用光栅法实现光学图像加减的实验研究开题报告

背景： 光栅是一种具有周期性空间结构或光学性能的衍射光学元件，光栅最为显著的特性是色散，可以将入射复色光按照波长在空间传播方向上分离形成光谱。从 1786 年美国天文学家 D. Rittenhouse 手工制作出第一块原始的衍射光栅并观测到光栅色散至今，二百多年间，光栅理论、设计制造技术、应用水平得到了长足的发展。光栅凭借其出色的色散性能，已经逐步取代棱镜成为光谱仪器的核心器件。此外，光栅还具有相位匹配、分束、偏振等性质。随着科技的发展，光栅的应用已不仅仅局限于光谱分析，在光通信、计量学、天文学、激光器波长选择、信息处理等领域也得到了广泛的应用。伴随着人类对科学和未知领域的不断探索，其应用领域还在不断的扩展。全息光栅具有制造周期短、成本低、光栅面形多样、无鬼线、杂散光低、可通过蒸镀介质膜来提高衍射效率等优点。现代全息技术始于20 世纪 60 年代激光器诞生后，出现了将激光器作为相干光源，利用光敏材料记录干涉条纹来制作光栅的新方法，这类光栅被称为“全息光栅”。

目的：本论研究全息光栅制作的实验方法，用制作的正弦全息光栅作为空间滤波器实现图像相减，完成对图像进行相加和相减的实验，分析实验中各项参数对空间滤波效果的影响；通过实验，掌握傅里叶光学相移定理和卷积定理。通过信息光学的相关知识，分析实验现象。

意义：图像相减是求两张相近照片的差异，从中提取差异信息的一种运算。通过在不同时期拍摄的两张照片相减，在医学上可用来发现病灶的变化；在军事上可以发现地面军事设施的增减；在农业上可以预测农作物的长势；在工业上可以检查集成电路掩膜的疵病，等等。还可用于地球资源探测、气象变化以及城市发展研究等各个领域。