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第一章　光波及其数学描述 7

1.1　光波与光场 7

（一）光波、单色光与准单色光、标量波 7

（二）波动方程 10

（三）单色平面波与球面波 13

（四）光强度 19

1.2　光波的复数表示 20

（一）单色光波的复数表示法、复振幅 20

（二）复振幅的运算 22

（三）平面波与球面波的复振幅 25

1.3　光场中任一平面上的复振幅分布 26

（一）平面波 28

（二）球面波 30

1.4　空间频率与空间频率谱（傅里叶变换） 32

（一）空间频率概念（复振幅空间频率的物理意义） 33

（二）单色光波复振幅的分解、空间频谱（傅里叶变换） 39

（三）空间频谱计算举例 43

第二章　光的衍射理论基础 50

2.1　惠更斯-菲涅耳原理 50

2.2　衍射的标量波理论、衍射公式 53

（一）亥姆霍兹方程、格林定理与基尔霍夫积分定理 54

（二）平面屏上一定孔径的衍射、基尔霍夫衍射公式 60

（三）关于基尔霍夫衍射公式的讨论、瑞利-索末菲衍射公式 65

2.3　菲涅耳衍射与夫琅和费衍射 67

（一）菲涅耳衍射（近场衍射）与夫琅和费衍射（远场衍射） 67

（二）夫琅和费衍射图样举例 75

（三）菲涅耳衍射计算举例 87

第三章　透镜的变换特性 89

3.1　光波通过透镜时位相分布的变化 89

3.2　透镜对点光源的成象 95

3.3　透镜的傅氏变换特性 99

（一）物（透光片）在透镜之前 100

（二）物（透光片）在透镜之后 110

3.4　透镜孔径的作用 114

（一）点光源通过透镜成象 114

（二）透镜孔径对傅氏变换面上光强的影响 116

第四章　光学成象系统的空间频率特性 121

4.1　线性系统 121

4.2　相干照明成象系统 125

4.3　振幅传递函数 134

4.4　非相干照明成象 137

4.5　光学传递函数 138

4.6　实际光学系统的传递函数 152

4.7　相干性 161

（一）解析信号和互相干函数 162

（二）时间相干性 166

（三）准单色光与空间相干性 168

4.8　相干性的传播—冯·息陀特-蔡尼克定理 171

4.9　空间部分相干成象 175

第五章　光学处理系统 179

5.1 银盐感光材料介绍 179

（一）术语的定义 179

（二）胶片用于非相干光学系统中时 180

（三）胶片用于相干光学系统中时 181

（一）光学频谱分析系统 183

5.2　基本相干光处理系统 183

（二）光学滤波系统 185

（三）光学相关系统 191

（四）混合处理系统 194

（五）应用 195

5.3　非线性变换 203

5.4　梅林变换 206

（一）原理 206

（二）实现变换的光学方法 208

（三）不受尺寸影响的光学相关 209

（四）不受位移、转动、尺寸变化影响的相关系统 211

5.5　非相干光处理系统 213

（一）空域运算的系统 214

（二）频域分析的系统 222

5.6　光学反馈系统 223

（一）基本的光学反馈系统 224

（二）相干光学反馈系统 227

（三）非相干光学反馈系统 230

5.7　合成孔径雷达 237

（一）合成孔径概念 237

（二）航向维信息记录 239

（三）距离维信息记录 242

（五）波面的重建 243

（四）两维合成的雷达信号片 243

（六）光学处理机 246

第六章　全息术 249

6.1　全息照相的基本原理 249

（一）概述 249

（二）全息照相的基本方程 250

（三）波前记录 253

（四）波前再现 261

6.2　非相干光全息照相 268

（一）双象技术 268

（一）概述 272

（二）消色差条纹系统 272

6.3　全息在信息处理中的应用 272

（二）全息空间滤波器的制作及其原理 273

（三）全息空间滤波器的应用与种类 279

6.4　影响全息图象质量的因素 292

（一）光源对全息象的影响 292

（二）记录介质对全息象的影响 295

（三）匹配滤波器最优参数的选择 302

第七章　计算全息与相息图 307

7.1　计算全息的理论基础 308

（一）空间脉冲调制 308

（二）抽样定理 313

（三）空间带宽积 321

7.2　计算全息图的制作 323

7.3　计算全息干涉图 336

（一）二元全息函数 336

（二）基本方程 341

（三）全息干涉图的制作 345

7.4　相息图 347

7.5　计算全息图的应用 349

（一）空间滤波器 349

（二）干涉量度 355

（三）全息图扫描器 357

8.1　傅变透镜的规格和性能指标 363

第八章　傅里叶变换透镜 363

8.2　傅变透镜的特点 365

8.3　傅变透镜型式简介 370

第九章　光学信息处理的光学器件 375

9.1　晶体光学有关知识 375

（一）晶系 375

（二）晶列指数和密勒指数 376

（三）光在晶体中的传播 376

（四）光折射率椭球 379

（一）电光效应 380

9.2　电光效应及其应用 380

（二）电光调制 384

（三）电光偏转 389

9.3　光电效应及材料 394

（一）能带 394

（二）光电导效应和材料 395

（三）光生伏特效应 396

（四）光电子发射效应和二次电子发射 398

（五）电荷耦合器件 399

9.4　空间光调制器 400

（一）普克尔效应空间光调制器 401

（二）液晶光调制器 411

（三）变形器件 417

（四）铁电材料和器件 418

（五）其他器件 420

9.5　声光效应及其应用 420

（一）应变张量 420

（二）弹光效应 420

（三）声光效应 422

（四）声光器件的应用 425

（一）数字图象处理的特点 426

10.1　数字图象基础 426

第十章　数字图象处理 426

（二）光学图象处理与数字图象处理的比较 430

（三）人的视觉和图象评价的标准 432

（四）图象的离散正交变换 434

（五）数字图象处理系统 435

10.2　数字图象增强 436

（一）直方图修改法 436

（二）直方图均衡化法 439

（三）图象平滑 444

（四）图象鲜明化 448

（五）伪彩色图象处理 451

10.3　图象复原 456

（一）图象的退化模型 457

（二）循环矩阵的对角化 462

（三）逆滤波法图象复原 464

（四）运动图象的复原 465

（五）对话型图象复原 467

10.4　图象的编码 469

（一）数字图象编码过程 469

（二）熵 474

（三）霍夫曼码和费诺码 476

（四）其他编码及应用 478

10.5　数字图象分割 479

（一）灰度级门限化的分割 479

（二）样板匹配法检出图象的点、线、边缘 482

（三）区域生长求图象边缘 487

10.6　图象区域的描绘 488

（一）傅里叶描绘符 488

（二）矩描绘符 491

（三）拓扑描绘符 493

（四）关系描绘 495

附录 505

参考文献 517