光学信息处理真题精选.docx
《光学信息处理真题精选.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光学信息处理真题精选.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
光学信息处理真题精选[填空题]1计算下列一维卷积。
参考答案：
[填空题]2有两个线性平移不变系统，它们的原点脉冲响应分别为h1（x）=sinc（x）和h2=sinc（3x），试计算各自对输入函数f（x）=cos2πx的响应g1（x）和g2（x）。
参考答案：
[填空题]3证明：
若λ2=λ2，及Zp=Zr，则得到一个放大率为1的虚像；面若λ2=λ2，Zp=-Zr时，则得到一个放大率为1的实像。
参考答案：
由全息再现公式的第二组可得Zi=Z0，M＝1，左方，虚像。
由全息再现公式的第一组可得Zi=-Z0，M=1，右方，实像。
[填空题]4彩虹全息照相中使用狭缝的作用是什么？
为什么彩虹全息图的色模糊主要发生在与狭缝垂直的方向上？
参考答案：
在彩虹全息照相中使用狭缝的目的是为了能在白光照明下再现准单色像.在普通全息照相中、若用白光照明全息图再现时，不同波长的光同时进入人眼，我们将同时观察到相互错位的不同颜色的再现儡，造成再现像的模糊，即色模糊.在彩虹全息照相中，由于狭绕起了分色作用，再现过程中不同波长的光对应不同的水平狭缝位置龙过某一狭经位置只能看到某一准单色的像，从而避免了色模糊。
在彩虹全息照相中，为了便于双眼观察，参考平面波的选择总是使全息图的光栅结构主要沿水平方向，因面色散沿竖直方向.狭缝沿水平方向放置，这样色散方向与狭缝垂直，即色模糊主要发生在与狭缝垂直的方向上。
这样做的结果便于人眼上下移动选择不同颜色的准单色像。
[填空题]5一种类似傅奇型计算全总图的方法，称为黄氏（肋贝d8）法，这种方法在偏置项中加入物函数本身，所构成的全息函数为:
1.画出该全息函数的空间频率结构，说明如何选择载频。
2.画出黄氏计算全息图的空间频率结构，说明如何选择抽样频率。
参考答案：
[填空题]6当策尼克相衬显微镜的相移点还有部分吸收，其强度透射率等于α（0＜α＜1）时，求观察到的像强度表示式．
参考答案：
[填空题]7在照相时，若相片的模糊只是由于物体在曝光过程中的匀速直线运动，运动的结果使像点在底片上的位移为
0.5mm。
试写出造成模糊的点扩展函数h（x，y）；如果要对该相片进行消模糊处理，写出逆滤波器的透过率函数。
参考答案：
[填空题]8对一个线性空间不变系统，脉冲响应为：
h（x，y）=7sinc（7x）δ（y），试用频域方法对下面每一个输入fi（x，y），求其输出gi（x，y）
（必要时，可以取合理近似）。
参考答案：
[填空题]9如果一个线性空间不变系统的传递函数在频域的区间∣fx∣≤∣Bx∣，∣fy∣≤By之外恒为零，系统输入为非限带函数g0（x，y），输出为g’（x，y）。
试证明：
存在一个由脉冲的方形阵列构成的抽样函数g0’（x，y），它作为等效输入，可产生相同的输出g’（x，y），并请确定g0’（x，y）。
参考答案：
[填空题]10题图所示半无穷不透明的复振幅透过率可用阶跃函数表示为t（x0）=step（x0）。
采用单位振幅的单色平面波垂直照明，求相距为z的观察平面上夫琅禾费衍射图样的复振幅分布。
写出在x方向上的的函数表达式。
[填空题]11单位振幅的单色平面波垂直入射到一半径为a的圆形孔径上，试求菲涅尔衍射图样在轴上的强度分布。
参考答案：
[填空题]12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di，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？
参考答案：
[填空题]13请依据全息照相原理说明一个漫射物体的菲涅尔全息图。
（1）为什么不能用白光再现？
试证明如图所记录和再现的菲涅尔全息图的线模糊和色模糊的表达式；
（2）为什么全息图的碎片仍能再现出物体完整的像？
碎片尺寸的大小对再现像质量有哪些影响？
（3）由全息图再现的三维立体像与普通立体电影看到的立体像有何本质的区别？
参考答案：
（1）根据全息理论，如果记录和再现过程所用光波波长不同，再现实像的位置和大小将与原始物体的位置和大小不同，而且，再现像的颜色将是再现光的颜色。
对一个漫射物体的菲涅尔全息图来说，用白光再现将使大小和位置不同的各色再现像同时出现而混叠，得不到清晰的彩色再现像。
（2）在全息记录过程中，物面上所有点发出的光波均可在全息干版的任一点上与参考光干涉，该点可记录一个复杂物体的菲涅耳全息。
对全息干版上的其他点，也是一样的。
取出全息图的碎片，该碎片在记录过程中完全可以记录复杂物体的菲涅耳全息，所以仍能再现物体完整的像。
但是，由于是由有一定大小的碎片再现物体的像，尽管能得到再现像，透过碎片的衍射光能量是有限的，因而再现像将比较暗而显得模糊。
（3）由全息图获得的再现像，是由衍射光的波前重构的，人眼看到不同点的波前具有不同的振幅和相位而产生立体感。
普通立体电影是通过由二维平面（银幕）反射的平面光进入人的双眼，通过偏振眼镜的检偏作用，左右两只眼睛得到两束偏振方向不同的平面波（两平面波也略有差异），再由大脑视神经系统合成一幅立体图像。
两种获得立体像的方法，全息片上并不能看出再现像本身，而立体电影的胶片上有再现像的平面像。
[填空题]14根据布拉格条件式，试解释为什么当全息图乳胶收缩时，再现像波长会发生“蓝移”现象；而当乳胶膨胀时，又会发生“红移现象”。
参考答案：
布拉格条件式为2Λsinθ=λ，式中Λ为光栅常数，λ为光波在介质内传播的波长。
对于体积全息图来说，再现时只有入射角和照明光束满足布拉格条件，衍射光强才可能较大，波长和角度的微小偏移将导致衍射光强大大减小，不能形成再现像。
当全息图乳胶收缩时，布拉格公式中的Λ将减小，在其他条件不变的条件下，λ将减小。
再现时，如果用波长为λ的光波做再现光，将不能获得再现像，使用比λ偏小的再现光能得到理想的再现像。
由于乳胶收缩时再现光波波长小于原记录光波波长，所以称为发生“蓝移”
（蓝紫光波长小于红绿光波长）。
同理，当乳胶膨胀时，再现光波长要比原记录光波长稍大，即又会发生“红移现象”。
[填空题]15在4f系统中，输入物是一个无限大的矩形光栅，设光栅常数d=4，线宽a=1，最大透过率为1，如不考虑透镜有限尺寸的影响，
（1）写出傅里叶变换平面P2上的频谱分布表达式；
（2）写出输出面复振幅和光强分布表达式；
（3）在频谱面上做高通滤波，挡住零频分量，写出输出面复振幅和光强分布表达式。
参考答案：
[填空题]16在用一维正弦光栅实现两个图像相加或相减的相干处理系统中，设图像
A、B置于输入面P1原点两侧，其振幅透过率分别为：
tA（x1−l，y1）和tB（x1+l，y1）；P2平面上光栅的空间频率为f0，它与l的关系为f0=l/（λf），其中λ和f分别表示入射光的波长和透镜的焦距；又设坐标原点处于光栅周期的1/4处，光栅的振幅透过率表示为：
试从数学上证明：
（1）在输出面的原点位置得到图像
A、B的相减运算；
（2）当光栅原点与坐标原点重合时，在输出面得到它们的相加运算。
参考答案：
[填空题]17不管衍射物体位于何种位置，只要观察面是照明光源的（），则物面（输入面）和观察面（输出面）之间的关系都是傅里叶变换关系，即观察面上的衍射场都是（）型。
参考答案：
共轭面；夫琅禾费
[填空题]18全息记录以及再现分别是利用光学中的什么原理？
简述记录时参考光波的作用？
记录是用的干涉原理再现是利用的衍射原理。
因为全息记录的不仅是振幅信息，还包含相位信息。
参考光波的作用正好完成使物波波前的相位分布转换成干涉条纹的强度分布的任务。
[填空题]19什么是基元全息图？
参考答案：
由单一物点发出的光波与参考光波干涉所构成的全息图。
任何一种全息图均可看做是许多基元全息图的线性组合。
[填空题]20彩虹全息图的特点是什么？
参考答案：
1）可以用白光再现；
2）再现像呈现彩虹状的彩色，但再现像的色彩与原物体的色彩无关，而仅与再现照明光包含的波长组分有关。
3）彩虹全息属于假彩色全息。
[填空题]21二元计算全息实质就是空间信号脉冲宽度调制和脉冲位置调制的结果，如下
图：
矩形开孔：
透过率
为1未开孔：
透过率为0则开孔面积大小（脉冲宽度调制）和开孔中心偏离单
元中心距离（脉冲位置调制）分别表示物波的什么信息？
参考答案：
开孔面积的大小对应抽样点的物波幅值
开孔中心偏离单元中心的距离表示抽样点的物波位相
更多内容请访问《睦霖题库》微信公众号
[填空题]22在4f系统输入平面放置40mm-1的光栅，入射光波长
632.8nm。
为了使频谱面上至少能够获得±5级衍射斑，并且相邻衍射斑间距不小于2mm，求透镜的焦距和直径。
参考答案：
设光栅宽度比较大，可近似看成无穷，设周期为d，透光部分为a，则其透过率函数可表为
[填空题]23简述焦平面滤波器中的吸收板和相移板的作用。
参考答案：
吸收板——衰减很强的低频峰值，提高像的对比度；相移板——使传递函数的第一个负瓣相移π，以便纠正对比度反转。
[填空题]24什么是半色调技术？
参考答案：
是指在连续灰度图像二值化输出时，为了补偿良好午餐对图像质量产生的负效应所采用的一种图像处理方法。
[填空题]25实现假彩色编码的方法有哪两种。
参考答案：
等空间频率假彩色编码和等密度假彩色编码。
[填空题]26如图所示的等腰直角三角形孔径放在透镜的前焦面上，以单位振幅的单色平面波垂直照明，试求透镜后焦面上的夫琅禾费衍射图样的复振幅分布。
参考答案：
[填空题]27简述什么是基元全息图？
参考答案：
由单一物点发出的光波与参考光波干涉所构成的全息图。
任何一种全息图均可看做是许多基元全息图的线性组合。
[填空题]28简述体积全息图的布拉格条件是什么？
参考答案：
[填空题]29一个二维物函数f（x，y），在空域尺寸为10*10mm2，最高空间频率为5L/mm，为了制作一张傅里叶变换全息图两种编码方法在全息图上抽样单元总数有何不同？
原因是什么？
参考答案：
两种编码方法的抽样点数总数为2倍的关系，这是因为，在罗曼型编码中，每一抽样单元编码为复数；在修正离轴型编码中，每一抽样单元编码为实数。
修正离轴加偏置量的目的是使全息函数变成实值非负函数，每个抽样单元都是实的非负值，因此不存在位置编码问题，比同时对振幅和相位进行编码的方法简便。
但由于加了偏置分量，增加了记录全息图的空间带宽积，因而增加了抽样点数，避免了相位编码是以增加抽样点数为代价的。
[填空题]30简述策尼克相衬显微镜的原理是什么？
怎样提高像的对比度？
这种方法在实际中的应用有哪些？
参考答案：
利用相位滤波器将物体的相位变化转换成可以观测到的光的强弱变化。
模板设计时，使零级衍射光产生相移的同时，选用特定的材料，受到部分衰减。
应用：
（1）观察金相表面
（2）抛光表面缺陷检测
（3）透明材料不均匀性检测
[填空题]31简述半色调网屏在光信息处理中最主要的用途是什么？
参考答案：
图像等调分层、假彩色化和模数转换
[填空题]32简述光学信息存储的一般特点是什么？
参考答案：
存储密度高并行程度高抗电磁干扰存储寿命长非接触式读／写信息信息价格位低
[填空题]33简述光子互连的优越性是什么？
参考答案：
传输速度高，不受RC参数延迟效应的限制；光束可以相互交叉通过而不相互影响，具有并行处理能力；光子互连具有大的空间和时间带宽积。
空间带宽积由光学系统的空间带宽决定；时间带宽可达1013Hz。
[填空题]34简述实现假彩色编码的方法有哪两种。
参考答案：
等空间频率假彩色编码和等密度假彩色编码。
[填空题]35简述白光信息处理系统如何做到既具有相干系统的运算能力，又没有相干噪声？
参考答案：
白光光学处理采用宽谱带白光光源，但采用微小的光源尺寸以提高空间相干性，另一方面在输入平面上引入光栅来提高时间相干性。
[填空题]36简述什么是半色调技术？
参考答案：
是指在连续灰度图像二值化输出时，为了补偿良好午餐对图像质量产生的负效应所采用的一种图像处理方法。
[填空题]37简述匹配滤波器表达式？
写出匹配滤波的过程。
参考答案：
[填空题]38简述在正弦光栅滤波器图像相减方法中，光栅滤波器的作用是什么？
参考答案：
从频域看，光栅滤波器使通过频谱面的信息沿三个不同的方向传播，使沿+1级衍射图像A的信息与沿-1级衍射图像B的信息在输出平面相干叠加。
由于沿±1级传播的衍射光相位差为π，从而在输出平面上实现图像相减。
从空域上看，光栅滤波器提供了一对大小相等、相位相反，空间位置不同的两个脉冲响应。
图像A相对于其中一个的卷积项与图像B相对于另一个的卷积项重合时，在输出平面上实现图像相减。
[填空题]39如图所示在这种图像相减方法的编码过程中，如果使用的光栅透光部分和不透光部分间距分别为a和b，并且a≠b。
试证明图像和的信息与图像差的信息分别受到光栅偶数倍频与光栅奇数倍频的调制
[填空题]40在下图所示系统中，在x1y1平面上放置一正弦光栅，其振幅透过率为
＋1级频谱，像面强度分布和可见度如何？
参考答案：
移动小圆屏挡住
[填空题]41在下图所示系统中，在x1y1平面上放置一正弦光栅，其振幅透过率为
在频谱中央设置一小圆屏，挡住光栅的零级频谱，求像的强度分布和可见度
参考答案：
[填空题]42在4f系统输入平面放置40mm-1的光栅，入射光波长
632.8nm。
为了使频谱面上至少能够获得±5级衍射斑，并且相邻衍射斑间距不小于2mm，求透镜的焦距和直径。
参考答案：
[填空题]43简述通过阿贝—波特实验，我们掌握了哪些结论。
参考答案：
1、像的结构直接依赖于频谱的结构，只要改变频谱的结构，就可以改变像的构成。
2、谱面上的横向分布是物的纵向结构信息，谱面上的纵向分布是物的横向结构信息。
3、零频分量是一个直流分量，它只代表像的本底。
4、挡住零频分量，可使像发生衬度反转。
5、仅允许低频分量通过时，像的边缘锐度降低；仅允许高频分量通过时，像的边缘效应增强。
[填空题]44一个二维物函数f（x，y），在空域尺寸为10*10mm2，最高空间频率为5L/mm，为了制作一张傅里叶变换全息图若采用修正离轴参考光编码方法，计算全息图上抽样单元总数是多少？
参考答案：
[填空题]45一个二维物函数f（x，y），在空域尺寸为10*10mm2，最高空间频率为5L/mm，为了制作一张傅里叶变换全息图若采用罗曼型迂回相位编码方法，计算全息图上抽样单元总数是多少？
参考答案：
[填空题]46一个二维物函数f（x，y），在空域尺寸为10*10mm2，最高空间频率为5L/mm，为了制作一张傅里叶变换全息图确定物面抽样点总数
参考答案：
假定物的空间尺寸和频宽均是有限的。
设物面的空间尺[填空题]47二元计算全息实质就是空间信号脉冲宽度调制和脉冲位置调制的结果如下
图：
矩形开孔：
透过率为1未开
孔：
透过率为0则开孔面积大小（脉冲宽度调制）和开孔中心偏离单元中心距
离（脉冲位置调制）分别表示物波的什么信息
参考答案：
开孔面积的大小对应抽样点的物波幅值开孔中心偏离单元中心
的距离表示抽样点的物波位相
[填空题]48简述计算全息在函数复原时要考虑两个重要问题
参考答案：
抽样间隔应满足抽样定理的条件，避免重叠；选择合适的空间滤波器，便于恢复原图
[填空题]49简述彩虹全息图的特点是什么
参考答案：
1）可以用白光再现；
2）再现像呈现彩虹状的彩色，但再现像的色彩与原物体的色彩无关，而仅与再现照明光包含的波长组分有关。
3）彩虹全息属于假彩色全息。
[填空题]50简述像全息图的特点是什么
参考答案：
用扩展的白光光源照明再现记录像面全息图的“物光波”，是物体的几何像“物”与全息干板可实现“零距离”再现像位置和像的尺寸受照明光波长的影响很小用复合光再现时色模糊量和像模糊量很小
[填空题]51凸透镜的傅里叶变换功能可表述为：
（）
参考答案：
当目标置于透镜前焦面上，透镜的后焦面得到物的傅里叶变换。
[填空题]52简述傅里叶变换全息图的实质是什么？
参考答案：
傅里叶变换的实质是全息再现加傅里叶逆变换
[填空题]53简述为什么全息照相不能用白光再现？
参考答案：
反射式全息照片可以用白光再现，透射式全息照片不能。
因为反射式全息照片只对符合条件的光发生衍射（即所谓看到的反射），所以图像不会出现模糊。
透射式全息如果用白光来再现，其结果就是无数不同波长的像叠加在一起，因此根本看不清原始像。
只能用单色光才能复原清晰的像，但是可以使用不同的单色光，例如用红色激光拍摄，再用绿激光复原都是可以的，反之也可
[填空题]54以下是全息再现中的全息基本方程，请指出其中每一项的作用。
参考答案：
第
一、二项是零级衍射像（位相与照明光完全相同，传播方向与C（x,y）相同）第三项是+1级衍射波，包含再现像的位相信息，用来重现全息像。
第四项是-1级衍射波，包含再现像的共轭位相的信息，形成赝像。
[填空题]55全息记录以及再现分别是利用光学中的什么原理？
记录时参考光波的作用？
参考答案：
记录是用的干涉原理再现是利用的衍射原理。
因为全息记录的不仅是振幅信息，还包含相位信息。
参考光波的作用正好完成使物波波前的相位分布转换成干涉条纹的强度分布的任务。
[填空题]56散射物体的菲涅尔全息图的一个有趣性质是，全息图上局部区域的划痕和脏迹并不影响像的再现，甚至取出全息图的一个碎片，仍能完整地再现原始物体的像，这一性质称为全息图的冗余性。
应用全息照相的基本原理，对这一性质加以说明。
碎片的尺寸对再现像的质量有哪些影响？
（1）对于散射物体的菲涅尔全息图，物体与底片之间的关系是点面对应关系，即每一物点所发出的光波都直接照射到记录介质的整个平面上；反过来，菲涅尔全息图上的每一点都包含了物体各点的全部信息，称为全息图的“冗余性”。
这意味着只要一小块全息图就可完整再现原始物的像。
因此，局部区域的划痕和脏迹并不影响物的完整再现，甚至取出一小块仍能完整再现原始物体的像。
（2）虽然，冗余的各小块并不带来新的信息，但各小块再现像的叠加提高了像的信噪比，增加了像的亮度。
其次，一个物点再现为一个像点是在假定全息记录介质也即全息图为无限大的情况下得出的。
对于有限大小的全息图，点物的再现像是一个衍射斑，全息图越小衍射斑越大，分辨率越低。
碎块的再现像分辨率较低。
最后，通过全息图来观察再现像，犹如通过橱窗看里面的陈列品一样，如将橱窗的一部分遮挡，有些物品就可能看不到。
因此，小块全息图再现时，视场较小。
[填空题]57单位振幅的平面波垂直入射，透镜前表面的复振幅（），则透镜后表面上的复振幅（）
参考答案：
;
[填空题]58简述透镜的相位变换因子t（x,y）的表达式。
参考答案：
[填空题]59光学信息存储的一般特点是什么？
参考答案：
存储密度高并行程度高抗电磁干扰存储寿命长非接触式读／写信息信息价格位低
[填空题]60光子互连的优越性是什么？
参考答案：
传输速度高，不受RC参数延迟效应的限制；光束可以相互交叉通过而不相互影响，具有并行处理能力；光子互连具有大的空间和时间带宽积。
空间带宽积由光学系统的空间带宽决定；时间带宽可达1013Hz。
升级会员 