1、调制和颜色合成一、实验目的进一步了解空间滤波的概念和了解颜色合成的一种方法 二、实验原理在光学信息处理中，依据傅立叶逆变换公式，通过改变频谱函数，就可改变像函数。在频谱面上人为地放置一些滤波器，以改变频谱面所需位置上的光振幅或位相，便可得到所需要的像函数，这个改变频谱函数的过程就是空间滤波。最简单的滤波器就是一些特殊形状的光阑。调制也属于空间滤波的一种形式，是阿贝原理的应用，它只是用不同取向的光栅对物平面的各个部分进行调制（编码），通过特殊滤波器控制像平面相应部位的灰度（用单色光照明）或色彩（用白光照明）的一种方法。第一步入射光经物平面发生夫琅禾费衍射，在透镜的后焦面上形成一系列衍射斑（即物的
2、频谱）这一步称“分频”。第二步是各衍射斑发出的球面波在像平面上相干叠加，像就是像平面上的干涉场，这一步称“合频”，形成物的像。如果用白光光源照明光栅物片，这会在频谱上得到色散彩色频谱。每个彩色谱斑的原色分布都是从外相里按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列，这是因为一维光栅的衍射角与入射光的波长有关。如果在频谱面上放置一个空间滤波器，让不同方向的谱斑通过不同的颜色，可以在像面上得到彩色像。这是利用不同方向的光栅对图像进行调制，因此称为调制法。又因为它将图像中的不同部位“编”上不同的颜色，故又称空间假彩色编码。本实验是用白光照明透明物体，在输出平面上得到彩色图像的有趣实验，透明物体就是本实验中使
3、用的调制光栅。在这个光栅上，房子、草地、天空分别由三个不同取向的光栅组成。拼图时利用光栅的不同取向把准备“着上” 不同颜色的部位区分开来。三、实验仪器 带有毛玻璃的白炽灯光源S、准直镜L1（f1=225mm）、调制板（或三维光栅）、傅立叶透镜L2（f2=150mm ）、调制频谱滤波器、傅立叶透镜 L3（f3=150mm）二维调整架3个、干板架、白屏、通用底座2个、一维底座3个、二维底座2个四、实验步骤 1、把全部器件按图1的顺序摆放在平台上，调至共轴。2、将光源S放于准直镜 L1的物方焦点F1处，并使从 L1出来的平行光垂直的照射在 调制板上。 3、将屏置于离调制板1米处，前后移动 L2，使
4、调制板的图像清晰的成在屏上。 4、在付氏面上加入调制频谱滤波器，在 调制频谱滤波器上看到光栅的衍射图样。三行不同取向的衍射极大值是相对于不同取向的光栅，也就是分别对应于图像的天空、房子和草地，这些衍极大值除了0级波没有色散以外，一级、二级都有色散，由于波长短的光具有较小的衍射角，一级衍射中蓝光最靠近0级极大，其次为绿光，而红光衍射角最大。 5、调节调制频谱滤波器上滑块的过光的宽度和过光的位置，使相应于草地的一级衍射图上的绿光能透过，用同样的方法，使相应于房子一级衍射的红光和相应于天空部分的一级衍射的蓝光能透过，这时候在 屏幕上的像就会出现蓝色的天空，红色的房子和绿色的草地。图 1：（图示距离仅供参考，单位 mm）1.白炽灯光源 2.准直镜 L1 3.7.10.二维调整架 4. 调制板 5.干板架 6. 傅立叶透镜 L2 8. 调制频谱滤波器 9. 傅立叶透镜L3 11.白屏 12.18.通用底座 13.15.17.一维底座 14.16.二维底座
