《光學信息處理》教學大綱課程名稱：光學信息處理英文名稱：OpticalInformationProcessing課程編號：D098091802學分：3總學時/課內(nèi)實踐學時：48課程性質(zhì)：專業(yè)方向與拓展開課單位：數(shù)理科學與工程學院物理系適應對象：光電信息科學與工程專業(yè)一、課程簡介光學信息處理是用光學的方法實現(xiàn)對輸入信息的各種變換或處理,是近年來發(fā)展起來的一門新興學科,它以全息術、光學傳遞函數(shù)和激光技術為基礎，透鏡的傅里葉變換效應是光學信息處理的理論核心。光學信息處理技術具有高度并行性和大容量的特點，已經(jīng)成為信息科學的一個重要分支，在許多領域進入了實用階段。本課程是光電信息科學與技術專業(yè)專業(yè)方向與拓展課程，課程主要內(nèi)容包括:傅里葉光學基礎、相干、非相干光學信息處理系統(tǒng)、光學圖像識別、小波變換等。通過在每章講解國內(nèi)光學信息處理的發(fā)展現(xiàn)狀，引導學生建立正確的、世界觀、人生觀、價值觀。本課程為考查課，采用期末測試以及平時成績對學生進行考核。二、課程目標1.具有良好的人文素養(yǎng)、健全的人格、高尚的職業(yè)道德和強烈的社會責任感；2.系統(tǒng)地了解傅里葉分析在光學信息處理中的使用，掌握基本的光學信息處理方法。3.使學生獲得利用光學信息處理系統(tǒng)對圖像識別、光學實現(xiàn)的能力。具備基本的處理問題的能力，提高實際應用能力，為獨立解決科學研究中的實際問題打下必要的物理基礎。三、課程目標與畢業(yè)要求對應關系本課程的課程目標對光電信息科學與工程專業(yè)畢業(yè)要求指標點的支撐情況如表1所示：表1課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：知識要求2畢業(yè)要求2：能力要求3畢業(yè)要求3：素質(zhì)要求1三、課程教學安排課程共有9項教學內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學安排表序號教學內(nèi)容思政元素課堂教學學時實驗/實踐教學學時學時小計1傅里葉光學基礎職業(yè)教育和愛國教育6172經(jīng)典光學信息處理科學精神培養(yǎng)8193非相干光學信息處理科學精神培養(yǎng)6174光學圖像識別科學精神培養(yǎng)6175廣義傅里葉變換及其光學實現(xiàn)科學精神培養(yǎng)6176光學小波變換科學精神培養(yǎng)447空間光調(diào)制器科學精神培養(yǎng)338神經(jīng)網(wǎng)絡科學精神培養(yǎng)229光折變介質(zhì)信息處理科學精神培養(yǎng)22合計43548教學安排1．傅里葉光學基礎教學要求：了解傅里葉分析的基本方法；掌握平面波角譜和角譜的衍射以及透鏡系統(tǒng)的傅里葉變換性質(zhì)教學內(nèi)容：二維傅里葉分析；空間帶寬積和測不準關系；平面波的角譜和角譜的衍射；透鏡系統(tǒng)的傅里葉變換性質(zhì)。重點難點：平面波角譜的衍射，透鏡系統(tǒng)的傅里葉變換性質(zhì)。2．經(jīng)典光學信息處理教學要求：了解傅里葉處理器、空間濾波概念；了解照相圖像的復原方法；掌握全息術基本原理、相關和卷積的基本概念；了解傅里葉變換全息圖的記錄。教學內(nèi)容：傅里葉處理器；空間濾波；照相圖像的復原；全息術；傅里葉變換全息圖；相關和卷積。重點難點：相關和卷積，空間濾波，全息術3．非相干光學信息處理教學要求：了解非相干像的形成和MTF的測量；掌握非相干空間濾波方法和傅里葉變換光譜儀原理。教學內(nèi)容：楊氏干涉儀和空間相干性；非相干像的形成；MTF的測量；邁克爾遜干涉儀和時間相干性；傅里葉變換光譜儀；投影顯示的消像素技術；計算層析技術。重點難點：空間和時間相干性，非相干空間濾波，傅里葉變換光譜儀。4．光學圖像識別教學要求：理解光學相關器和非相干識別器的含義；掌握VanderLugt相關器和實時聯(lián)合變換相關器；了解旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關器、比例不變VanderLugt相關器和旋轉(zhuǎn)不變。教學內(nèi)容：光學相關器；非相干識別器；VanderLugt相關器；實時VanderLugt相關器；旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關器；比例不變VanderLugt相關器；實時聯(lián)合變換相關器；旋轉(zhuǎn)不變。重點難點：光學相關器，VanderLugt相關器，聯(lián)合變換相關器。5．廣義傅里葉變換及其光學實現(xiàn)教學要求：掌握廣義傅里葉變換及其光學實現(xiàn)；理解用透鏡實現(xiàn)廣義傅里葉變換的基本光學單元；了解用自聚焦笑影光波導實現(xiàn)廣義傅里葉變換。教學內(nèi)容：廣義傅里葉變換的定義和性質(zhì)；用透鏡實現(xiàn)廣義傅里葉變換的基本光學單元；基本光學單元的組合；用自聚焦笑影光波導實現(xiàn)廣義傅里葉變換。重點難點：廣義傅里葉變換的定義性質(zhì)和光學實現(xiàn)。6．光學小波變換教學要求：掌握小波變換的定義和性質(zhì)及光學實現(xiàn)系統(tǒng)；了解光學小波變換匹配濾波器在圖像識別中的應用及光學Harr小波變換和圖像邊緣探測。教學內(nèi)容：小波變換的定義和性質(zhì)；實現(xiàn)一維小波變換的光學系統(tǒng)；用多通道匹配濾波實現(xiàn)二維小波變換；4.光學小波變換匹配濾波器在圖像識別中的應用；光學Harr小波變換和圖像邊緣探測。重點難點：小波變換的定義、性質(zhì)和光學實現(xiàn)。7．空間光調(diào)制器教學要求：理解空間光調(diào)制器的定義；理解液晶的扭曲效應及薄膜晶體管驅(qū)動液晶顯示器及液晶光閥的工作原理；掌握線性電光效應；了解PROM器件和數(shù)字微反射鏡器件數(shù)字化投影的原理。教學內(nèi)容：磁光空間光調(diào)制器；液晶的扭曲效應及薄膜晶體管驅(qū)動液晶顯示器；大屏幕投影電視、液晶光閥；線性電光效應和PROM器件；數(shù)字微反射鏡器件數(shù)字化投影。重點難點：空間光調(diào)制器的定義，液晶顯示器、液晶光閥的工作原理，線性電光效應。8．光學神經(jīng)網(wǎng)絡教學要求：了解神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)、建立及光學互連神經(jīng)網(wǎng)絡的實現(xiàn)。教學內(nèi)容：引言；神經(jīng)網(wǎng)絡的建立；光學互連神經(jīng)網(wǎng)絡的學習。重點難點：神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，光學神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)。9．光折變介質(zhì)信息處理教學要求：理解相位共軛概念及光折變相位共軛器的原理；了解光折變二波耦合和四波混頻及自泵譜、互泵譜相位共軛效應；了解相位共軛在聯(lián)合傅里葉變換相關識別中的應用；了解光折變非線性聯(lián)合變換相關器及其應用。教學內(nèi)容：相位共軛；光折變相位共軛器；光折變二波耦合和四波混頻；自泵譜、互泵譜相位共軛效應；相位共軛在聯(lián)合傅里葉變換相關識別中的應用；光折變非線性聯(lián)合變換相關器。重點難點：光折變相位共軛及其應用；相位共軛在聯(lián)合傅里葉變換相關識別中的應用。五、課內(nèi)實踐教學內(nèi)容及要求無六、課程考核與評價表4：成績評定方式表考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則平時作業(yè)5根據(jù)全部作業(yè)的得分再按5%計入總成績平時考勤5根據(jù)學生出勤情況按5%計入總成績期中測試10主要考核傅里葉光學基礎、相干和非相干光學信息處理系統(tǒng)；開卷考試，以卷面成績的10%計入課程總成績期末考試80考核光學信