用无透镜付里叶变换全息进行图象边缘增强 (1987年)

本文讨论了一种图像边缘增强技术，即利用无透镜傅里叶变换全息（ Lensless Fourier-Transform Hologram）的方法来实现图像的边缘增强。这项技术是基于傅里叶变换的性质，通过特定的光学设置和曝光过程记录下图像的傅里叶频谱信息，然后经过暗室处理和再现，得到边缘增强后的图像。以下是详细的知识点说明。 一、无透镜傅里叶变换全息原理 无透镜傅里叶变换全息是一种利用光波的干涉和衍射原理，将物体的图像信息记录在全息介质上，而不使用传统的透镜系统进行傅里叶变换的一种技术。这种方法能够记录下物体图像的幅度和相位信息，从而在再现时恢复出图像。 二、实验装置及结果 实验中使用了特定的光路装置，包括物平面、记录介质平面和频谱平面。记录介质（如全息干板）放置在与物平面平行的平面上。通过两次曝光完成图像的记录，第一次曝光记录图像的实像，第二次曝光记录图像的虚像，并且在x方向进行微小的位移。再现时，通过相应的光学路径重现图像，并在特定平面上得到图像的傅里叶频谱。 三、图像边缘增强的理论分析 利用傅里叶变换的性质，能够分析出图像中不同频率的分量。在记录全息图时，离焦的图像和原图像的差异反映了图像的高频分量，即轮廓信息。通过在频谱面上放置特定的掩模（如狭缝Mask），能够选择性地透过特定频率的分量，从而得到边缘增强的效果。在像平面上得到的图像即为边缘增强后的图像。 四、光学设置的数学模型 文章中给出了详细的数学模型来描述光强分布、复振幅分布以及全息图的振幅透射率等光学参数。通过菲涅尔衍射公式，可以得到记录介质平面以及频谱平面上的光场分布。进一步通过傅里叶变换原理，将物函数的傅里叶频谱在频谱面上展开，并通过掩模选取特定频率分量，得到边缘增强的效果。 五、实验结果 实验结果表明，通过无透镜傅里叶变换全息方法可以有效地实现图像的边缘增强。图3a展示了原始图像，而图3b则是边缘增强后的图像。实验中展示了离焦并横向位移后图像与原图像的差异，这种差异主要在于图像的轮廓线，也就是高频分量。 六、技术优点 该方法的优点在于可以方便地实现二维图像的边缘增强。这种方法不仅提供了一种新的图像处理手段，还拓展了全息技术在图像处理领域的应用。通过这种技术，可以有效地提取和强调图像中的边缘信息，改善图像的视觉效果，并可进一步用于模式识别、图像分析等领域。 七、结论 冯郁芬的研究提供了通过无透镜傅里叶变换全息图实现图像边缘增强的实验和理论分析。这项工作对于全息技术和图像处理领域都具有重要的意义。其提出的边缘增强方法不仅改善了图像质量，而且为后续的相关研究奠定了基础。