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光信息综合实验实验大纲
发布时间: 2013-11-25 访问次数: 97
课程编号:B0403111C
课程名称:光信息综合实验
课内总学时:16+16
实验学时:16

一、实验课程的性质、目的和任务

本课程是为光电工程学院光信息科学与技术和电子科学与技术专业开设的一门专业课。光信息综合实验是一门光信息处理理论和实践环节相结合的课程(16个学时的实验;16个学时的理论课时),目的使学生对光信息处理理论有基本理解与掌握,了解光信息处理的数学基础,掌握傅里叶变换的基本性质和有关定理,了解特征识别和全息存储的作用。通过实验,使学生加深对相关理论知识的理解,认识各类光学元器件,并能够根据光路图搭建光路或自己设计光路。培养学生使用光信息处理实验设备的能力以及运用实验方法解决实际问题的能力。

二、课程内容、学时分配及基本要求

第一章 线性系统分析 2学时
1.1 二维傅里叶变换
1.2 卷积和相关
1.3 傅里叶变换的基本性质和有关定理
1.4 认识各类光学元器件
基本要求 了解光信息处理的数学基础,掌握傅里叶变换的基本性质和有关定理。特别掌握实验相关的基础理论知识。认识各类光学元器件并了解各类主要光学元器件的作用。
第二章 光学全息 4学时
2.1 光学全息概述、波前记录与再现
2.2 像全息图
2.3 彩虹全息
基本要求 了解光学全息的概念及应用,理解波前记录与再现的基本概念,学习像全息的记录和再现原理。理解彩虹全息实验的基本理论及实验操作方法。
第三章 空间滤波 4学时
3.1 空间滤波的基本原理
3.2 阿贝成像理论、傅里叶变换透镜
3.3 θ调制产生假彩色
基本要求 理解空间滤波的基本原理,了解阿贝成像的理论,了解θ调制产生假彩色基本原理。学习傅里叶变换透镜的相关性质,初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。
第四章 全息信息存储与特征识别 6学时
4.1 全息存储的基本概念及实际应用
4.2 全息信息存储实验原理
4.3 匹配滤波与特征识别
4.4 全息存储和特征识别的作用
基本要求 掌握应用傅里叶变换全息图进行图文信息高密度存储的原理和光路设计。了解特征识别的概念及应用。掌握通过傅里叶变换制作匹配滤波器的原理,了解特征识别中卷积与相关点的实验现象。

三、实验内容、学时分配及基本要求
序号 实验名称 课时 实验内容及要求 开出
组数
实验
类型
选做 必做 备注
1 阿贝成像和空间滤波

3 内容:
认识各类光学元器件。搭建光路,验证阿贝成像原理,掌握傅里叶变换的基本性质和有关定理。
要求:
了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波,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。
8 验证    
2 像面全息 3 内容:
搭建光路,操作像面全息实验,进行全息片冲洗,观察实验结果。
要求:
操作像面全息实验,掌握像全息的记录和再现原理,学会制作像面全息图,观察像面全息图的再现像,比较其与普通三维全息图的不同之处,分析离焦量对像面全息图再现像清晰度的影响。
8 验证    
3 彩虹全息 3 内容:
搭建光路,操作彩虹全息实验。进行全息片冲洗,观察实验结果。
要求:
理解彩虹全息实验的基本理论及实验操作方法,制作彩虹全息图,观察彩虹全息图的再现象,比较其与像面全息、普通三维全息图的不同之处。
8 验证    
4 全息存储 3 内容:
搭建光路,操作全息存储实验。进行全息片冲洗,观察实验结果。
要求:
掌握傅里叶变换全息图用于资料存储的原理及光路,学会拍摄傅里叶变换全息图,及观察其再现图象,了解全息资料存储实验中对光路中各元件的要求。
8 验证    
5 特征识别 4 内容:
搭建光路,操作特征识别实验,学习定位冲洗全息片,观察实验结果。
要求:
了解匹配滤波器的概念、结构特点及作用原理,掌握匹配滤波器的制作方法,并制作出给定图像的匹配滤波器,了解光学图像识别的原理,练习调整图像识别光路,观察相关及卷积图像并加以解释。
8 综合    


四、考核及实验报告

  (一) 考核
本课程独立设课、独立评分。总评成绩由平时成绩(20%)、实验成绩(40%)和考核成绩(40%)构成。平时成绩以理论及实验课到课率和平时理论作业成绩作为依据。实验成绩以每项实验的现场操作评定成绩(20%)及实验后提交的实验报告成绩(20%)做为依据。其中,综合性实验报告的成绩是由预习报告和实验后提交的报告成绩综合评定,考核成绩以学期末考核打分评定。

(二)实验报告
实验报告内容:实验题目(写明该次实验题目);实验日期;实验内容(实验操作的步骤或实验过程,要求步骤完整);实验数据记录;实验小结(实验中遇到的问题及解决方法)。
实验报告以书面形式递交。实验报告要书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰。

五、主要仪器设备

阿贝成像和空间滤波:光学平台,He-Ne激光器,安全灯,薄透镜若干,溴钨灯(12V,50W)及直流电源,方向滤波器,光栅(正交及θ调制各一),网格字;
像面全息:光学平台,He-Ne激光器,溴钨灯,曝光定时器,分束镜,扩束镜,全息干板,安全灯,透镜若干;
彩虹全息: 光学平台,He-Ne激光器,安全灯,曝光定时器,分束镜,狭逢,透镜若干;
全息存储:光学平台,He-Ne激光器,曝光定时器,薄透镜,反射镜,分束镜,显微物镜,全息干板,安全灯,待存储的图文,普通干板架,透镜若干;
特征识别:光学平台,He-Ne激光器,曝光定时器,薄透镜,反射镜,分束镜,显微物镜,全息干板,安全灯,普通干板架,透镜若干;

六、教材及参考书

教材:《光信息综合实验实验指导书》。南京邮电学院光电工程学院。
参考书:
[1] 王仕璠.现代光学实验教程.北京:北京邮电大学出版社,2004
[2] 苏显渝,李继陶.信息光学.北京:科学出版社,2004
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