חיפוש חדש  חזור
מידע אישי לתלמיד

שנה"ל תש"ף

  מערכות הדמייה ועיבוד אופטי של נתונים
  Imaging Systems and Optical Signal Processing  
0512-4603-02
הנדסה | תואר ראשון - חשמל ואלקטרוניקה
סמ'  א'1100-1200106 הנדסת תוכנהתרגיל מר אלמאלם שי אברהם
סילבוס מקוצר
שעות:             4 ש"ס
משקל:            3.5
דרישות קדם:   מבוא לאופטיקה מודרנית
יסודות תורת העקיפה הסקלרית; מערכות לינאריות דו מימדיות והתמרת פורייה; עקיפת פרנל ופראונהופר, סריגים; אנליזת מערכות אופטיות קוהרנטיות; אנליזת מערכות הדמיה אופטיות קוהרנטיות ולא קוהרנטיות; עיבוד אופטי אנלוגי (שיפור תמונות, פיענוח צורות שחזור, מסננות); הולוגרפיה, אלמנטים אופטיים מחושבי מחשב CGH; מערכי גלאים ורכישת תמונות בסביבה רועשת; שימושים נוספים- מערכות הדמיה משופרות, סופר-רזולוציה; אופטיקה זמנית; כלי תכנון ואנליזה נוספים – התמרות, חשבון אופרטורים.  
Course description
1. Fundamentals of physical and geometrical optics. Maxwell and wave equations. Monochromatic light, rays and wavefronts, polarization, coherence.
2. Coherent light beams, thin amplitude and phase optical elements. Thin paraxial lens.
3. Free space light propagation as linear system. Helmholtz and parabolic equations. Angular spectrum. Two-dimensional Fourier transform and convolution..
4. Kirchhoff scalar diffraction integral, Fresnel and Fraunhofer diffraction, far field, diffraction gratings.
5. Coherent optical signal processing. Analogue 2D Fourier transforming property of thin lenses, 1-f , 2-f and 4-f optical modules. Optical spatial filtering, spatial invariance, differentiation filters, image addition and subtraction, phase contrast, image enhancement.
6. Optical correlator, matched filters and pattern recognition.
7. Holography, digital holography, computer generated holograms (CGH). spatial filters
8. Synthesis of optical spatial filters. Spatial light modulators (SLM) and dynamic optical elements.
9. Imaging property of a paraxial thin lens. Aberrations, transmittance, pupil function and point spread function (PSF). Paraxial analysis of an optical imaging systems in coherent, partially coherent and non-coherent light.
10. Resolution and contrast of coherent and non-coherent imaging systems. Modulation transfer function (MTF) of an imaging optical system.
11. Review of principles and applications.
תרגילים
1. Light model, polarization and coherence.
2. Light beams.
3. Thin optical elements.
4. Two-dimensional Fourier transform and angular spectrum.
5. Kirchoff and Fresnel diffraction integral.
6. Fraunhofer diffraction and diffraction gratings.
7. Optical image processing.
8. Holography.
9. Imaging with thin lenses.


סילבוס מפורט

הנדסה | תואר ראשון - חשמל ואלקטרוניקה
0512-4603-02 מערכות הדמייה ועיבוד אופטי של נתונים
Imaging Systems and Optical Signal Processing
שנה"ל תש"ף | סמ'  א' | מר אלמאלם שי אברהם

סילבוס מפורט/דף מידע

שם הקורס:  עבוד אופטי של נתונים ומערכות הדמייה, Imaging systems and optical signal processing.

מורה: פרופ' דוד מנדלוביץ', 0545614101, mend@eng.tau.ac.il

עוזר הוראה: עמרי ברלב, 0544425667, Omribarlev@gmail.com  

תואר ראשון ושני: סמסטר חורף, שעות:  4 ש"ס, משקל: 3.5.

דרישות קדם: אופטיקה קלאסית (0512-4660).

אופן הלימוד: 3 שעות הרצאה ושעת תרגול.

 

תכנית הוראה:

נושא

שבוע

רקע לקשר בין הדמיה לעבוד אות אופטי, ההסטוריה של תורת העקיפה, משוואת העקיפה, עקרון הויגנס-פרנל, נוסחת הלמהולץ - קירכהוף, פונקצית תמסורת של מערכת אופטית

1

חזרה על התמרת פוריה: דגש לדו מימדי, התמרת בסל - פוריה, הגדרת פונקצית דלתה, תכונות של התמרת פוריה, התמרת פוריה בקואורדינטות פולריות

2

אופטיקת פוריה: הספקטרום הזויתי, התקדמות במרחב החופשי, משפט הדגימה הדו מימדי, קיבולת מידע של תמונה. קירובים שלאינטגרל העקיפה: קרוב פרנל, קרוב פרנהופר

3

אופטיקת פוריה דוגמאות: מפתח מלבני, מפתח עגול, סריג סינוסי אמפליטודה ופאזה, סריג ריבועי, חישוב דפרקציית פרנל, הדמיית טלבוט, עדשה

4

התמרת פוריה מבוססת עדשה, הדמייה במערכת הארה מונוכרומטית, אנליזה של מערכות קוהרנטיות בעזרת אופרטורים, מבוא למערכות הדמייה, אור קוהרנטי ואור לא קוהרנטי

5

מערכות הדמייה: תגובת התדר במערכת הדמייה קוהרנטית ולא קוהרנטית, CTF, OTF, MTF, אברציות והשפעתן על תגובת התדר, מפתח מנחית, השוואה בין מערכת הדמייה קוהרנטית ללא קוהרנטית, הבחנה בין נקודות

6

רזולוציה וסופר רזולוציה: SW Product, מידע מוקדם והשימוש בו להגדלת הרזולוציה, דוגמאות, עומק מוקד ועומק שדה, רזולוציה תלת מימדית

7

עיצוב חזית גל: פילם, מאפנן אור מרחבי, Deformable Mirror SLM, Multiple Quantum Well SLM, מאפנן אקוסטו אופטי, רכיבים מבוססים אופטיקה דיפרקטיבית

8

עיבוד נתונים אופטי I: תחילת התחום, מערכות עיבוד קוהרנטיות ולא קוהרנטיות, קונבולוציה ללא תנועה, מערכת עיבוד אות אנאמורפית, מערכות Van Der Lugt ו- Join Transform Correlator

9

עיבוד נתונים אופטי II: מסננת מתואמת, קורלטור מלין, פיתוח להרמוניות סיבוביות, SDF לזיהוי ושיחזור תמונה, עיבוד נתונים בעזרת תא אקוסטו אופטי

10

הולוגרפיה I: יסודות ההולוגרפיה, הולוגרמת גבור, הולוגרמת Leith & Upatnieks, הולוגרפיה תלת מימדית, עדשה הולוגרפית, הולוגרמת קשת בענן

11

הולוגרפיה II: הולוגרמה ממוחשבת, שיטת עקיפת פאזה, קינופורם והולוגרמת פאזה, הולוגרמה באור לא קוהרנטי מרחבית, התמרת פוריה באור לא קוהרנטי, שימושים להולוגרפיה

12

נושאים נוספים (אם ישאר זמן): עיבוד אות זמני אופטי - עיבוד אופטי בעולם התקשורת, רקע בסיבים אופטיים, סיבי בראג לעיבוד אות, עיצוב ועיבוד פולס אולטרא קצר, מפצה דיספרסיה, הולוגרפיה ספקטרלית

13

נושאים נוספים (אם ישאר זמן): אופטיקה סטטיסטית - סוגי קוהרנטיות, Power Spectral Density, משפט Wiener Khinchin, עוצמה הדדית, אור קוהרנטי חלקית, מקורות אור לא נקודתיים, מעבר אור קוהרנטי חלקית במערכת אופטית, תאורית Van Cittert Zernike

14

 

דרישות הקורס: חובה להגיש  10 תרגילי בית ו 3 תרגילי MATLAB.

הרכב הציון: 80% מבחן סופי, 20% תרגילי בית.

 

ספרי קורס:

  1. רשימות המרצה באתר הקורס
  2. J. W. Goodman, "Introduction to Fourier Optics," 3rd edition, Robert and Company Publishes, 2005.
  3. B. E. A. Saleh and M. C. Teich, "Fundamentals of Photonics," Wiley Interscience, 2007.
  4. M. Born and E. Wolf, "Principles of Optics," 7th edition, Cambridge University Press, 1999.

 

 

Course name: Imaging systems and optical signal processing.

Course number: 0512-4603 

Instructor: Prof. Mendlovic David,  ,0545614101mend@eng.tau.ac.il.

Teaching assistant: Omri Barlev, 0544425667, omribarlev@Gmail.com

B.Sc. and M.Sc.: sem. 1 , 4 weekly hours, weight: 3.5.

Prerequisites: classical optics (0512-4660).

Lectures: 1 session/week, 3 hours. Recitations: 1 session/week, 1 hour.

 

Curriculum:

#

Subject

1

Fundamentals of physical and geometrical optics. Maxwell and wave equations. Monochromatic light, rays and wavefronts, polarization, coherence.

2

Coherent light beams, thin amplitude and phase optical elements. Thin paraxial lens.

3

Free space light propagation as linear system. Helmholtz and parabolic equations. Angular spectrum. Two-dimensional Fourier transform and convolution.

4

Kirchhoff scalar diffraction integral, Fresnel and Fraunhofer diffraction, far field, diffraction gratings.

5

Coherent optical signal processing. Analogue 2D Fourier transforming property of thin lenses, 1-f, 2-f and 4-f optical modules. Optical spatial filtering, spatial invariance, differentiation filters, image addition and subtraction, phase contrast, image enhancement.

6

Optical correlator, matched filters and pattern recognition.

7

Holography, digital holography, computer generated holograms (CGH). spatial filters

8

Synthesis of optical spatial filters. Spatial light modulators (SLM) and dynamic optical elements.

9

Imaging property of a paraxial thin lens. Aberrations, transmittance, pupil function and point spread function (PSF). Paraxial analysis of an optical imaging systems in coherent, partially coherent and non-coherent light.

10

Resolution and contrast of coherent and non-coherent imaging systems. Modulation transfer function (MTF) of an imaging optical system.

11

Review of principles and applications.

 

Requirements: 10 home assignments, and 3 MATLAB exercises.  

Grading: homework 20%, final exam 80%.

 

Books:

  1. Lecture notes.
  2. J. W. Goodman, "Introduction to Fourier Optics," 3rd edition, Robert and Company Publishes, 2005.
  3. B. E. A. Saleh and M. C. Teich, "Fundamentals of Photonics," Wiley Interscience, 2007.
  4. M. Born and E. Wolf, "Principles of Optics," 7th edition, Cambridge University Press, 1999.

 

להצהרת הנגישות


אוניברסיטת ת