本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，在保持第一版特色的基础上，根据近年来信息光学领域的进展，结合长期的教学实践，对第一版内容进行了修订和补充。
全书共14章。第1~4章介绍了信息光学的基础理论；第5~12章介绍了光学全息、计算全息、莫尔现象及其应用、空间滤波、波前调制、光学相干和非相干处理等，是信息光学的重点应用领域；第13~14章介绍了最近发展起来的数字光计算机和三维面形测量。本书既阐述了信息光学的基本理论，也介绍了这一学科的最新进展，理论体系严谨，物理概念清晰，内容深入浅出，部分章节配有启发性的例题，每一章后附有适量的习题，以培养学生的创造性思维和解决实际问题的能力。书中部分内容包含了作者教学和科学研究的心得。
样章试读
目录
- 目录
前言
第一版前言
第1章 线性系统分析 1
1.1 几个常用的非初等函数 1
1.1.1 矩形函数 1
1.1.2 sinc函数 1
1.1.3 三角形函数 2
1.1.4 符号函数 2
1.1.5 阶跃函数 2
1.1.6 圆柱函数 2
1.2 δ函数 3
1.2.1 δ函数的定义 3
1.2.2 δ函数的性质 4
1.2.3 梳状函数 4
1.3 二维傅里叶变换 5
1.3.1 傅里叶级数 5
1.3.2 傅里叶变换 5
1.3.3 广义傅里叶变换 7
1.4 卷积和相关 9
1.4.1 卷积 9
1.4.2 互相关 12
1.4.3 自相关 14
1.4.4 有限功率函数的相关 14
1.5 傅里叶变换的基本性质和有关定理 15
1.5.1 傅里叶变换的基本性质 15
1.5.2 傅里叶变换的基本定理 16
1.6 线性系统分析 18
1.6.1 线性系统 19
1.6.2 线性平移不变系统 20
1.6.3 线性平移不变系统的传递函数 21
1.6.4 线性平移不变系统的本征函数 22
1.7 二维光场分析 23
1.7.1 单色光波场的复振幅表示 23
1.7.2 平面波的空间频率 26
1.7.3 复振幅分布的空间频谱 28
1.8 空间频率的局域化 28
习题 31
第2章 标量衍射理论 32
2.1 历史引言 32
2.2 从矢量理论到标量理论 34
2.3 基尔霍夫衍射理论 35
2.3.1 惠更斯-菲涅耳原理与基尔霍夫衍射公式 35
2.3.2 惠更斯-菲涅耳原理与叠加积分 37
2.3.3 相干光场在自由空间传播的平移不变性 38
2.3.4 相干光场在自由空间传播的脉冲响应的近似表达式 39
2.4 衍射的角谱理论 39
2.4.1 单色平面波与本征函数 39
2.4.2 角谱的传播 40
2.4.3 孔径对角谱的影响 41
2.5 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 42
2.5.1 菲涅耳衍射 42
2.5.2 泰伯效应 45
2.5.3 夫琅禾费衍射 46
2.6 透镜的傅里叶变换性质 46
2.6.1 透镜的相位变换作用 47
2.6.2 透镜的傅里叶变换特性 48
2.6.3 透镜的一般变换特性 51
2.7 复杂相干光学系统的分析 53
2.7.1 算符分析法的几个约束条件 54
2.7.2 算符分析法 54
2.7.3 算符分析法的应用举例 55
习题 56
第3章 光学成像系统的传递函数 58
3.1 相干照明衍射受限系统的点扩散函数 58
3.1.1 透镜的点扩散函数 58
3.1.2 衍射受限系统的点扩散函数 60
3.2 相干照明下衍射受限系统的成像规律 62
3.3 衍射受限系统的相干传递函数 63
3.3.1 相干传递函数 63
3.3.2 相干线扩散函数和边缘扩散函数 66
3.4 衍射受限非相干成像系统的传递函数 69
3.4.1 非相干成像系统的光学传递函数(OTF) 69
3.4.2 OTF与CTF的关系 71
3.4.3 衍射受限的OTF 72
3.4.4 非相干线扩散函数和边缘扩散函数 74
3.5 有像差系统的传递函数 75
3.6 相干与非相干成像系统的比较 76
3.6.1 截止频率 76
3.6.2 像强度的频谱 76
3.6.3 两点分辨 78
3.7 超越经典衍射极限的分辨率问题 79
3.7.1 超分辨率存在的理论依据 79
3.7.2 常用超分辨率方法简介 80
习题 81
第4章 部分相干理论 83
4.1 多色光场的解析信号表示 83
4.1.1 单色信号的复表示 83
4.1.2 多色信号的复表示 84
4.2 互相干函数 87
4.2.1 互相干函数 87
4.2.2 互相干函数的谱表示 90
4.3 时间相干性 91
4.3.1 时间相干性 91
4.3.2 相干时间 95
4.3.3 傅里叶变换光谱术 95
4.4 空间相干性 96
4.5 在准单色条件下的干涉 96
4.6 准单色光的传播和衍射 97
4.6.1 互相干的传播 97
4.6.2 薄透明物体对互强度的影响 100
4.6.3 部分相干光的衍射 100
4.7 范西泰特-策尼克定理 102
4.7.1 范西泰特-策尼克定理 102
4.7.2 相干面积 104
4.7.3 均匀圆形光源 105
4.8 部分相干光场中透镜的傅里叶变换性质 108
4.9 部分相干成像 110
习题 111
第5章 光学全息 113
5.1 光学全息概述 113
5.2 波前记录与再现 114
5.2.1 波前记录 114
5.2.2 波前再现 115
5.2.3 全息图的基本类型 117
5.3 同轴全息图和离轴全息图 118
5.3.1 同轴全息图 118
5.3.2 离轴全息图 119
5.4 基元全息图 120
5.5 菲涅耳全息图 123
5.5.1 点源全息图的记录和再现 123
5.5.2 几种特殊情况的讨论 125
5.6 傅里叶变换全息图 128
5.6.1 傅里叶变换全息图 128
5.6.2 准傅里叶变换全息图 131
5.6.3 无透镜傅里叶变换全息图 131
5.7 像全息图 132
5.7.1 再现光源宽度的影响 133
5.7.2 再现光源光谱宽度的影响 133
5.7.3 色模糊 134
5.7.4 像全息的制作 135
5.8 彩虹全息 136
5.8.1 二步彩虹全息 137
5.8.2 一步彩虹全息 138
5.8.3 彩虹全息的色模糊 138
5.9 相位全息图 140
5.10 模压全息图 142
5.10.1 白光再现浮雕全息图的制作 142
5.10.2 电铸金属模板 142
5.10.3 模压 142
5.11 体积全息 143
5.11.1 透射体积全息图 143
5.11.2 反射全息图 144
5.12 平面全息图的衍射效率 145
5.12.1 振幅全息图的衍射效率 145
5.12.2 相位全息图的衍射效率 146
5.13 全息干涉计量 147
5.13.1 二次曝光法 147
5.13.2 单次曝光法 149
5.13.3 时间平均法 149
5.14 数字全息 150
5.14.1 数字全息的基本概念及其特点 150
5.14.2 数字全息的基本原理 151
5.15 全息数据存储 153
习题 155
第6章 计算全息 158
6.1 计算全息的理论基础 158
6.1.1 概述 158
6.1.2 抽样定理 159
6.1.3 计算全息的抽样与信息容量 162
6.1.4 时域信号和空域信号的调制与解调 163
6.1.5 计算全息的分类 164
6.2 计算全息的编码方法 165
6.2.1 计算全息的编码 165
6.2.2 迂回相位编码方法 166
6.2.3 修正离轴参考光的编码方法 167
6.2.4 二元脉冲密度编码 169
6.3 计算傅里叶变换全息 170
6.3.1 抽样 170
6.3.2 计算离散傅里叶变换 171
6.3.3 编码 171
6.3.4 绘制全息图 171
6.3.5 再现 171
6.3.6 几点讨论 172
6.4 计算像面全息 173
6.4.1 抽样 173
6.4.2 编码 174
6.4.3 全息图的绘制和再现 174
6.4.4 四阶迂回相位编码的一个理论解释 175
6.5 计算全息干涉图 175
6.5.1 二元全息函数 175
6.5.2 二元全息干涉图的制作 176
6.5.3 载波频率的选择 177
6.5.4 计算举例 177
6.6 相息图 178
6.7 计算全息的应用 179
6.7.1 空间滤波器 179
6.7.2 干涉计量 180
6.7.3 再现三维像 181
6.7.4 计算全息扫描器 181
6.8 计算全息的几种物理解释 182
习题 183
第7章 莫尔现象及其应用 184
7.1 莫尔现象的基本规律 184
7.1.1 莫尔条纹的形成 184
7.1.2 莫尔条纹的基本性质 186
7.2 干涉、全息与莫尔现象 187
7.2.1 干涉条纹的莫尔模拟 187
7.2.2 全息与莫尔 188
7.2.3 全息干涉条纹的莫尔模拟 188
7.3 莫尔计量术 188
7.3.1 长度和角度测量 188
7.3.2 同心圆莫尔及其在二维位移测量中的应用 189
7.3.3 用于应力变形测量 191
7.3.4 螺旋莫尔及其在光束准直性测量中的应用 192
7.4 莫尔轮廓术 194
7.4.1 阴影莫尔法 194
7.4.2 投影莫尔法 195
7.4.3 扫描莫尔法 196
第8章 空间滤波 197
8.1 空间滤波的基本原理 197
8.1.1 阿贝成像理论 197
8.1.2 空间滤波的傅里叶分析 198
8.2 系统与滤波器 204
8.2.1 空间滤波系统 204
8.2.2 空间滤波器 206
8.3 空间滤波应用举例 207
8.3.1 策尼克相衬显微镜 207
8.3.2 补偿滤波器 207
8.4 傅里叶变换透镜 208
8.4.1 傅里叶透镜的截止频率、空间带宽积和视场 209
8.4.2 傅里叶透镜对校正像差的要求 211
8.4.3 傅里叶变换透镜的结构 213
习题 213
第9章 波前调制 214
9.1 照相胶片 214
9.1.1 胶片处理的物理过程 214
9.1.2 H-D曲线 215
9.1.3 胶片用于非相干光学系统中 216
9.1.4 胶片用于相干光学系统中 216
9.1.5 调制传递函数 217
9.2 空间光调制器 219
9.2.1 概述 219
9.2.2 液晶光阀 220
9.2.3 磁光空间光调制器 223
9.2.4 可变形反射镜空间光调制器 224
9.2.5 LCOS空间光调制器 226
9.3 衍射光学元件 227
9.3.1 微光学与二元光学 227
9.3.2 二元光学的产生和发展 228
9.3.3 二元光学元件的设计 230
9.3.4 二元光学元件的制作 232
习题 233
第10章 相干光学处理 235
10.1 图像相减 235
10.1.1 空域编码频域解码相减方法 235
10.1.2 正弦光栅滤波器相减方法 236
10.2 匹配滤波与图像识别 237
10.2.1 匹配空间滤波器 237
10.2.2 用全息制作复数滤波器 239
10.2.3 图像识别 240
10.2.4 联合变换相关识别 241
10.3 不变的图样识别光学方法 243
10.3.1 梅林相关器 243
10.3.2 圆谐波相关 244
10.3.3 合成判别式函数 245
10.4 模糊图像的复原 246
10.4.1 逆滤波器 246
10.4.2 维纳滤波器 247
10.5 合成孔径雷达 249
10.5.1 合成孔径概念 249
10.5.2 航向信息的记录 250
习题 254
第11章 非相干光学处理 256
11.1 相干与非相干光学处理 256
11.1.1 相干与非相干光学处理的比较 256
11.1.2 非相干光学处理系统的噪声抑制 257
11.2 基于几何光学的非相干处理系统 258
11.2.1 成像 258
11.2.2 无运动元件的卷积和相关运算 259
11.2.3 用散焦系统得到脉冲响应的综合 260
11.3 基于衍射的非相干处理——非相干频域综合 261
11.3.1 切趾术 262
11.3.2 沃耳特(Wolter)最小强度检出滤波器 263
11.4 白光光学信息处理技术 263
11.4.1 白光光学处理的基本原理 264
11.4.2 实时假彩色编码 265
11.5 相位调制假彩色编码 267
11.5.1 光栅抽样 268
11.5.2 漂白处理 268
11.5.3 白光信息处理系统中的滤波解调 269
习题 270
第12章 几个变换在光学中的应用 271
12.1 分数傅里叶变换 271
12.1.1 分数傅里叶变换的定义 271
12.1.2 分数傅里叶变换的几个基本性质 272
12.1.3 用透镜系统实现分数傅里叶变换 274
12.2 几何变换 278
12.2.1 几何变换定义和种类 278
12.2.2 广义几何变换 279
12.2.3 几何变换的光学实现 279
12.3 Hankel变换 280
12.3.1 Hankel变换的数学定义 280
12.3.2 极坐标下的傅里叶变换 281
12.4 Radon变换 282
12.4.1 Radon变换的定义 282
12.4.2 像的重构 282
12.5 Hough变换 283
12.5.1 Hough变换定义 283
12.5.2 Hough变换的光学实现 284
12.6 光学小波变换 284
12.6.1 从短时傅里叶变换到小波变换 285
12.6.2 小波变换 287
12.6.3 小波函数 289
12.6.4 光学小波变换 291
12.6.5 光学Morlet小波变换的实例 292
第13章 数字光计算 294
13.1 光学逻辑运算 294
13.2 离散模拟光学处理器 296
13.2.1 信息和系统的离散表示 296
13.2.2 串行矩阵-矢量乘法器 297
13.2.3 并行的非相干光矩阵-矢量乘法器 298
13.2.4 外积处理器 299
13.3 光学互连 300
13.3.1 自由空间光互连 300
13.3.2 光纤和集成光波导光互连 301
13.4 光存储 301
13.4.1 光盘存储器 301
13.4.2 光全息存储 301
13.5 光计算机 302
第14章 光学三维传感 304
14.1 主动三维传感的基本概念 305
14.1.1 主动照明的三维传感方法 305
14.1.2 三种基本的结构照明方式 305
14.1.3 三维传感系统的基本组成 306
14.2 采用单光束的三维传感 308
14.2.1 基本原理与计算公式 308
14.2.2 散斑对激光三角法精度的影响 310
14.2.3 测量实例(鞋楦三维面形测量) 311
14.2.4 基于激光同步扫描的三维面形测量 312
14.3 采用激光片光的三维传感 314
14.3.1 激光片光的产生 314
14.3.2 测量原理 314
14.3.3 测量实例 315
14.4 相位测量剖面术 316
14.4.1 相位测量剖面术的原理 317
14.4.2 产生结构照明的方法 320
14.4.3 相位测量剖面术应用举例 321
14.5 傅里叶变换剖面术 324
14.5.1 基本原理 325
14.5.2 FTP方法的测量范围 326
14.5.3 一种改进的方法 327
14.5.4 动态过程三维面形测量 327
14.6 调制度测量轮廓术 329
14.6.1 基本原理 329
14.6.2 信息处理方法 330
14.6.3 测量实例 331
14.7 三维轮廓测量其他光学方法 332
14.7.1 采用激光扫描的三维共焦成像 332
14.7.2 飞行时间法 333
14.7.3 三维电视摄像机 334
习题 335
本章参考文献 336
参考书目 339
部分习题参考答案 340
京公网安备 11010102004214号