空間頻譜分析

在實(shí)驗室內，用適當的方法找一幅圖片所包含的全部光學(xué)信息(即圖片的頻譜)可以用夫瑯和費衍射的方法。

當光柵平面被平行光照射時(shí)，其衍射第一級亮紋出現在 的方向上，而，在像屏上顯示的這一亮紋就是空間頻率f的記錄。柵縫的方位不同，象屏上的亮紋的方位也不同。換一只光柵常數不同的光柵，亮紋出現的位置也不同：較大光柵常數(低頻)對應的亮紋靠近中央；光柵常數越小(高頻)，所對應的亮紋越靠邊。一張透明的照片相當于許多方位不同的光柵的疊加，各光柵都在屏上相應的位置形成各自的亮紋。這樣，在屏上就記錄下一幅圖像的空間頻率。

可以說(shuō)，一套夫瑯和費衍射裝置就是一套付里葉(空間)頻譜分析器。而一個(gè)圖像的夫瑯和費衍射圖就是它的付里葉(空間)頻譜圖。右圖給出了一個(gè)付里葉頻譜分析實(shí)例。左圖是正交網(wǎng)格(交叉的黑白光柵)的衍射屏，右圖是它對應的頻譜圖。

實(shí)際應用中，可以將一張復雜的圖像作為衍射屏，讓平面平行光正入射在圖像上時(shí)，通過(guò)夫瑯和費衍射，一定空間頻率的信息就被一列特定方向的平面衍射波輸送出去，其付里葉頻譜圖像直觀(guān)地反映在夫瑯和費衍射系統的后焦平面上。通過(guò)分析此頻譜圖，便可得出原圖像的信息。下列圖形是在單色光照射下幾種特殊圖像的付里葉變換頻譜。

調制又稱(chēng)為光濾波，是信息處理的方法之一。利用這種方法可以得到彩色的圖像。進(jìn)行調制時(shí)，要制備一個(gè)衍射屏。把要著(zhù)色的圖片(如天安門(mén))分成幾部分(如藍天、紅墻、黃地)，每一部分都用光柵剪成相應的圖像，然后拼成原圖。但各部分光柵的柵紋方向要互成一定的角度(如圖(a)，三部分光柵互成一定角度)。用白光照射此衍射屏時(shí)，在付里葉焦平面上會(huì )出現不同方向的彩色光譜帶(圖(c)下部分中水平帶相應于地，豎直帶相應于墻，斜帶相應于天)。這時(shí)在付氏面上放一遮光屏，把相應的光譜帶中的相應顏色部分(如天光譜的藍色、墻光譜的紅色、地光譜的黃色)捅破，形成窗口(如圖(d))。這樣只有這些顏色的空間頻率通過(guò)此濾波器，它們在象平面上相干疊加形成原圖像的彩色象(圖(b)所示)。由于這種彩色圖像是對不同角度的光柵產(chǎn)生的光學(xué)信息選擇的結果，所示稱(chēng)之為調制。