信息光学考试大纲

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1、1湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：信息光学 课程代码：7076第一部分 课程性质与目标一、课程性质与特点信息光学是应用光学、计算机和信息科学相 结合而发展起来的一 门新的光学学科，是信息科学的重要组成部分，也是 现代光学的核心。本课程主要从两个方面介绍信息光学的基本内容：一是信息光学的基础理论，包括线性系统理论、标量衍射理论、传递函数理论等；二是信息光学的主要 应用，包括光学全息、 计算全息、空间滤波、光学相干和非相干处理等。 二、课程目标与基本要求通过本课程的教学，使学生了解和掌握光信息科学的基本理 论及基本技术，了解光信息科学的实际应用，培养学生理 论联系实际，开拓学生理 论用于 实践

2、的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。三、与本专业其他课程的关系信息光学是光机电一体化工程专业的一门专业课，其先修课程主要包括普通物理、高等数学、傅立叶变换、光学等课程。第二部分 考核内容与考核目标第一章 线性系统分析一、学习目的与要求本章基本内容为：常用数学函数，卷 积与相关，傅立叶 变换 性质及定理，线性系统分析，二维光波场分析。本章是本课程的基础，要求学生在解决光学 问题中能熟练 运用其性质和定理， 线性系统与光学系统的关联，加深对空 间频率、空 间频谱概念的理解。二、考核知识点与考核目标（一）（重点）识记：常用数学函数；卷积；互相关、自相关；傅立叶 变换；线 性系统；线性平移不

3、变系统理解：傅立叶变换性质；线性系统分析；空间频率、空 间频谱 ；应用：单色平面波空间频率的计算（二）（次重点）识记：卷积、相关的性质；理解：傅立叶变换基本定理第二章 标量衍射理论一、学习目的与要求本章基本内容为：基尔霍夫积分定理；基尔霍夫衍射公式；菲涅耳衍射和夫朗和费衍射；透镜的傅立叶变换特性。本章是教学的重点，是信息光学的基础，要求学生掌握 标量波衍射理 论，侧重利用菲涅耳衍射与卷积、夫朗和费衍射与傅立叶 变换关系解决问题 ；掌握光波通过透镜的相位分布，透镜的傅立叶变换特性及孔径对透镜实现傅立叶变换的影响。二、考核知识点与考核目标（一）（重点）2识记：角谱理解： 基尔霍夫衍射理论；菲涅耳衍

4、射；夫朗和费衍射；透镜的相位变换作用；透镜的傅立叶变换特性（二）（次重点）理解：衍射的角谱理论；泰伯效应第三章 光学成像系统的传递函数一、学习目的与要求本章基本内容为：衍射受限系统的点扩展函数；衍射受限系统的成像规律；相干传递函数；光学传递函数；有像差系统的传递函数；相干与非相干成像系统的比较。本章是信息光学的基础，要求学生清楚衍射受限系 统的点 扩展函数、物像 规律、传递函数的物理意义及传递函数的计算。二、考核知识点与考核目标（一）（重点）识记：点扩展函数；衍射受限系统；相干传递函数；光学传递函数理解： 透镜的点扩展函数；衍射受限系统的点扩展函数；衍射受限系统的相干传递函数（CTF ）；非相

5、干成像系统的光学传递函数（OTF ）；衍射受限的 OTF及其性质； OTF 与 CTF 的关系应用：传递函数的计算（二）（次重点）识记：分辨率；瑞利判据理解：相干与非相干成像系统的比较；相干线扩散函数和边缘扩散函数；非相干线扩散函数和边缘扩散函数；有像差系统的传递函数；第四章 部分相干理论一、学习目的与要求本章基本内容为：光波场的数学描述，相干性的基本概念，互相干函数，时间相干，空间相干，互相干的传播，范西特- 泽尼克定理。通过本章的教学，要求学生掌握基本概念和基本定理，加深对互相干的传播的理解。二、考核知识点与考核目标（一）（重点）识记：干涉条纹可见度；相干时间理解：光波场的数学描述；互相干

6、函数及意义；时间相干性；空间相干性（二）（次重点）识记：相干面积理解：互相干的传播；范西特-泽尼克定理第五章 光学全息一、学习目的与要求本章基本内容为：光学全息术基本原理；同轴全息和离轴全息；基元全息图；菲涅尔全息图；傅立叶变换全息图；平面全息图；体积全息图；全息记录材料与系统。本章是信息光学的基础，重点是全息 术基本原理、傅立叶 变换 全息，要求学生掌握基本原理、实现各种全息图的方法及其特点。二、考核知识点与考核目标3（一）（重点）识记：全息图的基本类型理解：光学全息术基本原理；同轴全息和离轴全息；傅立叶变换全息图 应用： （二）（次重点）理解：基元全息图；菲涅尔全息图；像全息图；彩虹全息；

7、全息干涉计量（三）（一般）理解：模压全息图；相位全息图；体积全息；平面全息图的衍射效率第六章 计算全息一、学习目的与要求本章基本内容为：计算全息的基本理论；计算全息的编码方法；计算傅立叶变换全息；计算像面全息。本章重点是计算全息的基本理论，计算全息编码；要求学生掌握基本原理及基本方法。二、考核知识点与考核目标（一）（重点）识记：计算全息的分类 ；计算全息的制作步骤理解：计算全息的基本理论；计算全息的编码方法（二）（次重点）理解：计算傅立叶变换全息；计算像面全息第七章 空间滤波一、学习目的与要求本章基本内容为：空间滤波频谱分析；空间滤波的基本原理；空间滤波系统与滤波器；空间滤波应用；傅立叶变换透

8、镜。本章是教学的重点，要求学生掌握空间滤波的基本原理、 滤 波系统的特点及应用。二、考核知识点与考核目标（一）（重点）识记： 空间滤波的分类理解：阿贝成像理论；波特实验及结论；空间滤波器的傅立叶分析（二）（次重点）理解：空间滤波应用第八章 相干光学处理一、学习目的与要求本章基本内容为：图像相减；图像识别；非线性处理；模糊图像的复原；合成孔径雷达。本章是信息光学的基础，重点如何 实现光学信息处理，要求学生掌握其原理和几种典型相干光学处理方法。二、考核知识点与考核目标（一）（重点）识记：相干光学处理方法分类理解：图像相减；匹配滤波与图像识别（二）（次重点）理解：非线性处理；模糊图像的复原；合成孔径

9、雷达4第九章 非相干光学处理一、学习目的与要求本章基本内容为：相干与非相干处理；非相干处理系统；非相干频率综合；白光光学处理技术。本章要求学生掌握非相干光学处理系统及特点和几种典型处理方法。二、考核知识点与考核目标（一）（重点）理解：相干与非相干处理比较；非相干处理系统 （二）（次重点）理解：非相干频率综合；白光光学处理技术第三部分 有关说明与实施要求一、考核的能力层次表述本大纲在考核目标中，按照 “识记”、“ 理解”、“ 应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求，各能力层 次为递进等级关系，后者必 须 建立在前者的基础上，其含义是：识记：能知道有关名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表

10、达，是低层次的要求。理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。 二、教材1、指定教材信息光学苏显渝，李继陶，科学出版社，20032、参考教材光信息科学技术原理及应用陈家壁 ，高等教育出版社，2002光信息科学与技术应用，郑 光昭， 电子工业出版社，2002近代光学信息处理 宋菲君， S.Jutamulia,北京大学出版社，1998三、自学方法指导1、在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲

11、中有关这 一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在 阅读教材 时做到心中有数，有的放矢。2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须彻底弄清，对基本方法必 须牢固掌握。3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认识、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。4、完成书后作业和适当的辅导练习 是了理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要 环节，在做 练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程

12、中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系 实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻5辑性，针对问题围绕相关知识 点进行层次（步骤）分明的论 述或推导，明确各 层次（步骤）间的逻辑关系。四、对社会助学的要求1、应熟知考试大纲对课程提出的 总要求和各章的知识点。2、应掌握各知识点要求达到的能力 层次，并深刻理解各知识点的考核目标。3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“ 认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有 问即答，要 积极启

13、发引导。6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导学生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出 问题，分析 问题，做出判断，解决问题。7、要使考生了解试题的难易与能力 层次的高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。8.助学学时：本课程共 4 学分，建 议总学时 72 学时，其中助学课时分配如下：章 次 内 容 学时第一章 线性系统分析1. 常用数学函数2. 卷积与相关3. 傅立叶变换性质及定理4. 线性系统分析5. 二维光波场分析10第二章 标量波衍射理论基础1. 基尔霍夫积分定理2. 基尔霍夫衍射公式3. 菲涅耳衍射和夫朗和费衍射4. 透镜的傅立叶变换特性

14、10第三章 光学成像系统的传递函数1. 衍射受限系统的点扩展函数2. 衍射受限系统的成像规律3. 相干传递函数4. 光学传递函数5. 有像差系统的传递函数6. 相干与非相干成像系统的比较10第四章 部分相干理论1. 光波场的数学描述2. 相干性的基本概念3. 互相干函数4. 时间相干5. 空间相干6. 互相干的传播7. 范西特-泽尼克定理86第五章 光学全息1. 光学全息术基本原理2. 同轴全息和离轴全息3. 基元全息图4. 菲涅尔全息图5. 傅立叶变换全息图6. 平面全息图7. 体积全息图10第六章 计算全息1. 计算全息的基本理论2. 计算全息的编码方法3. 计算傅立叶变换全息4. 计算像

15、面全息6第七章 空间滤波1. 空间滤波频谱分析2. 空间滤波的基本原理3. 空间滤波系统与滤波器4. 空间滤波应用5. 傅立叶变换透镜6第八章 相干光学处理1. 图像相减2. 图像识别3. 非线性处理4. 模糊图像的复原5. 合成孔径雷达6第九章 非相干光学处理1. 相干与非相干处理2. 非相干处理系统3. 非相干频率综合4. 白光光学处理技术6合 计 72五、关于命题考试的若干规定1. 本大纲各章节所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。2.试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 30%、“理解” 为 20%、“应用”为50%。3. 试题难易程度合理：易、 较易、 较难、难比例为 2：3：3：2。4. 每份试卷中，各类考核点所占比例 约为：重点占 65，次重点占 25，一般占 10。5.试题类型一般分为：单项选择题、名 词解释题、填空题、简答题、计算题。6. 考试采用笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制 评分，60 分合格。六、题型示例（样题）（一）、 单项选择题一个平面光波的复指数表达式为 则其复振幅是指A B C D