信息光學(xué)試題及答案

信息光學(xué)試題及答案

單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.信息光學(xué)中，常用的線性系統(tǒng)是（）A.卷積系統(tǒng)B.乘法系統(tǒng)C.加法系統(tǒng)D.除法系統(tǒng)2.二維傅里葉變換的表達(dá)式為（）A.\(F(u,v)=\int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{\infty}f(x,y)e^{-j2\pi(ux+vy)}dxdy\)B.\(F(u,v)=\int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{\infty}f(x,y)e^{j2\pi(ux+vy)}dxdy\)C.\(F(u,v)=\int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{\infty}f(x,y)e^{-j2\pi(ux-vy)}dxdy\)D.\(F(u,v)=\int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{\infty}f(x,y)e^{j2\pi(ux-vy)}dxdy\)3.空間頻率的單位是（）A.米B.赫茲C.線對(duì)/毫米D.弧度4.全息術(shù)的發(fā)明人是（）A.伽柏B.勞埃德C.菲涅耳D.夫瑯禾費(fèi)5.菲涅耳衍射的條件是（）A.距離衍射屏較近B.距離衍射屏很遠(yuǎn)C.距離衍射屏適中D.沒有距離要求6.光學(xué)成像系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)反映了系統(tǒng)的（）A.放大率B.分辨率C.對(duì)比度D.像差7.相干照明下，成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（）A.點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的傅里葉變換B.點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的卷積C.點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的積分D.點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的微分8.非相干照明下，成像系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)是（）A.點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的傅里葉變換模的平方B.點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的傅里葉變換C.點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的卷積D.點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的積分9.信息光學(xué)中，常用的調(diào)制方式不包括（）A.振幅調(diào)制B.頻率調(diào)制C.相位調(diào)制D.功率調(diào)制10.下列關(guān)于光波的描述，錯(cuò)誤的是（）A.光波是電磁波B.光波具有波動(dòng)性和粒子性C.光波的傳播不需要介質(zhì)D.光波的頻率固定不變多項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.信息光學(xué)涉及的主要內(nèi)容有（）A.傅里葉變換B.光學(xué)成像系統(tǒng)C.全息術(shù)D.光通信2.二維傅里葉變換的性質(zhì)包括（）A.線性B.位移性C.旋轉(zhuǎn)性D.對(duì)稱性3.空間濾波可以實(shí)現(xiàn)（）A.圖像增強(qiáng)B.圖像去噪C.邊緣提取D.圖像壓縮4.全息術(shù)的特點(diǎn)有（）A.三維立體性B.可分割性C.再現(xiàn)像的多樣性D.高分辨率5.菲涅耳衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射的區(qū)別在于（）A.衍射距離不同B.光源和觀察屏與衍射屏的相對(duì)位置不同C.計(jì)算方法不同D.衍射圖案不同6.光學(xué)成像系統(tǒng)的像差包括（）A.球差B.色差C.像散D.場(chǎng)曲7.相干光照明和非相干光照明的區(qū)別在于（）A.光源的發(fā)光特性B.成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)形式C.圖像的對(duì)比度D.系統(tǒng)的分辨率8.常用的光學(xué)信息處理技術(shù)有（）A.聯(lián)合變換相關(guān)B.匹配濾波C.相襯成像D.彩虹全息9.光波的特性包括（）A.干涉B.衍射C.偏振D.折射10.信息光學(xué)在以下哪些領(lǐng)域有應(yīng)用（）A.醫(yī)學(xué)成像B.光學(xué)存儲(chǔ)C.遙感D.激光加工判斷題（每題2分，共10題）1.傅里葉變換可以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)。（）2.空間頻率越高，對(duì)應(yīng)的圖像細(xì)節(jié)越豐富。（）3.全息術(shù)只能記錄物體的振幅信息。（）4.菲涅耳衍射適用于遠(yuǎn)距離的衍射情況。（）5.光學(xué)成像系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)與系統(tǒng)的像差有關(guān)。（）6.相干照明下成像系統(tǒng)的分辨率高于非相干照明。（）7.光學(xué)傳遞函數(shù)反映了非相干成像系統(tǒng)對(duì)不同空間頻率信號(hào)的傳遞能力。（）8.相位調(diào)制可以改變光波的相位信息。（）9.光波在真空中的傳播速度是恒定的。（）10.信息光學(xué)主要研究的是可見光范圍內(nèi)的光學(xué)現(xiàn)象。（）簡答題（每題5分，共4題）1.簡述傅里葉變換在信息光學(xué)中的作用。答案：傅里葉變換將空間域的光場(chǎng)分布轉(zhuǎn)換到空間頻率域，能分析光場(chǎng)包含的頻率成分，用于空間濾波、圖像分析等，通過對(duì)頻譜處理實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)、去噪等信息處理功能。2.什么是全息術(shù)？答案：全息術(shù)是一種能記錄物體全部信息（振幅和相位）的技術(shù)。通過干涉記錄物體光波與參考光波干涉條紋，再用衍射原理重現(xiàn)物體光波，可得到物體的三維立體像。3.說明光學(xué)成像系統(tǒng)分辨率的影響因素。答案：受系統(tǒng)像差影響，如球差、色差等會(huì)使像模糊降低分辨率；照明方式有關(guān)，相干與非相干照明分辨率不同；還與光學(xué)系統(tǒng)的孔徑大小有關(guān)，孔徑大分辨率相對(duì)高。4.簡述空間濾波的基本原理。答案：利用透鏡的傅里葉變換特性，將圖像的光場(chǎng)分布變換到頻譜面，在頻譜面上放置濾波器對(duì)不同空間頻率成分進(jìn)行選擇、衰減或增強(qiáng)等操作，再經(jīng)逆傅里葉變換得到處理后的圖像。討論題（每題5分，共4題）1.討論信息光學(xué)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像中的應(yīng)用及發(fā)展前景。答案：在醫(yī)學(xué)成像中，如X光、CT、MRI等利用信息光學(xué)原理獲取人體內(nèi)部信息。未來有望提高成像分辨率、實(shí)現(xiàn)功能成像，與人工智能結(jié)合輔助診斷，拓展到更精準(zhǔn)的疾病檢測(cè)與治療領(lǐng)域。2.分析全息術(shù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面的優(yōu)勢(shì)與面臨的挑戰(zhàn)。答案：優(yōu)勢(shì)是存儲(chǔ)容量大、可實(shí)現(xiàn)三維存儲(chǔ)、具有高冗余性。挑戰(zhàn)在于記錄和再現(xiàn)設(shè)備復(fù)雜昂貴，對(duì)環(huán)境穩(wěn)定性要求高，存儲(chǔ)和讀取速度有待提升，以及全息材料性能需進(jìn)一步優(yōu)化。3.探討相干光照明和非相干光照明在光學(xué)成像系統(tǒng)中的特點(diǎn)及適用場(chǎng)景。答案：相干光照明分辨率高、對(duì)比度好，但易產(chǎn)生相干噪聲，適用于對(duì)分辨率要求高的精密測(cè)量等；非相干光照明圖像較均勻、無相干噪聲，適用于普通成像，如日常拍照等。4.談?wù)勑畔⒐鈱W(xué)與其他學(xué)科交叉融合可能產(chǎn)生的新方向。答案：與材料科學(xué)結(jié)合開發(fā)新型光學(xué)材料；和計(jì)算機(jī)科學(xué)融合實(shí)現(xiàn)高效的光學(xué)信息處理算法；與生物醫(yī)學(xué)交叉開展生物成像與光操控研究；和通信工程結(jié)合推動(dòng)高速光通信發(fā)展。答案單項(xiàng)選擇題1.A2.A3.C4.A5.A6.B7.A8.A9.D10.D多項(xiàng)選擇題1.ABCD