利用MATLAB模拟光学简单空间滤波系统2.docx
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2023-03-09
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利用 MATLAB 模拟光学简单空间滤波系统 2
摘要：阿贝成像原理是第一步在透镜的后焦面上得到物的空间频谱分
布，第二步成像则是合频的过程，实则是两次傅立叶变换。利用阿贝-波
特实验装置和空间滤波系统，可以对一幅光学图像进行光学信息处理。通
过 MATLAB 环境编写程序完成阿贝-波特实验和空间滤波的物理模型的构建
并进行计算机模拟。关键词：MATLAB；阿贝成像原理；空间滤波；计算机
模拟
引言：
早在 1873 年,阿贝（E．Abbe,1840—1905）在德国蔡司光学器械公司
研究如何提高显微镜的分辨本领问题时,就认识到相干成像的原理。空间
滤波的主要目的是通过有意识地改变像的频谱,使像实现所希望的变化。
光学信息处理是一个更为广阔的领域，它是基于光学频谱分析，利用傅里
叶综合技术，通过空域或频域调制，借助空间滤波技术对光学信息进行处
理的过程。阿贝提出的二次成像理论和 20 世纪初的阿贝—波特实验,已经
为光学信息处理打下了一定的理论基础。
在阿贝成像理论的教学中,单纯依靠数学推演来讲解,效果不好,特别
是空间频率、空间滤波等概念的形成有一定的困难。虽然可以通过演示阿
贝-波特实验来加强教学效果,但由于在普通教室难以完成演示实验,在实
验室又受仪器、场地等方面的限制,实验现象不太理想。为此,我们设计出
计算机模拟实验,获得较好的模拟效果。在学习了解了阿贝成像原理的基
础上，我们可以通过 MATLAB 完成对阿贝-波特实验和空间滤波系统的计算
机模拟，观察各种物体的空间频谱分布，设计各种不同的空间滤波器。1.
阿贝成像原理
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