信息光学理论及其应用现状

信息光学理论及其应用现状
【摘 要】信息光学是光学中最先被开拓使用的领域之一。随着相关理论的不断发展,该项技术已经得到不断地应用。本文中,将对其重要理论,同时,针对其关键技术进行表述,旨在不断提高该项技术的应用水平。
【关键词】信息光学;理论;应用现状
0.引言
信息就是消息,就是事物的存在和变化的情况。从信息论的观点看来,无论是电学、光学及声学系统,都是用来传递信息的。电学系统传递的是随时间变化的电讯号,但是光学系统传递的是随着空间变化的图像。通常把有关图像的传递理论与应用技术称为信息光学[1]头笼。
1.信息光学理论发展
信息光学是光学最先开拓的领域之一,对于该项技术的发展,可以追溯到原始光学初期。但是,其快速发展还是在最近三十多年时间内。在50年代中期,无线电通讯理论和技术被引进
到光学中,这无疑推动了信息光学的发展。此后不久,光信息理论和技术被成功地应用于微波合成孔径成象雷达上来,这为信息光学树立了第一块丰碑。在60 年代后期,随着激光技术和全息照相技术的相继出现,同时,伴随着电子计算机的普遍应用,特别是遥感技术的需要,更加促进了信息光学的发展。
和其他任何一门学科一样,信息光学可以分为理论与技术两个方面。目前,信息光学理论主要包括傅里叶光学和统计光学两部分。从数学的形式上来看,两种信息光学理论只不过是对于光学理论的傅里叶变换表示和概率统计表示。信息光学讨论的还是有关光的传播特性方面的问题,其中涉及到光的干涉、衍射、偏振等物理现象。
目前为止,傅里叶变化方法和统计概率方法的引入,才能是人们更深刻的揭示出光学现象中的内在规律,同时,这也会使光学理论的体系更为完善。
2.信息光学技术的应用现状
随着相关理论的不断丰富和完善,目前,信息光学技术包括光全息术、信息存储和图像处理方面的相关技术,并得到了广泛的应用。具体的应用技术包括了全息术技术、信息存储
技术和图像处理技术。其中全息术技术被应用到全息显示、全息干涉计量、全息光学元件制作和全息显微技术中;图像处理技术被应用到滤波、图像增强、图像相减、图像的假彩化、图像识别和图像复原中。相信随着信息光学理论的深化和技术的提高,新的技术应用将会被发现,下面就上述的一些关键技术应用进行分析和表述。
2.1全息显示
全息显示是利用全息术能再现三维物体的真实三维图像的特点,是最基本的也是最有希望的应用之一。到目前为止,适合于显示用的全息术有透射和反射菲涅耳型全息、像全息和像面全息、彩虹全、合成全息、全息体视照片对、全息电视和全息电影等[2]
全息显示的应用涉及到许多领域。在军事上,可以模拟真实目标;在医学上,可以制作全息体视照片;在艺术上,可以复制历史文物;在教学上,可以制作立体模型。当然,全息显示技术还被用到了其他的领域,在此,不再赘述。
2.2全息光学元件制作
全息光学元件具有普通光学元件的成像、分光和偏转等功能,制作方法可以采用照相全息
或计算全息,或者两种方法相结合。
目前,国内生产出来并广泛应用的全息光学元件主要包括了全息光栅、全息透镜。我国也有几个单位在从事全息扫描器和激光全息条形码阅读器的研究。相信,随着相关理论的进一步深化,更新更好的光学器件将会被发明和实现。
2.3信息存储
随着信息技术的不断发展,信息存储成为信息发展的一个重要环节。信息存储是将信息记录下来以便保存。印刷和照相是早已普遍采用的信息存储方式,随着现代科学技术的突飞猛进,各种出版物的急剧增加,高密度的信息存储越来越受到世界各国的重视。目前缩微倍率比较高的有磁盘、光盘和全息超缩微存储等。
光盘存储在国内外已经流行。同时,国内关于全息超缩微存储已达到一个全息图能存储两版报纸,适合于全息存储的超微粒银盐干板已小批量生产。在读取方面,研制出全息图的复制系统、全息阅读自动复印机等成套设备。
2.4空间频率滤波
空间频率滤波作为一种关键的技术,被广泛的应用到图像处理当中。最简单的滤波器就是二元振幅滤波器,分低通、高通、带通和方向等多种。低通滤波器可用来去掉图像的高频成分,高通滤波可以突出图像的边缘部分。带通滤波可以使所需要的那一部分频谱成分通过,在遥感图像的处理中,为了提取某种信息常常遇到。方向滤波器可以突出图像的某种特征。目前空间滤波技术在理论及实践上都已较为成熟,已广泛用于科学技术的各个领域。
2.5图像增强
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在目前的情况下,人们对图像质量的要求越来越高。所谓的图像增强技术就是对于低衬度的图像,使各部分的边缘较中间为亮,从而使图像被分辨清楚的技术。目前,已有的方法包括高通滤波和微分滤波,简单的微分滤波器是两个周期相差很小的复合光栅,可以用照相全息或计算全息的方法制作。用计算全息还可以做出更复杂微分滤波器。
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乳酸环丙沙星氯化钠所谓图像识别就是从给定的图像中抽取所需要的信息,或检测某一特定的信息是否存在的
技术。例如从许多人的指纹中,检查是否有某人的指纹,从侦察所得的照片中检查有无特定的目标,或者从大量的文件中检查出所需要的某一文件等。
由于图像的识别是和光线紧密连接的,因此,信息光学技术的发展,无疑带动并促进了图像识别的发展,相信,随着信息光学理论的不断完善,必然会带动图像识别和其他相关产业的发展。
3.总结
信息光学技术是光学技术的一个重要组成部分。同时,光学技术并将是新技术革命的主流。相信,光学工业将会成为继电子工业之后的另一门重要科学工程。更相信,不断发展的信息光学技术必定会推进相关产业的新的解决方案的提出,促进相关产业的发展,进而不断提高人们的生活水平。
【参考文献】
[1]苏显渝.信息光学[M].北京:科学出版社.1999.
[2]张鹏.基于菲涅耳数字全息的水印技术[J].木本植物的样本系统仿真学报.2007(12).

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