輸入為，輸出為，則

10.1相干光處理與非相干光處理的比較即：輸出的合成復(fù)振幅滿足復(fù)振幅疊加原則。1）相干光系統(tǒng)而光強(qiáng)為：在相干處理系統(tǒng)中，輸出光強(qiáng)除了是輸入光強(qiáng)的疊加外，還存在相干項(xiàng)的影響。對(duì)于非相干光系統(tǒng)，由于輸入圖像各點(diǎn)的光互不相干，所以上式中的互相關(guān)項(xiàng)（第二項(xiàng)）的平均值為零。即即：非相干光處理系統(tǒng)是強(qiáng)度的線性系統(tǒng)，滿足強(qiáng)度疊加原理。

2）非相干光系統(tǒng)比較：相干——振幅疊加——可正可負(fù)可完成加、減、乘、除、微分、卷積等運(yùn)算非相干——光強(qiáng)疊加——實(shí)函數(shù)無(wú)上述運(yùn)算3）相干光處理系統(tǒng)存在的不足

1）

噪聲太大相干噪聲：由光路中的塵埃，指紋，擦痕，元件的缺陷，氣泡等引起得干涉。

散班噪聲：由漫射物體表面的起伏粗糙而引起的無(wú)規(guī)干涉。2）只能處理透明圖片（復(fù)振幅分布）而不能利用光強(qiáng)接收器得到的信號(hào)做為輸入信號(hào)，（如CRT、LED、CCD）3）只能處理單色圖象，對(duì)彩色圖象則無(wú)能為力。4）而非相干系統(tǒng)正好可彌補(bǔ)相干系統(tǒng)的上述不足，即不存在上述不足。S：自發(fā)光物，P(x,y)：光瞳透明物片，Io(x,y)：物面的強(qiáng)度分布，Ii(x,y)：成像面的強(qiáng)度分布，

10.2基于衍射的非相干空間濾波系統(tǒng)圖10.2.1用自發(fā)光物體的非相干空間濾波系統(tǒng)。(10.2.1)(10.2.2):非相干空間強(qiáng)度脈沖響應(yīng)或點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF)，K是比例常數(shù)；(10.2.3)式中：--幾何光學(xué)像假設(shè)系統(tǒng)的放大率為1，即把像面上+x軸和+y軸的方向反轉(zhuǎn)，則方程(10.2.2)呈簡(jiǎn)單形式(10.2.4)對(duì)上式兩邊進(jìn)行傅里葉變換(10.2.5)叫做成像系統(tǒng)的空間頻率傳遞函數(shù)。當(dāng)用p(x,y)表示系統(tǒng)的光瞳函數(shù)，即表示孔徑的復(fù)振幅透過(guò)率時(shí)，則規(guī)定PSF的后焦面夫瑯和費(fèi)強(qiáng)度圖樣由下式給出(10.2.6)此處(10.2.7)如果作變量變換，令則(10.2.8)(10.2.9)(10.2.10)(10.2.11)★即是非相干傳遞函數(shù)是約化坐標(biāo)光瞳函數(shù)的自相關(guān)。作簡(jiǎn)單的變量變換，令(10.2.12)得：(10.2.13)當(dāng)用零頻分量進(jìn)行歸一化時(shí)，就得到通常所稱的光學(xué)傳遞函數(shù)也簡(jiǎn)稱OTF,即這個(gè)公式稱為杜裴克(Duffieux)公式，是實(shí)際的光瞳函數(shù)的傅里葉變換。

10.3非相干空間濾波的特征識(shí)別圖10.3.1非相干空間濾波的特征識(shí)別系統(tǒng)。

g－毛玻璃;PH-針孔前半部是一個(gè)簡(jiǎn)單的相干傅里葉變換系統(tǒng)，后半部是一個(gè)非相干空間濾波系統(tǒng)。此處是的傅里葉變換。處理器的后半部是一個(gè)非相干空間濾波系統(tǒng)，非相干匹配濾波器

把光瞳函數(shù)作為它的主要部分，這個(gè)匹配濾波器把輸入轉(zhuǎn)化為輸出光強(qiáng)為：

10.3.1用空間匹配濾波的圖形識(shí)別輸入圖形的識(shí)別可以通過(guò)下述實(shí)驗(yàn)得到:

(1)由光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)為Hm(fx)的成像系統(tǒng)產(chǎn)生輸入In(x)的像；(2)把一個(gè)針孔放在像面的中央處(在光軸上，x=0處)，在針孔后面放一個(gè)光電探測(cè)器；(3)通過(guò)把系統(tǒng)的OTFHm(fx)(m=0,1,2,…,N)(n=0,1,2,…,N)調(diào)整為N個(gè)不同的狀態(tài)，把“相關(guān)率”Smn(m=0,1,2,…,N)(n=0,1,2,…,N)作為光電池的信號(hào)，用針孔后的光電探測(cè)器相繼的測(cè)量這個(gè)相關(guān)率。選擇一組OTF的Hm(fx)，使得自相關(guān)率Smn(m≠n)大，即Smn/Snm<1[m;n=1,2,…,N;但(m≠n)].相關(guān)率Smn的計(jì)算方法，首先把輸入In(x)的傅里葉積分表示(10.3.1)式中(10.3.2)在空域表示為(10.3.3)在孔針x=0處，上式變?yōu)?10.3.4)或者用縮寫(xiě)的形式匹配濾波器集作為系統(tǒng)的傳輸函數(shù)。根據(jù)Schwartz不等式可以證明這些匹配濾波器滿足識(shí)別不等式Smn/Snm<1(m=1,2,…,N),即(10.3.5)這個(gè)不等式對(duì)和明顯不同的所有情況，即對(duì)(c為任意常數(shù)因子)都有效。換言之，用濾波器對(duì)的任何錯(cuò)誤估計(jì)所產(chǎn)生的相關(guān)率都小于由匹配濾波器所產(chǎn)生的相關(guān)率。從傅里葉變換的相移定理可以得出結(jié)論：

10.3.2對(duì)空間不變性的預(yù)處理強(qiáng)度與無(wú)關(guān)。如果物用平面波照明，強(qiáng)度分布是對(duì)振幅物沿著光軸的位移不變，這可用描述在物后面的平面波傳播方程來(lái)證明復(fù)振幅為：其中：如果物沿光軸的方向移動(dòng)，即則此處，因此所以強(qiáng)度與無(wú)關(guān)，即與zn無(wú)關(guān)。此處

10.3.3非相干匹配濾波器的綜合非相干濾波器函數(shù)(或OTF)和光瞳函數(shù)之間的關(guān)系由Duffieux導(dǎo)出:(10.3.6)匹配濾波的條件是

(10.3.7)此處把這兩個(gè)式子代入(10.3.7)則得它具有任意位移.匹配濾波器的條件化為:10.3.8的一個(gè)簡(jiǎn)單解(10.3.8)(10.3.9)

10.5基于幾何學(xué)的成像處理

10.5.1基本的處理系統(tǒng)圖10.5.1實(shí)現(xiàn)兩個(gè)函數(shù)乘積的積分系統(tǒng)若把強(qiáng)度透過(guò)率為的一張透明片在強(qiáng)度透過(guò)率為的另一張透明片上成像，那么在第二張透明片后面每點(diǎn)的光強(qiáng)都正比于乘積,所以用光電探測(cè)器來(lái)測(cè)量透過(guò)兩塊透明片的總強(qiáng)度時(shí)，給出的光電流I為(10.5.1)10.5.2空間掃描處理器最簡(jiǎn)單的空間掃描線性處理器可用來(lái)計(jì)算一維卷積或相關(guān)積分圖10.5.2用于一維處理的多通道系統(tǒng)和列陣、或成像透鏡在ｘ方向平移x0，可取得ｎ個(gè)通道的互相關(guān)，(10.5.4)(10.5.５)系統(tǒng)的輸出為：若使在x和y的方向分別移動(dòng)x0和y0(10.5.８)二維信號(hào)在ｙ范圍的積分來(lái)取得一維的互相關(guān)(10.5.７)圖10.5.3用于兩個(gè)變量函數(shù)的多通道系統(tǒng)(10.５.９)10.5.3時(shí)間掃面處理器圖10.５.４使用調(diào)制光源作一維處理的多通道系統(tǒng)(10.5.10)(10.5.11)第n個(gè)通道的輸出為：探測(cè)器的輸出陣列為：10.６基于幾何光學(xué)的投影法處理圖10.6.1有透鏡的投影幾何光學(xué)非相干處理系統(tǒng)

探測(cè)器上的強(qiáng)度為:可完成下列矩陣運(yùn)算:(10.6.1)(10.6.2)10.7調(diào)制

調(diào)制是在阿貝二次衍射成像原理上進(jìn)行分光濾波實(shí)驗(yàn)，它用不同方向的光柵對(duì)圖像的不同部分進(jìn)行調(diào)制（亦稱為編碼），是通過(guò)改變用來(lái)調(diào)制用的光柵的方位角使圖像色調(diào)重現(xiàn)的一種方法。1、光路

2、

調(diào)制過(guò)程：i)將一幅圖片按密度分成幾部分，如：

ii）用互為60度的一維光柵分別調(diào)制圖像的三部分房子/天空/草地iii)在焦點(diǎn)處濾波

A若用單色光照明：?jiǎn)紊?/p>

B若用白光照明，則一、二級(jí)譜有色帶

天空：讓紅色通過(guò)房子：讓黃色通過(guò)草地：讓藍(lán)綠色通過(guò)

實(shí)現(xiàn)假彩色圖像物面調(diào)制后的像調(diào)制后的頻譜面頻譜面10.８假彩色編碼

人眼的分辨率：

灰度：15～20層次

彩色

100種以上光學(xué)假彩色編碼與計(jì)算機(jī)假彩色編碼的比較：（1）

保持被彩色編碼像的空間分辨率（2）

操作簡(jiǎn)單（3）

價(jià)格低1、光路（系統(tǒng)）

圖10.8.2白光假彩色編碼器2、編碼過(guò)程：

i)輸入片的制作用二次曝光法在一張底片上將正、負(fù)片與相互正交的光柵重疊后翻拍下來(lái)。光柵的±1級(jí)光強(qiáng)透過(guò)率為：二次曝光后感光片的透過(guò)率為：

(10.8.1)(10.8.2)

ii)譜面上：

放上兩板濾色片(10.8.6)iii)像面上

振幅為：光強(qiáng)為：(不相干)可見(jiàn)：輸出像是綠的負(fù)片像和紅的正片像合成的彩色像。

則譜面上只剩下：(10.8.7)(10.8.8)(10.8.9)10.８.３實(shí)時(shí)假彩色編碼

1.空間頻率假彩色編碼圖10.8.6實(shí)時(shí)白光假彩色編碼器將一復(fù)振幅透過(guò)率S(x1,y1)的黑白透明片與正交光柵一起放入圖示的白光處理系統(tǒng)的輸入平面P1處，為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定正交光柵在兩個(gè)正交方向上是相加性的，其振幅透過(guò)率可以記為(10.8.15)(10.8.16)可見(jiàn)，沿x2和y2軸共有四個(gè)彩虹色信號(hào)的一級(jí)衍射譜。由于空間濾波只有在沿著垂直于顏色彌散的方向上才有效，所以我們用下圖所示的一維空間濾波器來(lái)進(jìn)行假彩色化。圖10.8.7空間頻率假彩色編碼于是，平面P2上經(jīng)過(guò)濾波后的譜函數(shù)可寫(xiě)為式中，Sb和Sr分別