光信息處理

光信息處理課程是四川大學於2018年12月10日首次在中國大學MOOC開設的慕課課程、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程。該課程授課教師為曹益平。據2021年5月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課6次。

光信息處理課程共9個模組，包括線性系統分析、標量衍射理論、光學成像系統的傳遞函式、部分相干理論、光學全息、計算全息、空間濾波、相干光學處理、非相干光學處理等內容。

基本介紹

• 中文名：光信息處理
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程
• 提供院校：四川大學
• 授課老師：曹益平
• 開課時間：2018年12月10日（首次）
• 授課平台：中國大學MOOC

課程性質

課程定位

光信息處理課程是信息類專業核心課程之一，是光電信息科學與工程、電子科學與技術等相關專業的必修課程之一。

適應專業

光信息處理課程適合光電信息科學與工程、電子科學與技術等相關專業學習。

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2018年12月10日~2019年02月20日	曹益平	4小時每周	765人
第2次開課	2019年03月13日~2019年07月10日		3-5小時每周	2158人
第3次開課	2019年09月10日~2020年01月15日		2小時每周	1257人
第4次開課	2020年02月24日~2020年07月15日		3-5小時每周	2471人
第5次開課	2020年09月07日~2020年12月31日		3小時每周	553人
第6次開課	2021年03月08日~2021年07月19日		4小時每周	待定

（註：表格內容參考資料）

課程簡介

光信息處理課程講授光學二維線性系統分析、標量衍射理論和光學成像系統的傳遞函式、光學全息理論與套用、計算全息及其深遠意義、空間濾波器的頻譜分析及其套用、相干光學處理與非相干光學處理的概念和主要方法及其主要特徵等內容，具有實用性和操作性。

課程大綱

第1次開課大綱

第一章“線性系統分析”	幾個常用的非初等函式
	δ函式
	二維傅立葉變換
	卷積和相關
	傅立葉變換的基本性質和有關定理
	線性系統分析
	二維光場分析
第二章“標量衍射理論”	歷史引言
	從矢量理論到標量理論
	基爾霍夫衍射理論
	衍射的角譜理論
	菲涅爾衍射和夫琅禾費衍射
	透鏡的傅立葉變換性質
	菲涅耳衍射和夫琅和費衍射的線性系統分析
第三章“光學成像系統的傳遞函式”	相干照明衍射受限系統的點擴散函式
	相干照明下衍射受限系統的成像規律
	衍射受限系統的相干傳遞函式
	衍射受限非相干成像系統的傳遞函式
	有像差系統的傳遞函式
	相干與非相干成像系統的比較
	超越經典衍射極限的解析度問題
第四章“部分相干理論”	多色光場的解析信號表示
	互相干函式
	時間相干性
	空間相干性
	在準單色條件下的干涉
	準單色光的傳播和衍射
	范西泰特-策尼克定理
	部分相干光場中透鏡的傅立葉變換性質
	部分相干成像
第五章“光學全息”	光學全息概述
	波前記錄與再現
	同軸全息圖和離軸全息圖
	基元全息圖
	菲涅耳全息圖
	傅立葉變換全息圖
	像全息圖
	彩虹全息
	相位全息圖
	模壓全息圖
	體積全息
	平面全息圖的衍射效率
	全息干涉計量
	數字全息
第六章“計算全息”	計算全息的理論基礎
	計算全息的編碼方法
	計算傅立葉變換全息
	計算像面全息
	計算全息干涉圖
	相息圖
	計算全息的套用
第七章“空間濾波”	空間濾波的基本原理
	系統與濾波器
	空間濾波套用舉例
	傅立葉變換透鏡
第八章“相干光學處理”	圖像相減
	匹配濾波與圖像識別
	不變的圖樣識別光學方法
	模糊圖像的復原
	合成孔徑雷達
第九章“非相干光學處理”	相干與非相干光學處理
	基於幾何光學的非相干處理系統
	基於衍射的非相干處理——非相干頻域綜合
	白光光學信息處理技術
	相位調製假彩色編碼

（註：表格內容參考資料）

第2次開課大綱

第一章 線性系統分析 二維光場分析 δ函式 線性系統分析 二維傅立葉變換 傅立葉變換的基本性質和有關定理 卷積和相關 幾個常用的非初等函式 第一單元測試 第一單元作業 第二章 標量衍射理論 衍射的角譜理論 歷史引言 菲涅爾衍射和夫琅禾費衍射系統分析 基爾霍夫衍射理論 菲涅耳衍射和夫琅和費衍射的線性系統分析 從矢量理論到標量理論 透鏡的傅立葉變換性質 單元測試 第三章 光學成像系統的傳遞函式 衍射受限非相干成像系統的傳遞函式 相干照明衍射受限系統的成像規律 有相差系統的傳遞函式 相干照明衍射受限系統的點擴散函式 衍射受限系統的相干傳遞函式 相干成像與非相干成像的比較 第三章 單元測試 第四章 部分相干理論 互相干函式 多色光場的解析信號表示 在準單色條件下的干涉 范西泰特-澤尼克定理 在準單色光的傳播和衍射 時間相干性 空間相干性 第四章 單元測試 第五章 光學全息 全息干涉計量 數字全息 同軸全息圖與離軸全息圖

基元全息圖 模壓全息圖 體積全息 菲涅爾全息圖 傅立葉變換全息圖 相位全息圖 波前的記錄與再現 平面全息圖的衍射效率 像全息圖 光學全息概述 彩虹全息圖 第五章單元測試 第六章 計算全息的理論基礎 計算全息的編碼方法 計算全息干涉圖 計算像面全息 相息圖 計算傅立葉變換全息 計算全息的套用 第七章 傅立葉變換透鏡 阿貝成像理論 空間濾波套用舉例 系統與濾波器 單元測試 第八章 匹配濾波與圖像識別 圖像相減 不變的圖樣識別光學方法 模糊圖像的復原 合成孔徑雷達 單元測試 第九章 白學光學信息處理技術 相干與非相干光學處理 相位調製假彩色編碼 基於幾何光學的非相干處理系統 基於衍射的非相干處理 單元測試

（註：課程大綱排版從左到右列）

第3-6次開課大綱

第一章 線性系統分析 幾個常用的非初等函式 δ函式 二維傅立葉變換 卷積和相關 傅立葉變換的基本性質和有關定理 線性系統分析 二維光場分析 第一單元測試 第二章 標量衍射理論 歷史引言 從矢量理論到標量理論 基爾霍夫衍射理論 衍射的角譜理論 菲涅爾衍射和夫琅禾費衍射系統分析 透鏡的傅立葉變換性質 菲涅耳衍射和夫琅和費衍射的線性系統分析 單元測試 第三章 光學成像系統的傳遞函式 相干照明衍射受限系統的點擴散函式 相干照明衍射受限系統的成像規律 衍射受限系統的相干傳遞函式 衍射受限非相干成像系統的傳遞函式 有相差系統的傳遞函式 相干成像與非相干成像的比較 第三章 單元測試 第四章 部分相干理論 多色光場的解析信號表示 互相干函式 時間相干性 空間相干性 在準單色條件下的干涉 在準單色光的傳播和衍射 范西泰特-澤尼克定理 第四章 單元測試 第五章 光學全息 光學全息概述 波前的記錄與再現 同軸全息圖與離軸全息圖 基元全息圖

菲涅爾全息圖 傅立葉變換全息圖 像全息圖 彩虹全息圖 相位全息圖 模壓全息圖 體積全息 平面全息圖的衍射效率 全息干涉計量 數字全息 第五章單元測試 第六章 計算全息的理論基礎 計算全息的編碼方法 計算傅立葉變換全息 計算像面全息 計算全息干涉圖 相息圖 計算全息的套用 第六章單元測驗 第七章 阿貝成像理論 系統與濾波器 空間濾波套用舉例 傅立葉變換透鏡 單元測試 第八章 圖像相減 匹配濾波與圖像識別 不變的圖樣識別光學方法 模糊圖像的復原 合成孔徑雷達 單元測試 第九章 相干與非相干光學處理 基於幾何光學的非相干處理系統 基於衍射的非相干處理 白學光學信息處理技術 相位調製假彩色編碼 單元測試

（註：課程大綱排版從左到右列）

課前預備

學習資料

書名	作者	ISBN	出版時間	出版社
《信息光學（第二版）》	蘇顯渝、李繼陶、曹益平、張啟燦	978-7-03-030737-8	2011年	科學出版社
《光學信息技術原理及套用》	陳家璧、蘇顯渝	978-7-04-028056-2	2009年	高等教育出版社
《傅立葉光學導論》	Joseph W. Goodman	7-121-02663-5	2006年	電子工業出版社

（註：表格內容參考資料）

授課目標

光信息處理課程重視學生的基礎課教學，旨在培養高素質、高質量的從事基礎性科學研究、教學的人才，培養從事各種套用型的、高新技術工作的理工科人才。

所獲榮譽

2020年，該課程被中華人民共和國教育部認定為首批國家級一流本科課程。

教師簡介

曹益平：四川大學電子信息學院二級教授，享受國務院政府津貼專家，省學術技術帶頭人。寶鋼優秀教師獎，十佳關愛學生教師獎，唐立新教學名師獎，校優秀教師獎獲得者，國家、省、校、院四級教指委委員，四川省精品公開視頻課程負責人。