现代光学检测与图像处理

1概述

在气象预报和对太空其他星球研究方面，数字图像处理技术也发挥了相当大的作用。利用Matlab可以对遥感图像进行图像增强、滤波，融合等，可大大推动在遥感图像处理的深入研究和广泛应用。

2均值滤波、中值滤波和梯度倒数加权滤波

2.1均值滤波

数字图像的均值滤波是一种利用模板对图像进行模板操作（卷积运算）的平滑方法，是一种常用的图像滤波去噪方法，该方法运算简单，对高斯噪声具有良好的去噪能力。但均值滤波在本质上是一种低通滤波的方法，在消除噪声的同时也会对图像的高频细节成分造成破坏和损失，使图像模糊。

下面用图“lena.bmp”进行实验操作：

原图：

10%的椒盐噪声：10%的高斯噪声：

3*3均值滤波：

5*5均值滤波：

2.2中值滤波

中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术。取某种结构的二维滑动模板，对待处理的当前像素，将模板内像素按照像素值的大小进行排序，生成单调上升（或下降）的二维数据序列，取排在中间位置上的像素值代替原像素值。中值对异常值的敏感性比均值的小，所以，中值滤波器可以在不减小图像对比度的情况下剔除这些异常值。

3*3中值滤波：

5*5中值滤波：

2.3梯度倒数加权滤波

为了解决均值滤波算法存在的图像模糊问题，这里介绍一种新的滤波方法：梯度倒数加权平滑法，可以比较好的克服均值滤波带来的模糊图像的缺点。

在一离散图像中，相邻区域的变化大于区域内部的变化，在同一区域中中间像素的变化小于边缘像素的变化，梯度值正比于邻近像素灰度级差值，即在图像变化缓慢区域，梯度越小，反之则大。这样梯度倒数正好与梯度相反，以梯度倒数作权重因子，则区域内部的邻点权重就大于边缘近旁或区域外的邻点。即这种平滑其主要贡献主要来自区域内部的像素，平滑后图像边缘和细节不会受到明显损害。

3数据分析

由表中数据可知，对于椒盐噪声，相比于均值滤波，中值滤波的处理效果要更接近原图像，然而其边界保持的效果也交叉。梯度倒数加权可根据不同的要求调节权重，使得滤波图像达到我们的要求：若要求滤波效果尽可能与原图像接近，那么噪声图像的比重应大一些，若要求边界保持效果好一些，那么比重就应该小一些。总之，倒数加权滤波方法较前两种滤波方法的适应性要好一些。

基于MATLAB的数字二值图像处理与形状分析的实现

本科学生毕业论文 论文题目：基于MATLAB的数字二值图像处理与形 状分析实现 学院：电子工程学院 年级：2011 专业：电子信息科学与技术 姓名：刘学利 学号：20113564 指导教师：王晓飞 2014年06月24日

摘要 数字图像处理是一门新兴技术，随着计算机硬件的发展，数字图像的实时处理已经成为可能．由于数字图像处理的各种算法的出现，使得其处理速度越来越快，能更好地为人们服务．数字图像处理是一种通过计算机采用一定算法对图形图像处理的技术．数字图像处理技术已经在各个领域上有了比较广泛的应用．图像处理的信息量很大，对处理速度的要求也比较高．MATLAB强大的运算和图像展示功能，使图像处理变得更加的简单和直观．本文介绍了MATLAB语言的特点，基于MATLAB的数字图像处理环境，介绍了如何利用MATLAB及其图像处理工具箱进行图像处理的方法．主要论述了利用MATLAB实现图像的二值化，二值图像的腐蚀、膨胀、开、闭等形态学处理． 关键词 MATLAB；数字图像处理；二值图像

Abstract Digital image processing is an emerging technology,with the development of computer hardware,real-time digital image processing has become possible due to digital image processing algorithms to appear,making it faster and faster processing speed,better for people services．Digital image processing is used by some algorithms Computer graphics image processing technology．Digital image processing technology has been used in various areas which have a relatively wide range of applications．The amount of information on the processing speed requirement is relatively high．MATLAB is good at computing and graphics display capabilities,so that image processing becomes more simple and intuitive．This paper introduces characteristics of MATLAB language and this MATLAB-based digital image processing environment,describes how to use the MATLAB Image Toolbox for its digital image processing,and through some examples to illustrate the use of MATLAB Image Processing Toolbox for image processing method．Mainly discuss the use of MATLAB for image processing enhancement,binary image and its corrode and dilate and open and close． Key words MATLAB;digital image processing;image enhancement and binary image

光电检测技术试题及答案

光电检测技术试题及答案 光电检测技术试题及答案1、光电器件的基本参数特性有哪些? (响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度) @响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应 @噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。 (光电子学光电子器件) 3、光电检测系统通常由哪三部分组成 (光学变换光电变换电路处理) 4、光电效应包括哪些 外光电效应和内光电效应) 外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。 内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。

光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。 光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种? (光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池) 6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么? ( 定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔) 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出? (交变辐射) 8、 CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么? (电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。) 9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。 (直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法) 10、光热效应应包括哪三种。 (热释电效应辐射热计效应温差电效应) 11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么?

图像处理第二次作业(2)

对一幅灰度图像： (1)计算并画出此图像的中心化频率谱。 (2)分别用高斯低通和高斯高通滤波器对图像进行频域处理，并对结果进行分析。 (3)用频域拉普拉斯算子对此图像进行锐化处理，并对结果进行分析。 (1)程序 clear; clc; A=imread('lena.jpg','jpg'); B=rgb2gray(A); figure; subplot(2,2,1);imshow(B);title('原图像'); B_d=double(B); [m,n] = size(B); %fft2函数实现 if ismatrix(B_d)%ismatrix:确定输入的是否为矩阵 if nargin==1%nargin用来判断输入变量的个数 f = fftn(B_d);%fftn:N维离散傅里叶变换 else f = fftn(B_d,[m n]); end else ifnargin==1 f = fft(fft(B_d,[],2),[],1); else f = fft(fft(B_d,n,2),m,1); end end C3=log(1+abs(f)); subplot(2,2,2);imshow(C3,[]);title('原图像频谱'); %计算并画出此图像的中心化频率谱 [m,n] = size(B); fori=1:m for j=1:n C1(i,j)=((-1)^(i+j))*(B_d(i,j)); end end C2=log(1+abs(fft2(C1))); C4=fftshift(log(1+abs(fft2(B_d)))); subplot(2,2,3);imshow(C2,[]); title('编写函数实现频谱中心化') subplot(2,2,4);imshow(C4,[]) title('matlab函数实现频谱中心化')

光学图像处理实验及指导

光学图像处理 实验指导书

目录 实验一MATLAB数字图像处理初步 (1) 实验二图像的代数运算 (7) 实验三图像增强—灰度变换 (15) 实验四图像增强—直方图变换 (17) 实验五图像增强—空域滤波 (20) 实验六图像的傅立叶变换 (23) 实验七图像增强—频域滤波 (26) 实验八彩色图像处理 (29) 实验九图像分割 (33) 实验十形态学运算 (36) 附录：MATLAB简介 (39)

实验一 MATLAB数字图像处理初步 一、实验目的与要求 1．熟悉及掌握在MATLAB中能够处理哪些格式图像。 2．熟练掌握在MATLAB中如何读取图像。 3．掌握如何利用MATLAB来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息。 4．掌握如何在MATLAB中按照指定要求存储一幅图像的方法。 5．图像间如何转化。 二、实验原理及知识点 1、数字图像的表示和类别 一幅图像可以被定义为一个二维函数f(x,y),其中x和y是空间(平面)坐标，f 在任何坐标处(x,y)处的振幅称为图像在该点的亮度。灰度是用来表示黑白图像亮度的一个术语，而彩色图像是由单个二维图像组合形成的。例如，在RGB彩色系统中，一幅彩色图像是由三幅独立的分量图像(红、绿、蓝)组成的。因此，许多为黑白图像处理开发的技术适用于彩色图像处理，方法是分别处理三副独立的分量图像即可。 图像关于x和y坐标以及振幅连续。要将这样的一幅图像转化为数字形式，就要求数字化坐标和振幅。将坐标值数字化成为取样；将振幅数字化成为量化。采样和量化的过程如图1所示。因此，当f的x、y分量和振幅都是有限且离散的量时，称该图像为数字图像。 作为MATLAB基本数据类型的数值数组本身十分适于表达图像，矩阵的元素和图像的像素之间有着十分自然的对应关系。

数字图像处理试题集2(精减版)

第一章概述 一.填空题 1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为__________。 5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，________________的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。 解答:1. 像素5. 图像重建 第二章数字图像处理的基础 一.填空题 1. 量化可以分为均匀量化和________________两大类。 3. 图像因其表现方式的不同，可以分为连续图像和________________两大类。 5. 对应于不同的场景内容，一般数字图像可以分为________________、灰度图像和彩色图像三类。 解答: 1. 非均匀量化 3. 离散图像 5. 二值图像 二.选择题 1. 一幅数字图像是：( ) A、一个观测系统。 B、一个有许多像素排列而成的实体。 C、一个2-D数组中的元素。 D、一个3-D空间的场景。 3. 图像与灰度直方图间的对应关系是：（） A、一一对应 B、多对一 C、一对多 D、都不对 4. 下列算法中属于局部处理的是：（） A、灰度线性变换 B、二值化 C、傅立叶变换 D、中值滤波 5. 一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（）

A、128KB B、32KB C、1MB C、2MB 6. 一幅512*512的图像，若灰度级数为16，则该图像的大小是：（） A、128KB B、32KB C、1MB C、2MB 解答:1. B 3. B 4. D 5. B 6. A 三.判断题 1. 可以用f(x,y)来表示一幅2-D数字图像。（） 3. 数字图像坐标系与直角坐标系一致。（） 4. 矩阵坐标系与直角坐标系一致。（） 5. 数字图像坐标系可以定义为矩阵坐标系。（） 6. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于图像的灰度级数不够多造成的。（） 10. 采样是空间离散化的过程。（） 解答:1. T 3. F 4. F 5. T 6. T 10. T 1、马赫带效应是指图像不同灰度级条带之间在灰度交界处存在的毛边现象（√） 第三章图像几何变换 一.填空题 1. 图像的基本位置变换包括了图像的________________、镜像及旋转。 7. 图像经过平移处理后，图像的内容________________变化。（填“发生”或“不发生”） 8. 图像放大是从小数据量到大数据量的处理过程，________________对许多未知的数据的估计。（填“需要”或“不需要”） 9. 图像缩小是从大数据量到小数据量的处理过程，________________对许多未知的数据的估计。（填“需要”或

光学探测技术

光学探测技术 为了更好的理解之后的学习内容，我们将回顾一下光在光电检测中的基本概念。最基本的考虑因素是光电探测器，它可以将光转变为电流。通过使用雷达和通讯系统在有频谱和红外光频谱中有各种各样的检测技术显示了高性能。由于体积小、性能的原因，大多数应用依靠现代半导体器件的基于光电效应，产生光电流检出率。还有，光电流是包含光生的初级电子和孔的损耗区域的检测器。温和上涨10-100可以通过雪崩过程取得许多检测器，如光电倍增管（PMT)和雪崩光电二极管（APD).有设备通常具有一个多余的乘法和雪崩过程中，在接收器设计时必然考虑到所产生的噪音。使用APD设备远远超过了雪崩击穿的偏见，使探测器在盖革模式下，工作，使造成非常高的增益（10~6），超快速的上升时间（皮秒），单光子事件的敏感性，仍然可以实现高增益。它已经被所有情况证明，主要的光电子统计数据是相同冲击碰撞光子流的。泊松统计的，而需要更复杂的统计模型来描述雪崩过程。 光接收机使用光探测器可以用两种方法来完成检测，即直接检测和相干检测。直接检测可以看作是一个简单的能量收集过程，只需要在镜焦平面上放置一个光电探测器，然后产生的信号电流被一个电子放大器放大。相比之下，相干检测则要求光电探测器表面存在能与信号光束混合的本地光学信号谐振器。相干混合过程对信号光和本地振荡器的调试方式规定了严格的要求，以便两个从根本上不同的方法都能有效地执行。如果信号光和本地振荡器频率不同或不相关，这个过

程成为外差检波；如果他们的频率是相同的或相关的，就是零差检测。图3-3显示了一般光外差器结构，有单独的激光器非别产生不相关的、不同频的信号光和本地振荡光。将它们用一个光波分复用器合成为一个反射率很高、信号损耗很低、可以提供足够能量的本地振荡光。图3-4显示了一个可能的同频安排，其中一小部分传输光用于本地振荡器，从而达到相关频率的要求。 在零差激光雷达应用中，信号与本地振荡信号的频率之间的相干性关于往返运动的时间参数τR ，经常用一个具有比τR 更长的相干时间的激光发射器来维持。另外，激光发射器和本地振荡器的频率可以是相同的，也可以是不同的，它取决于（在这个）光学系统中是否采用变频器。单模激光频移系统，有的也被称为失调零差系统，多普勒频频量Vo1远离基带的信号也可以发生频移，其中Vo1=±2|V|/λ为多普勒频率。这个相反的轨迹与远离信号源的运动一致，以至于多普勒频率在零带重叠产生出一个确定的频率Vo1，用于发射和接收频率之间的固有相干性，这些过程仍旧可以被看做零差。 零差检测被证明在量子学领域有一些独特的特殊功能，它展示了实现光子噪声水平低于量子的可能性。这种噪音水平被体积为海森堡的不确定原理的相干性的挤压状态，然而这种幅度或相位的变化并不能同时进行。相干态是一个在不确定性原理上的最底线，即众人所知的激光灯，这些状态是与聚合束和反聚合束统计的光子密切相关的，在4.8.2节中将提到APD检测统计。

光学图像处理1

光学图像实验报告 班级：光信息10-3班 姓名： 学号： 日期：2012年12月11号 实验一数字图像空间域平滑 一、实验目的 掌握图像空间域平滑的原理和程序设计；观察对图像进行平滑增强的效果。 二、实验设备 高性能计算机，操作系统为Windows 2000或Windows XP, Matlab程序平台。 三、实验原理 图像平滑处理的目的是改善图像质量和抽出对象特征。 任何一幅未经处理的原始图像，都存在着一定程度的噪声干扰。噪声恶化了图像质量，使图像模糊，甚至淹没特征，给分析带来困难。消除图像噪声的工作称为图像平滑或滤波。针对不同噪声源（如光栅扫描、底片颗粒、机械元件、信道传输等）引起的不同种类噪声（如加性噪声、乘性噪声、量化噪声等），平滑方法也不同。平滑可以在空间域进行，也可以在频率域进行。 1.局部平均法 局部平滑法是一种直接在空间域上进行平滑处理的技术。假设图像由许多灰度恒定的小块组成，相邻象素间存在很高的空间相关性，而噪声则是统计独立的。因此，可用邻域内各象素的灰度平均值代替该象素原来的灰度值，实现图像的平滑。对图像采用3×3的邻域平

均法，其作用相当于用以下模板与图像进行卷积运算。 2. 超限象素平滑法 对邻域平均法稍加改进，可导出超限象素平滑法。其原理是将f(x,y)和邻域平均g(x,y)差的绝对值与选定的阈值进行比较，根据比较结果决定点（x,y ）的最后灰度g ′(x,y)。其表达式为 3. 二维中值滤波 中值滤波就是用一个奇数点的移动窗口， 将窗口中心点的值用窗口内各点的中值代替。二维中值滤波可由下式表示 常用的窗口有： 四、实验步骤 ⒈实验准备：打开计算机，进入Matlab 程序界面。 ⒉输入图像空间域平滑处理程序。 clear; I=Imread('E:\1.jpg'); Imshow(I); J1=Imnoise(I,'speckle'); figure; Imshow(J1); J=double(J1); ?? ?>-= ),(),(),( ),,(),('其他，当y x f T y x g y x f y x g y x g )} ,({),(y x f Med y x g A =

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）范围内的电磁辐 μ）到（0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？ 答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源， 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。 二、概念题 1、禁带、导带、价带：

光学信息处理讲义

光学信息处理 1. 引 言 自六十年代激光出现以来，光学的重要发展之一是形成了一个新的光学分支——傅里叶光学。傅里叶光学是指把数学中的傅里叶分析方法用于波动光学，把通讯理论中关于时间、时域、时间调制、频率、频谱等概念相应地改为空间、空域、空间调制、空间频率、空间频谱，并用傅里叶变换的观点来描述和处理波动光学中学波的传播、干涉、衍射等。傅里叶变换已经成为光信息处理的极为重要的工具。 光学信息处理就是对光学图像或光波的振幅分布作进一步的处理。自从阿贝成像理论提出以后，近代光学信息处理通常是在频域中进行。由于光的衍射,图像的夫琅和费衍射分布,即图像的空间频谱分布与图像的空间分布规律不同,这使得在频谱面上对其进行处理可获得一些特殊的图像处理效果。近代光学信息处理具有容量大，速度快，设备简单，可以处理二维图像信息等许多优点，是一门既古老又年青的迅速发展的学科。光学信息存储、遥感、医疗、产品质量检验等方面有着重要的应用。 2. 实验目的 1) 通过实验，加强对傅里叶光学中有关空间频率、空间频谱和空间滤波等概念的理解。 2) 掌握光学滤波技术，观察各种光学滤波器产生的滤波效果，加深对光学信息处理基本思想的认识。 3) 加深对卷积定理的理解 4) 了解用光栅滤波实现图像相加减及光学微分的原理和方法。 5) 了解黑白图像等密度的假彩色编码。 3. 实验原理 1) 二维傅里叶变换和空间频谱 在信息光学中常用傅里叶变换来表达和处理光的成像过程。设在物屏X -Y 平面上光场的复振幅分布为g (x ，y ) ，根据傅里叶变换特性，可以将这样一个空间分布展开成一系列二维基元函数的线性叠加，即 )](2exp[y f x f i y x +π∫∫+∞ ∞ ?+= y x y x y x df df y f x f i f f G y x g )](2exp[),(),(π （1） 式中f x 、f y 为x 、y 方向的空间频率，即单位长度内振幅起伏的次数，G (f x ，f y )表示原函数g (x ，y )中相应于空间频率为f x 、f y 的基元函数的权重，亦即各种空间频率的成分占多大的比例，也称为光场（optical field ）g (x ，y )的空间频谱。G (f x 、f y )可由g (x ，y )的傅里叶变换求得 ∫∫+∞ ∞ ?+?= dxdy y f x f i y x g f f G y x y x )](2exp[),(),(π (2) g (x ，y )与G (f x ，f y )是一对傅里叶变换式，G (f x ，f y )称为g (x ，y )的傅里叶的变换，g (x ，y )是G (f x ，f y )的逆变换，它们分别描述了光场的空间分布及光场的频率分布，这两种描述是等

数字图像处理报告 图像二值化

数字图像处理实验报告 实验二灰度变换 实验目的：通过实验掌握灰度变换的基本概念和方法 实验内容： 掌握基本的灰度变换：图像反转、对数变换、幂次变换和二值化1．图像反转、对数变换、幂次变换 I=imread('fengjing.jpg'); J=im2double(I); subplot(2,3,1),imshow(J); title('原图'); K=255-I; subplot(2,3,2),imshow(K); title('图象反转'); L=3.*log(1+J); subplot(2,3,3),imshow(L);title('图象对数,系数为3'); M=10.*log(1+J); subplot(2,3,4),imshow(M);title('图象对数,系数为10'); N=10.*(J.^0.2); subplot(2,3,5),imshow(N);title('图象指数变换,γ=0.2'); P=10.*(J.^2.5); subplot(2,3,6),imshow(P);title('图象指数变换，γ=2.5'); 2．图象二值化 方法一：

I=imread('fengjing.jpg'); % 确定大小subplot(1,2,1),imshow(I);title('原图象'); [m,n]=size(I); for i=1:m for j=1:n if I(i,j)<128 I(i,j)=0; else I(i,j)>=128 & I(i,j)<256 I(i,j)=255; end end end subplot(1,2,2),imshow(I);title('图象二值化');方法二： I=imread('fengjing.jpg'); % 确定大小subplot(1,2,1),imshow(I);title('原图象'); J=find(I<128); I(J)=0; J=find(I>=128); I(J)=255; title('图像二值化（阈值为128）'); subplot(1,2,2),imshow(I);title('图象二值化');

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

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思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）范围内的电磁辐 μ）到（0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？ 答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源， 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。 二、概念题 1、禁带、导带、价带：

光学图像信息处理

课题光学图像信息处理 1．了解光学图像信息处理的基本理论和技术 教学目的 2．掌握光的衍射、光学傅里叶变换、频谱分析及频谱滤波的原 理和技术。 重难点 1．光具组各元件的共轴调节； 2．傅里叶变换原理的理解。 教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。 学时 3个学时 一、前言 光学信息处理技术是近20年多来发展起来的新的研究领域，在现代光学中占有重要的位置。光学信息处理可完成对二维图像的识别、增强、恢复、传输、变换、频谱分析等。从物理光学的角度，光学信息处理是基于傅里叶变换和光学频谱分析的综合技术，通过在空域对图像的调制或在频域对傅里叶频谱的调制，借助空间滤波的技术对光学信息进行处理。 二、实验仪器 黑白胶片、白光光源、聚光镜、小孔滤波器、准直镜、黑白编码片框架、傅氏变换透镜、频谱滤波器、场镜、CCD彩色摄像机、彩色监视器、白屏等。 三、实验原理 光学信息处理的理论基础是阿贝（Abbe）二次衍射成像理论和著名的阿贝－波特（Abbe－Porter）实验。阿贝成像理论认为，物体通过透镜成像过程是物体发出的光波经物镜，在其后焦面上产生夫琅和费衍射的光场分布，即得到第一次衍射的像（物的傅里叶频谱）；然后该衍射像作为新的波源，由它发出次波在像面上干涉而构成物体的像，称为第二次衍射成像，如图1所示。

进一步解释，物函数可以看作由许多不同空间频率的单频（基元）信息组成，夫琅和费衍射将不同空间频率信息按不同方向的衍射平面波输出，通过透镜后的不同方向的衍射平面波分别汇聚到焦平面上不同的位置，即形成物函数的傅里叶变换的频谱，频谱面上的光场分布与物函数(物的结构)密切相关。不难证明，夫琅和费衍射过程就是傅里叶变换过程，而光学成像透镜即能完成傅立叶变换运算，称傅里叶变换透镜。 阿贝成像理论由阿贝－波特实验得到证明：物面采用正交光栅（网格状物），用平行单色光照明，在频谱面放置不同滤波器改变物的频谱结构，则在像面上可得到物的不同的像。实验结果表明，像直接依赖频谱，只要改变频谱的组份，便能改变像。这一实验过程即为光学信息处理的过程，如图2所示。 如果对物或频谱不进行任何调制（改变），物和像是一致的，若对物函数或频谱函数进行调制处理，由图2所示的在频谱面采用不同的频谱滤波器，即改变了频谱则会使输出的像发生改变而得到不同的输出像，实现光学信息处理的目的。

(完整版)材料分析测试技术部分课后答案

材料分析测试技术部分课后答案 太原理工大学材料物理0901 除夕月 1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。 ν=c/λ=3*108/(0.071*10-9)=4.23*1018S-1 E=hν=6.63*10-34*4.23*1018=2.8*10-15 J ν=c/λ=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S-1 E=hν=6.63*10-34*2.8*1018=1.29*10-15 J 1-2 计算当管电压为50kV时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能. E=eV=1.602*10-19*50*103=8.01*10-15 J λ=1.24/50=0.0248 nm E=8.01*10-15 J(全部转化为光子的能量) V=(2eV/m)1/2=(2*8.01*10-15/9.1*10-31)1/2=1.32*108m/s 1-3分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？ （1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射； （2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；

（3）用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。 答：根据经典原子模型，原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上，在稳定状态下，每个壳层有一定数量的电子，他们有一定的能量。最内层能量最低，向外能量依次增加。 根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以K?的能量大于Ka 的能量，Ka能量大于La的能量。 因此在不考虑能量损失的情况下： CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同） CuK?能激发CuKa荧光辐射；（K?>Ka） CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la） 1-4 以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX射线画图，用图解法证明式（1-16）的正确性。（铅对于上述Ⅹ射线的质量吸收系数分别为122.8，84.13，66.14 cm2／g）。再由曲线求出铅对应于管电压为30 kv条件下所发出的最短波长时质量吸收系数。 解：查表得 以铅为吸收体即Z=82 Kαλ3 λ3Z3 μm Mo 0.714 0.364 200698 122.8 Rh 0.615 0.233 128469 84.13 Ag 0.567 0.182 100349 66.14 画以μm为纵坐标，以λ3Z3为横坐标曲线得K≈8.49×10-4，可见下图 铅发射最短波长λ0＝1.24×103/V＝0.0413nm λ3Z3＝38.844×103 μm = 33 cm3/g 1-5. 计算空气对CrKα的质量吸收系数和线吸收系数（假设空气中只有质量分数80％的氮和质量分数20％的氧，空气的密度为1.29×10-3g／cm3）。 解：μm=0.8×27.7＋0.2×40.1=22.16+8.02=30.18（cm2/g） μ=μm×ρ=30.18×1.29×10-3=3.89×10-2 cm-1 1-6. 为使CuKα线的强度衰减1／2，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为8.90g／cm3）。1-7. CuKα1和CuKα2的强度比在入射时为2：1，利用算得的Ni滤波片之后其比值会有什么变化？ 解：设滤波片的厚度为t 根据公式I/ I0=e-Umρt；查表得铁对CuKα的μm＝49.3（cm2/g）,有：1/2=exp(-μmρt) 即t=-(ln0.5)/ μmρ=0.00158cm 根据公式：μm=Kλ3Z3，CuKα1和CuKα2的波长分别为：0.154051和0.154433nm ，所以μm=K

光学测量技术详解

光学测量技术详解(图文) 光学测量是生产制造过程中质量控制环节上重要的一步。它包括通过操作者的观察进行的快速、主观性的检测，也包括通过测量仪器进行的自动定量检测。光学测量既可以在线下进行，即将工件从生产线上取下送到检测台进行测量；还可以在线进行，即工件无须离开产线；此外，工件还可以在生产线旁接受检测，完成后可以迅速返回生产线。 人的眼睛其实就是一台光学检测仪器；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。当物体靠近眼球时，物体的尺寸感觉上会增加，这是因为图像在视网膜上覆盖的“光感器”数量增加了。在某一个位置，图像达到最大，此时再将物体移近时，图像就会失焦而变得模糊。这个距离通常为10英寸（250毫米）。在这个位置上，图像分辨率大约为0.004英寸（100微米）。举例来说，当你看两根头发时，只有靠得很近时才能发现它们之间是有空隙的。如果想进一步分辨更加清楚的细节的话，则需要进行额外的放大处理。 本部分设定了隐藏，您已回复过了，以下是隐藏的内容 人的眼睛其实就是一台光学检测仪器；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。本图显示了人眼成 像的原理图。 人眼之外的测量系统 光学测量是对肉眼直接观察获得的简单视觉检测的强化处理，因为通过光学透镜来改进或放大物体的图像，可以对物体的某些特征或属性做出准确的评估。大多数的光学测量都是定性的，也就是说操作者对放大的图像做出主观性的判断。光学测量也可以是定量的，这时图像通过成像仪器生成，所获取的图像数据再用于分析。在这种情况下，光学检测其实是一种测量技术，因为它提供了量化的图像测量方式。 无任何仪器辅助的肉眼测量通常称为视觉检测。当采用光学镜头或镜头系统时，视觉检测就变成了光学测量。光学测量系统和技术有许多不同的种类，但是基本原理和结构大致相同。

光学测试技术复习资料

光学检测原理复习提纲 第一章 基本光学测量技术 一、光学测量中的对准与调焦技术 1、对准和调焦的概念(哪个是横向对准与纵向对准？) P1 对准又称横向对准，指一个目标与比较标志在垂轴方向的重合。调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。 2、常见的五种对准方式。 P2 压线对准，游标对准。。。。 3、常见的调焦方法 最简便的调焦方法是：清晰度法和消视差法。p2 二、光学测试装置的基本部件及其组合 1、平行光管的组成、作用；平行光管的分划板的形式（abcd ）。P14 作用：提供无限远的目标或给出一束平行光。 组成:由一个望远物镜（或照相物镜）和一个安置在物镜 焦平面上的分划板。二者由镜筒连在一起，焦距 1000mm 以上的平行光管一般都带有伸缩筒，伸缩筒 的滑动量即分划板离开焦面的距离，该距离可由伸 缩筒上的刻度给出，移动伸缩筒即能给出不同远近 距离的分划像（目标）。 2、什么是自准直目镜（P15）（可否单独使用？），自准直法？ 一种带有分划板及分划板照明装置的目镜。Zz 自准直：利用光学成像原理使物和像都在同一平面上。 3、；高斯式自准直目镜（P16）、阿贝式自准直目镜（P16）、双分划板式自准直目镜（P17）三种自准直目镜的工作原理、特点。P15—p17（概念，填空或判断） 1高斯式自准直目镜缺点--分划板只能采用透明板上刻不透光刻线的形式，不能采用不透明板上刻透光刻线的形式，因而像的对比度较低，且分束板的光能损失大，还会产生较强的杂光。 2阿贝式自准直目镜---特点射向平面镜的光线不能沿其法线入射，否则看不到亮“+”字线像。阿贝目镜大大改善了像的对比度，且目镜结构紧凑，焦距较短，容易做成高倍率的自准直仪。 主要缺点：直接瞄准目标时的视轴（“+”字刻度线中心与物镜后节点连线）与自准直时平面 （a ）"+"字或"+"字 刻线分划板； （b ）分辨率板； （c ）星点板； （d ）玻罗板

光电图像处理

硕士研究生课程论文 论 文 题 目： 光电图像处理设备分辨率检测系统 课 程 名 称： 光电图像处理 研 究 生 姓 名： 庞 锦 学 号： 1049721103104 所属专业、班级： 物理电子学、1108班 论文提交时间： 2012 年 05 月 20 日

光电图像处理设备分辨力检测系统 摘要:针对光电图像处理设备分辨力测试自动化程度低、受人为因素影响大的问题，提出一种新型光机电一体化分辨力自动测试系统。该系统能够通过安装于运动控制机构上的2个多光谱可控光源，模拟无穷远光束分辨力图案，实现光电图像处理设备的系统空间分辨力、时间分辨力测试。实验验证了该系统的有效性。关键词:分辨力；自动测试系统；光电设备检测 Resolution Test System for a New Optoelectronic Image Processing Equipment Abstract: Concerning the low degree automation of resolution testing and the effect by artificial factors of opto-electronic image-processing equipment, a new type resolution automatic testing system of the light, mechanical and electrical integration is presented. The two multispectral controllable light sources, which are installed on the pattern of movement control agencies of the system are used to analog resolution picture of infinite beam, the system spatial resolution, time resolution testing of the photoelectric image-processing equipment are realized. The effectiveness of the system is verified by the experience. Key words: Resolution; Automatic test system; Photoelectric detection equipment

互换性与测量技术韩进宏课后习题答案

互换性与技术测量 -韩进宏 -课后题答案 思考题与习题 1 1-1 零件具有什么性能才称它们具有互换性?互换性有什么作用 ?互换性的分 类如何 ? 1-2 为什么要制定《优先数和优先数系》的国家标准?优先数系是一种什么数 列?它有何特点 ?有哪些优先数的基本系列?什么是优先数的派生系列? 1-3 试写出下列基本系列和派生系列中自 1 以后的 5 个优先数的常用值 :R10, R10/2， 820/3, R5/3o 1-4 自 6 级开始各等级尺寸公差的计算公式为10i,16i, 25i, 40i,64i, 1001, 1601,, 。自 3 级开始螺纹公差的等级系数为0.50, 0.63, 0.80, 1.00, 1.25, 1.60 2. 00。试判断它们个属于何种优先数的系列(i 为公差单位 )。 答: 前者属于 R5 系列，后者属于 R10 答案 1-5 零件具有什么性能才称它们具有互换性?互换性有什么作用 ?互换性的分 类如何 ? 答:1、在装配时从制成的统一规格零部件中任意取一件，不需任何挑选和修配，就能与 其他零部件安装在一起而组成一台机器，并且能达到规定的使用要求。 2、互换性的作用主要体现在以下三个方面: C1)在设计方面能最大限度地使用标准件，便可以简化绘图和计算等工作，使设计周 期变短，利于产品更新换代和 CAD 技术的应用。 (2)在制造方面有利于组织专业化生产，使用专用设备和 C AVI技术。 (3)在使用和维修方面可以及时更换那些已经磨损或损坏的零部件，对于某些易损件可 以提供备用件，则可以提高机器的使用价值。 3、按不同场合对于零部件互换的形式和程度的不同要求，把互换性可以分为完全互 换性和不完全互换性两类。 1-6 为什么要制定《优先数和优先数系》的国家标准?优先数系是一种什么数 列?它有何特点 ?有哪些优先数的基本系列 ?什么是优先数的派生系列 ? 答:优先数系有广泛的适用性，成为国际上通用的标准化数系。优先数系是一种科学的数 值制度。适用于各种量值分级。工程技术人员应在一切标准化领域中尽可能地采用优先数 系，它不仅达到对各种技术参数协调、简化和统一的回的，促进国民经济更快、更稳地发展，而且是制订其它标准的依据。 优先数系是十进等比数列，其中包含to 的所有整数幂 c }}}, o. on o.1, 1, 10, loo, , )。 只要知道一个十进段内的优先数系，其他十进段内的数值就可由小数点的前后移位得到。优先数系中的数值可方便地向两端延伸，使小数点前后移位，便可以得到所有小于i 和大于 to 的任意优先数系。 国家标准 cB/T3zr-i98a《优先数和优先数系》规定十进等比数列为优先数系，并规定 了五个系列，分别用系列符号R5, R10, R20, R40和 R80 表示，称为Rr 系列。其中前四个 系列是常用的基本系列，而R80 则作为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。 为使优先数系具有更宽广的适应性，可以从基本系列中，每逢p 项留取一个 优先数·生成新的派生系列·以符号Rr l p 表示·派生系列的公比为