黑白编码片 频谱滤波 解码彩色图像 图9 4f光学彩色图像解码系统
将黑白编码片置于如图6所示的4f光学解码系统的输入平面P1，设其振幅透过率tp，则在P2平面上得到它的频谱：
E(p,q,?)?C??tp(x,y)exp??i(px?qy)?dxdy?Tr(?,?)??1?n1??2anTr(??''nf?2πP0,?)n?1a?2n?1Tg(??'nf?2πP0，?)?Tb(?,?)?''''1?na?2n?1Tb(??''nf?2πP0,?) 在P2平面取R,G,B的1级谱，n=1而遮蔽其余各项谱 ---称
彩色滤波。并通过L2的傅里叶变换，于系统的输出平面P3 得：
I?(x,y)?Tr(x,y)?2???TR2g(x,y)''???TG2b(x,y)''''?B
此即还原的彩色图像。光学的解码方法具有快速、直观和并行的特点。实验中采用一个傅里叶变换透镜，在频谱面进行滤波后，直接在像面还原出彩色图像。由于该彩色图像的光强较弱，为了看得更清楚，则采用一个场镜将其成像在CCD表面并用彩色监视器显示解码后的彩色图像。 3 数字解码
实际的白光解码系统是一个须经特殊设计的相当复杂的光学系统，它对像差等各种指标要求都很高。采用数字计算机解码代替光学系统进行解码，它有处理手段灵活、方便，系统组成简单，硬件系统只需普通扫描仪和微机组成，便于推广应用，图10给出数字计算机解码实验流程图。
把黑白编码片记录的信息用扫描仪输入到计算机内，根据光学信息处理的解码原理，在计算机内对黑白编码图像进行傅里叶变换、彩色滤波、逆傅里叶变换及图像的合成，最后由彩色监视器或彩色打印输出彩色图像。
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计算机系统数字图像MxN胶片扫描仪黑白编码片图像预处理计算机解码图像处理显示器显示图像
打印机图像 图10给出数字计算机解码实验流程图
首先将黑白编码片记录的信息用扫描仪输入到计算机内，根据光学信息处理的解码原理，在计算机内对黑白编码图象进行傅立叶变换、彩色滤波、逆傅立叶变换及图像的合成，最后由彩色监视器或彩色打印机输出彩色图像。其软件解码过程框图11如下：
数字化校正傅里叶变换滤波器1逆傅里叶变换滤波器2逆傅里叶变换滤波器3逆傅里叶变换彩色合成
图11 软件解码过程框图
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利用在普通胶片照相机的片门处加装了三色光栅编码器的彩色编码照相机，将彩色景物实时地编码记录在黑白胶片上，再将黑白胶片反转冲洗，便可得到含有彩色信息的黑白编码片。光学解码是将置于彩色图像光学解码系统（白光信息处理系统）的输入面上，用平行白光照射，经过傅氏变换透镜后，在其谱面上与红，绿，蓝的一级频谱相应的位置进行滤波，进而在系统的输出面就可以得到与原景物一样的彩色图像。计算机数字解码是将黑白编码片记录的编码图像通过图像扫描仪输入到计算机内，采用编制的快速傅立叶变换程序，进行解码运算后，在显示屏上或通过彩色打印机输出原景物的彩色图像。如果在黑白CCD的表面加装三色光栅编码器，并将黑白CCD与计算机连接，进行彩色编码摄像，将所摄的图像信息实时地采集到计算机内，再对所采集的编码图像进行数字解码运算，可得到与原景物一致的彩色影像。
三 课题内容 1 光学解码
（1）按照图12所示的实验光路设置好系统
图12是实验光路设置图
按照图光路设置的实际光路图如图13所示：
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图13为实验时的光路图
（2）将黑白底片置于系统的输入面处，将红、绿、蓝三基色频谱滤波器置于频谱面处，使对应景物的红、绿、蓝一级频谱通过滤波器相应的红、绿、蓝部分。在彩色监视器上可看到解码后的彩色图像。
第一次观看到的图像如图14所示：
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图14 第一次观察到的图像
我们从监视器上观看的图像不太清晰，且图像不能在监视器的正中央显示。可能的问题有：①光路上各个仪器是否在同一条直线上。②光路通过聚光镜后有所偏离，光没有正好通过小孔滤波器和准直镜射入输入面。③放置在光路上的各个仪器的4f系统进行定位是有误差。
我们分析了这些问题可能会所引起，光学解码所成的图像不清晰和图像的显示不在较好的位置。我们对光路进行改进使其光路尽可能的在一条直线上，与小孔滤波器对准以及仪器的4f系统更准确和相应的调试之后得到如图15所示的图像。我们看到调整后的图像清晰度相对于第一次的图像来说有了很明显的变化。
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