沈阳理工大学 光信息处理教学大纲(光信息科学与技术、.doc

光信息处理课程教学大纲 课程代码：090231016课程英文名称：Optical information processing课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0适用专业：光信息科学与技术、信息显示与光电技术大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标光信息处理技术是应用光学、计算机和信息科学相结合而发展起来的一门新的光学技术，是信息科学的一个重要组成部分，也是现代光学的核心。是光学专业学生的专业课程。通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1掌握光信息处理的基本原理、方法和光路设计的一般规律，具有设计光信息处理系统初步能力；2了解光信息处理技术的新发展。（二）知识、能力及技能方面的基本要求在这门课程的教学过程中，首先让学生掌握有关光信息科学的基本理论，然后讲授一些重要的光学信息处理技术的主要原理，并结合这些技术在实际生产生活中的应用，激发学生的学习兴趣，使学生了解光信息处理技术在应用领域的研究与开发思想。通过这门课的学习，使学生在学习过程中逐步增长知识和增强能力，并在以后的学习和研究中能应用这些知识和能力解决实际问题。（三）实施说明1教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。2教学手段：本课程属于技术基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有：大学物理，高等数学，应用光学。（五）对习题课、实验环节的要求1对重点、难点章节（如：二维线性系统分析等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。2课后作业要少而精，内容要多样化，根据教材内容选择习题，习题的选取应体现相应的教学内容的基本概念、基本结论、基本计算方法及应用。作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，熟悉标准、规范等的作用，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。3 本课程的课程设计单独设课，单独考核，具体要求参见相应的课程设计教学大纲。（六）课程考核方式1考核方式：考试 2考核目标：在考核学生对光信息处理基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析能力、计算能力、光学设计能力。 3成绩构成：本课程的总成绩主要由二部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占20%，期末考试成绩占80%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出； 期末考试闭卷笔试成绩按百分制给出；（七）主要参考书目:信息光学，苏显渝等编，科学出版社，1999.9傅立叶光学，吕乃光编，机械工业出版社，2006.3傅里叶光学导论，顾得门编，科学出版社，2006.9光学全息及信息处理，于美文编，国防工业出版社,1984.6近代光学信息处理，宋菲君编，北京大学出版社，1998.4二、中文摘要光学信息处理是用光学的方法实现对输入信息的各种变换或处理，是近年来发展起来的一门新兴学科,它以全息术、光学传递函数和激光技术为基础，透镜的傅里叶变换效应是光学信息处理的理论核心。光学信息处理技术具有高度并行性和大容量的特点，已经成为信息科学的一个重要分支，在许多领域进入了实用阶段。本课程是光信息科学与技术专业主干技术基础课程，课程主要内容包括：二维线性系统分析、光学全息与计算全息、相干光信息处理系统、非相干光信息处理系统等。三、课程学时总体分配表序号教学内容学时讲课实验上机1二维线性系统分析1010001.1概述1.2二维傅里叶变换、卷积、相关1.3傅里叶变换性质、定理1.4线性系统1.5二维光场分析2光学全息1010002.1光学全息概述2.2波前记录、波前再现2.3菲涅耳全息图2.4傅里叶变换全息、相面全息2.5彩虹全息、体积全息3计算全息66003.1抽样定理3.2计算全息编码3.3计算全息制作及应用4空间光滤波器66004.1空间滤波基本原理4.2空间滤波器应用4.3空间光调制器介绍5相干光学信息处理技术1010005.1多重像产生、图像相减5.2全息法制作复数滤波器5.3匹配滤波、图像识别5.4图像消模糊、图像边缘增强5.5合成孔径雷达、照相胶片6非相干光学信息处理技术44006.1图像相乘、积分、相关、卷积6.2白光信息处理7期末总结、习题2200总计484800四、教学内容及基本要求第1部分 二维线性系统分析总学时(单位：学时):10 讲课:10 实验:0 上机:0具体内容:1）掌握常用的非初等函数极其特征参数的实际涵义；2）掌握函数的不同定义形式及其性质：3）掌握卷积、相关的概念及其性质；4）掌握傅立叶变换的基本性质及其有关定理的应用；5）掌握线性系统、线性平移不变系统等概念；6）掌握平面光波、球面光波的数学模型。重 点：掌握傅立叶变换的基本性质及其有关定理的应用；掌握平面光波、球面光波的数学模型。难 点：卷积、相关的概念及其性质；傅立叶变换的基本性质及其有关定理习 题：卷积、相关、傅立叶变换、线性空不变系统、菲涅耳衍射、弗朗和费衍射第2部分 光学全息总学时(单位：学时):10 讲课:10 实验:0 上机:0具体内容:1）了解光学全息的发展历史；2）掌握光学全息的记录与再现原理，记录与再现应考虑的因素；3）掌握各种光学全息图原理；4）掌握全息赝像概念及其应用；5）掌握像全息的生成、再现及其重要意义；6）掌握彩虹全息的生成、再现及其重要意义。重 点： 光学全息的记录与再现原理；全息赝像概念及其应用难 点： 光学全息的记录与再现原理；各种光学全息图原理习 题：菲涅耳全息、像面全息、彩虹全息第3部分 计算全息总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0具体内容:1）了解计算全息及其深远意义、重要特征；2）了解计算全息的常用算法；3）掌握计算全息中常用光信息编码技术;4）掌握常用编码方法的设计思想、设计参数、设计目的。重 点：计算全息中常用光信息编码技术；常用编码方法的设计思想、设计参数、设计目的难 点：计算全息的常用算法习 题：抽样定理、计算全息第4部分 空间光滤波器总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0具体内容:1）掌握空间信息量概念、表征方法及在实际光学系统的涵义；2）掌握空间滤波器概念、分类及其相应制作方法；3）掌握主要空间滤波器的光学系统构造；4）掌握空间滤波器的频谱分析方法及其典型应用；5）掌握液晶空间光调制器的调幅、调相工作原理及其用途。重 点：空间滤波器概念、分类及其相应制作方法；空间滤波器的频谱分析方法及其典型应用难 点：空间滤波器的频谱分析方法及其典型应用习 题：空间滤波器设计第5部分 相干光学信息处理技术总学时(单位：学时):10 讲课:10 实验:0 上机:0具体内容:1）掌握相干光学处理的概念和光学处理的主要方法及其主要特征；2）掌握相干光图像加法器、减法器技术、图像识别技术、图像消模糊技术。重 点：相干光图像加法器、减法器技术、图像识别技术、图像消模糊技术.难 点：相干光学处理的概念和光学处理的主要方法及其主要特征习 题：相干光学处理技术第6部分 非相干光学信息处理技术总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0具体内容:1）掌握非相干光学处理的概念和光学处理的主要方法及其主要特征，2）掌握非相干光图像乘法器