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的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。
《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。常用数学函数卷积相关相关傅立叶变换傅立叶变换性质线性系统空间频率、空间频谱空间频率卷积相关傅立叶变换定理
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
二、考核知识点与考核目标
（一）（重点）
识记：角谱
理解：基尔霍夫衍射菲涅耳衍射夫朗和费衍射
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
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。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。
-泽尼克定理
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
（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；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
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；合成孔径雷达
第九章非相干光学处理
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
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 10 第二章标量波衍射理论基础 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 10 第三章光学成像系统的传递函数 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 10 第四章部分相干理论 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
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 10 第六章计算全息 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 6 第七章空间滤波 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
傅立叶变换透镜 6 第八章相干光学处理 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 6 第九章非相干光学处理 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 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．
（二）、名词解释题
相干时间
（三）、填空题
已知一个线性不变系统的单位脉冲响应为h(x,y)，当系统输入为f(x,y)时，系统输出的计算式为。
（四）、简答题
彩虹全息照相中使用狭缝的作用是什么？
（五）、计算题
波长为400nm、振幅为A、单色平面波的方向余弦为cosα=2/3，cosβ=1/3，cosν=2/3，试求它在xy平面上的复振幅分布表达式及空间频率。
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