x,y

班 级 09级1班 日 期 3月1日

【实验目的】

组 别 1组 指导教师

姓 名 巩辰 学 号 1090600004

【实验题目】 阿贝成像原理和空间滤波 1. 了解透镜孔径对成像的影响和简单的空间滤波； 2. 掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴；

3. 验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频率、空间频谱和空间滤波概念的

理解；

4. 初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用.

【实验仪器与用具】

GP-78光具座 JSQ-250氦氖激光器及电源 物（光栅） 透镜×3（f=15mm、f=70mm、f=225mm） 光阑片

【实验原理】

1、关于傅里叶光学变换

设有一个空间二维函数g?x,y?，其二维傅里叶变换为：

G?fx,fy??F?g?x,y?????g?x,y?exp?i2??fxx?fyy?dxdy

???式中fx、fy分别为x、y方向的空间频率，g?x,y?是Gfx,fy的逆傅里叶变换，即：

??g(x,y

实验一 阿贝成像原理和空间滤波

一、实验目的

1．了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波。 2．掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴。

3．验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解。 4．初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。

二、实验原理

1．阿贝成像原理

1873年，阿贝(Abbe)在研究显微镜成像原理时提出了一个相干成像的新原理，这个原

理为当今正在兴起的光学信息处理奠定了基础。

如图1-1所示，用一束平行光照明物体，按照传统的成像原理，物体上任一点都成了一次波源，辐射球面波，经透镜的会聚作用，各个发散的球面波转变为会聚的球面波，球面波

图1-1 阿贝成像原理

的中心就是物体上某一点的像。一个复杂的物体可以看成是无数个亮度不同的点构成，所有这些点经透镜的作用在像平面上形成像点，像

点重新叠加构成物体的像。这种传统的成像原理着眼于点的对应，物像之间是点点对应关系。

阿贝成像原理认为，透镜的成像过程可以分成两步：第一步是通过物的衍射光在透镜后焦面(即频谱面)上形成空间频谱，这是衍射所引起的“分频”作用；第二步是代表不同空间频率的各光束在像平面上相干叠加而形成物体的像，这是干涉所引起的“合成”作用

物理实验研究性报告

——阿贝成像原理和空间滤波

摘要：本文描述了在阿贝成像原理与空间滤波实验中看到的一些有趣的光

学实验现象，计算了空间频率和光栅基频，并对不同滤波器产生的现象作出了简要解释，此外本文还简单分析了空间滤波，并对频谱面的位置做了简单计算。

关键字：阿贝成像原理 空间频谱 空间滤波 傅立叶光学变换 一、实验目的

1．了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波。 2．掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴。

3．验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解。

4．初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。

二、 实验原理

1、傅立叶变换在光学成像系统中的应用。

在信息光学中、常用傅立叶变换来表达和处理光的成像过程。

设一个xy平面上的光场的振幅分布为g(x,y)，可以将这样一个空间分布展开为一系列基元函数exp[iz?(fxx?fyy)]的 线性叠加。即

?g(x,y)?????G(fxfy)exp[2?(fxx?fyy)]dfxdfy (1)

量纲为L?1；fx，fy为x,y方向的空间频率，G(fxfy)是相应于空间频率为fx，

fy的基元函数的权重，也称为光场的空间频

佛山科学技术学院

实 验 报告

专业班级 10物师 姓名 邓新炬 学号 2010284102 仪器组号

指导教师 朱星 成绩 日期 2013年 月 日

一.实验目的 1. 2. 3. 4. 了解透镜孔径对成像的影响和简单的空间滤波； 掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴； 验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频率、空间频谱和空间滤波概念的理解； 初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用. 课程名称 近代物理实验 实验项目 阿贝成像原理和空间滤波

二.实验仪器 GP-78光具座 JSQ-250氦氖激光器及电源 物（光栅） 透镜×3（f=15mm、f=70mm、f=225mm） 光阑片。 三 实验原理 1、关于傅里叶光学变换 设有一个空间二维函数g?x,y?，其二维傅里叶变换为： G?fx,fy??F?g?x,y?????g?x,y?exp??i2??f?xx?fyy?dxdy

X X 大 学 实 验 报 告

课程名称： 大学物理实验（三）

实验名称： 设计实验 1

阿贝成像原理与空间滤波

学院： 物理与科学技术学院

组号 13 指导教师： XXX 报告人：XXX 学号：

实验地点 科技楼B109 实验时间： 2012,6,6 实验报告提交时间： 2012,6,20

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（一） 稳定性实验报告

11电自四班 王旭 学号：29

（一）实验目的：

1）、熟悉开环传递函数参数对系统稳定性的影响 2）、了解用于校正系统稳定性的串联一阶微分参确定数 （二）实验步骤及相关数据与实验结论

（1）判定系统稳定时K值得取值范围以及K取不同值使得系统稳定、临界稳定和不稳定时，MATLAB仿真的阶跃响应曲线。 1、系统开环传递函数如下：

G1（s）=K/(S(T1s+1)(T2S+1)) 其中T1=0.4，T2=0.5 2、求其闭环函数为：

Φ（s）=k/(S(0.4S+1)(0.5S+1)+K)即Φ（s）=K/(0.2s^3+0.9s^2+s+k) 3、系统的特征方程为： S^3+4.5s^2+5s+5k=0

根据劳斯判据可以得出系统稳定时K的取值范围0<K<4.5 运用MATLAB仿真取K值为3,4.5,10 程序如下： clear t=0:0.1:10

for k=[3,4.5,10] num=[k]

den=[0.2 0.9 1 k] sys=tf(num,den) p=roots(den) figure(1)

空间分析原理

及应用 上机实验

练习1：利用缺省参数创建一个表面

1．1 启动ArcMap并激活地统计分析模块

单击窗口任务栏的Start按扭，光标指向Programs，再指向ArcGIS，然后单击ArcMap。在ArcMap中，单击Tools，在单击Extensions，选中Geostatistical Analyst复选框，单击Close按扭。

1.2 添加Geostatistical Analyst工具条到ArcMap中。

单击View菜单，光标指向Toolbars，然后单击Geostatistical Analyst。 1．3 在ArcMap中添加 数据层

一旦数据加入后，就能利用ArcMap来显示数据，而且如果需要，还可以改变没一层的属性设置（如符号等等）

1. 单击Standard工具条上的Add Data按扭。

2. 找到安装练习数据的文件夹（缺省安装路径是C:\\ArcGIS\\ArcTutor\\Geostatistics）,

按住Ctrl键，然后点击并高亮显示Ca_ozone_pts和ca_outline数据集。 3. 单击Add按扭。

4. 单击目录表中的ca_outline图层的图例，打开Symbol Selecto

空间分析原理

及应用 上机实验

练习1：利用缺省参数创建一个表面

1．1 启动ArcMap并激活地统计分析模块

单击窗口任务栏的Start按扭，光标指向Programs，再指向ArcGIS，然后单击ArcMap。在ArcMap中，单击Tools，在单击Extensions，选中Geostatistical Analyst复选框，单击Close按扭。

1.2 添加Geostatistical Analyst工具条到ArcMap中。

单击View菜单，光标指向Toolbars，然后单击Geostatistical Analyst。 1．3 在ArcMap中添加 数据层

一旦数据加入后，就能利用ArcMap来显示数据，而且如果需要，还可以改变没一层的属性设置（如符号等等）

1. 单击Standard工具条上的Add Data按扭。

2. 找到安装练习数据的文件夹（缺省安装路径是C:\\ArcGIS\\ArcTutor\\Geostatistics）,

按住Ctrl键，然后点击并高亮显示Ca_ozone_pts和ca_outline数据集。 3. 单击Add按扭。

4. 单击目录表中的ca_outline图层的图例，打开Symbol Selecto

小孔成像实验报告

【发现问题】树阴下的光斑，有不同的形状，那些较小的圆形光斑为什么较暗呢？

【提出猜想】若地上光斑形状与树叶间缝的形状有关，那么影响光斑形状的因素有哪些呢？

【实验器材】螺旋灯管，卡纸，一张白纸

【设计方案】在一张厚的卡纸上切出四种形状的孔（正方形，三角形，菱形，圆形） 【实验探究】1.在地上铺一张白纸，把带孔的纸置于约50厘米高处，让光通过不同的孔，观察地上的白纸上出现什么形状光斑。图：3,4,5

2.用另一张纸覆盖住有菱形孔的纸上，遮住孔的一部分，让光通过小孔，观察纸面上出现的光斑的形状。 图：12,13 3.移动覆盖的卡片，改变通光孔的大小，观察白纸上光斑形状。观察光斑形状和亮度的变化。观察光斑在什么情况下与孔的形状无关？图：14,15,16,17 4.光斑的形状是否与卡片到地面的距离有关？图：8，9,10,11 【探究过程】

检验的猜想：光斑在什么情况下与孔的形状无关？ 序号 1 实验步骤 在地上铺一张白纸，把有菱形孔孔的纸置于约50厘米高处，观察地上的白纸上出现什么形状光斑。 用一张纸覆盖住有菱形孔的纸上，遮住孔的一半，让光通过小孔，观察纸面上出现的光斑的形状。 移动覆盖的卡片留