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信息光学基础实战课程

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · 课程结构 · 信息光学在光学工程中的核心地位与实际…
课程导入学习目标
02
数学基础
傅里叶变换 · 卷积 · 相关运算的基本定义
数学基础傅里叶变换
03
标量衍射理论
惠更斯-菲涅尔原理 · 基尔霍夫衍射公式 · 菲涅尔近似与夫琅禾费近似的适用条件
标量衍射理论惠更斯
04
透镜的傅里叶变换性质
透镜的相位变换函数 · 物体透过率 · 频谱面与像面的关系
透镜的傅里叶变换…透镜的相位变换函…
05
光学传递函数与相干传递函数
相干照明与非相干照明下的成像特性 · OTF与CTF的计算方法及物理区别
光学传递函数相干传递函数
06
空间滤波基础
空间频率概念 · 低通/高通/带通滤波器的设计原理 · 以及阿贝成像理论在滤波中的应用
空间滤波基础空间频率概念
07
相位恢复与全息术基础
全息记录与再现的基本原理 · 同轴与离轴全息 · 相位恢复的迭代算法入门
相位恢复全息术基础
08
计算光学基础
数字全息 · 计算成像 · 光场成像的基本概念
计算光学基础数字全息
09
Python光学仿真环境搭建
Python科学计算库（NumPy · SciPy · Matplotlib）的安装与配置
Python光学仿真环境搭建
10
傅里叶变换的数值实现
离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶… · 采样条件 · 混叠效应及窗函数选择
傅里叶变换的数值…DFT
11
一维光栅衍射仿真
基于标量衍射理论 · 用Python模拟一维光栅的夫琅禾费… · 分析光栅周期与缝宽的影响
一维光栅衍射仿真基于标量衍射理论
12
二维孔径衍射仿真
矩形孔 · 圆孔 · 双缝等典型孔径的衍射图样模拟
二维孔径衍射仿真矩形孔
13
透镜成像的傅里叶分析
用FFT模拟透镜的傅里叶变换性质 · 验证物面到频谱面的变换关系 · 并观察频谱分布
透镜成像的傅里叶…FFT
14
4F系统与空间滤波实战
在Python中构建4F系统模型 · 实现低通 · 高通
4F系统空间滤波实战
15
图像边缘增强与相位衬度
利用高通滤波或微分操作实现边缘增强 · 模拟相衬显微镜的相位到强度转换原理
图像边缘增强相位衬度
16
全息图数值模拟
计算全息图的生成与再现 · 模拟离轴全息的记录与重建过程 · 分析零级与孪生像的分离条件
全息图数值模拟计算全息图的生成
17
数字全息重建
基于角谱法或菲涅尔积分法 · 对数字全息图进行数值重建 · 实现聚焦与像差校正
数字全息重建基于角谱法或菲涅…
18
光学传递函数计算与评价
计算典型成像系统的OTF/MTF · 分析像差 · 离焦对成像质量的影响
光学传递函数计算评价
19
相位恢复算法实战
实现Gerchberg-Saxton… · 从强度测量中恢复相位 · 并应用于波前传感
相位恢复算法实战Gerchberg-Sa…
20
计算成像中的逆问题
了解去卷积 · 超分辨率 · 压缩感知等逆问题基本框架
计算成像逆问题
21
光场成像基础
光场表示 · 微透镜阵列成像原理 · 用Python模拟光场重聚焦
光场成像基础光场表示
22
相干与非相干成像对比
模拟相干照明与非相干照明下的成像结果 · 分析散斑 · 分辨率差异及OTF/CTF的区别
相干非相干成像对比
23
光学系统像差仿真
初级像差（球差 · 彗差 · 像散）的波前表示
光学系统像差仿真初级像差
24
随机光学与散斑统计
散斑图样的生成与统计特性分析 · 理解散斑在成像中的影响及抑制方法
随机光学散斑统计
25
光学加密与信息安全
基于双随机相位编码的光学加密方法 · 用Python实现加密与解密过程
光学加密信息安全
26
超分辨与结构光照明显微
结构光照明原理 · 模拟SIM的重建过程 · 理解频谱搬移与超分辨机制
超分辨结构光照明显微
27
深度学习在信息光学中的应用
卷积神经网络用于相位恢复 · 图像重建的基本思路 · 并实现一个简单的相位恢复网络
深度学习信息光学
28
综合实战项目一
搭建一个完整的计算成像系统仿真 · 从光源 · 物体
综合实战项目一搭建一个完整的计…
29
综合实战项目二
设计并实现一个基于空间滤波的图像处理… · 对实际图像进行特征提取与增强 · 并评估效果
综合实战项目二设计并实现一个基…
30
课程总结与进阶方向
回顾核心知识点与实战技能 · 梳理信息光学前沿方向（如量子光学 · 超表面
课程总结进阶方向