数的性质,空间滤波器可以分为以下几种:二元振幅滤波器,振幅滤波器,相位滤波器,复数滤波器。
五.实验步骤及内容
1.按要求依次加入光学元件,排好4f系统光路,在前一个变换透镜的前焦面上放物(金属丝网格或正交粗光栅等),在面的白屏上就呈现网格的傅里叶频谱。取下面上的白屏,在上面就看到网格的像。
2.将4f系统光路改变成单透镜系统光路,观察频谱及所成的像。 3.单透镜系统光路中,将给出的几种简单的滤波器,分别放在频谱面上进行滤波,并详细记下试验的现象。
在本试验中应当注意以下几点:
(1) 当在频谱面上的不透光白纸屏上打孔的时候用缝衣针是最好的,用它打出来的孔既不大也不小,在这里使用非常合适.
(2)傅里叶透镜是由薄透镜组合而成,表面镀有消色差膜,价格昂贵,表面不可以清洗,试验时一定要小心。切不可弄张表面。 六.试验记录及结果分析
1.根据实验步骤1,我们按要求摆好了4f系统光路,在白屏上看到了网格的傅里叶频谱,在面上看到了网格的像。相应图像记录如下:
从图中可以看到:网格的傅立叶频谱为一系列的空间点阵。中心最强,向上下左右四个方向延伸强度依次减弱。
2.根据实验步骤2,我们按要求摆好了单透镜系统光路,在白屏上看到了网格的傅里叶频谱,在面上看到了网格的像。观察到的频谱及所成的像记录如下:
从图中可以看到:与4f系统成的频谱很类似,网格的傅立叶频谱为一系列的空间点阵。中心最强,向上下左右四个方向延伸强度依次减弱。大体上图像成十字形。
3.在单透镜系统中加入简单滤波器进行滤波之后,观察到得实验现象各不相同,
⑴ 低通滤波器,它只允许位于频谱面中心及其附近的低通分量通过,去掉频谱面上离光轴较远的高频成份从而滤掉高频噪音,由于仅保留了离轴较近的低频成份,因而图像细结构消失,利用它可以消除图像上周期性的网格;
⑵高通滤波器,它阻挡低频分量而允许高频成份通过,可以实现图像的衬度反转或边缘增强,所以图像轮廓明显。若把高通滤波器的挡光屏变小,仅滤去零频成份,则可除去图像中的背景,提高图像质量,进行边缘增强;
⑶带通滤波器,它只允许特定空间的频谱通过,可以去除随机噪声,还可以对信号或缺陷进行检测,分离各种有用信息;
⑷方向滤波器,它仅通过(或阻挡)特定方向上的频谱分量,可以突出某些方向特征。
七、感想体会
统过本次实验过程的实践和相关知识的学习,我们了解到了空间滤波的基本原理,以及方向滤波、高通滤波、低通滤波等滤波技术。根据实验老师的指导,我们认真预习,初步了解实验原理,查阅资料,并细心研究推导了有关实验公式,按老师的要求,做到心中有数,使实验有目的地,逐步地进行。做物理实验需要过人的毅力和耐心。本实验在调节图像时,我们遇到了不小的困难。我们发现,由于本实验光路很敏感以及对精度的高要求性,激光管以及光具座上的光学器件必须调水平,且光心在同一条直线上。但是,想要看到山上的美景就要努力攀登,想要得到贝壳里的珍珠就要深入大海。世上没有免费的午餐,科学的瑰宝总是指引着永不气馁的人们继续前进。在不断地探索下,我们终结了失败经验,经过不懈的调试,我们终于得到了傅里叶频谱,此后,我们按照书上的要求一步一步地进行了测量和记录,体会到了物理实验的逻辑性,感受到了实验与所学知识的结合,体验到了物理学习的乐趣。在今后的实验中,我们会吸取经验、总结不足、不断前进,努力使实验更加完美的。