光学信息传输与应用中的调制技术

对于图像的不同区域分别用取向不同（θ角不同）的光栅预先进行调制，经多次曝光和显影、定影等处理后制成透明胶片，并将其放入信息处理系统（如4f系统）中的输入面，用白光照明，则在其频谱面上，不同方位的频谱均呈彩虹颜色。如果在频谱面上开一些小孔，则在不同的方位角上，小孔可选取不同颜色的谱，最后在处理系统的输出面上便得到所需要的彩色图像。由于这种方法是利用不同方位的光栅（彼此转动了θ角）对图像进行调制，因此称其为θ调制技术。又因为它将图像中不同方位的空间物体编上不同的颜色，故也称为空间假彩色编码。具体过程如下。

（1）被调制物的制备

物的样品如图8.4.4（a）所示，若要使其中花、叶和背景3个区域呈现3种不同的颜色，可在一张胶片上做3次曝光，每次只曝光其中一个区域（其他区域被挡住），并在其上覆盖某取向的朗奇光栅，3次曝光分别取3个不同的取向，如图8.4.4（a）中线条所示。将这样获得的调制片经显影、定影处理后，置于4f系统输入平面P1，用白色平行光照明。

（2）空间滤波

由于物被不同取向的光栅所调制，所以在频谱面P2上得到的将是取向不同的带状谱（均与其光栅栅线垂直），物的3个不同区域的信息分布在3个不同的方向上，互不干扰，这就为空间滤波创造了方便条件；又由于采用白光照明，所以各级频谱呈现出色散的彩带，由中心向外按波长从短到长的顺序排列，这就使赋予图像以特定的不同色彩成为可能。选用一个带通滤波器，实际上是一个被穿了孔的光屏，如图8.4.4（b）所示（图中只画出了±1级谱）。如果带孔的光屏挡去水平方向的频谱点，则背景的图像消失。同样，如果挡去某一方向的频谱点，则对应的那部分图像就会消失。因此，在代表花、叶和背景信息的右斜、左斜和水平方向的频谱带上分别在红色、绿色和黄色位置打孔，使这3种颜色的谱通过，其余颜色的谱均被挡住，则在系统的输出面上就会得到红花、绿叶和黄色背景效果的彩色图像。有时为增强光通量，往往在二级、三级谱的位置上也打孔。为避免因色区形状与孔的形状不匹配而引起频谱混叠的现象，可在孔上放置相应的滤色片，以提高色纯度。若改变滤波小孔的位置，可变换出各种不同颜色的搭配。(www.xing528.com)

图8.4.4　θ调制示意图

可见，θ调制技术用于假彩色编码，是通过θ调制处理手段将白光中所包含的色彩“提取”出来，再“赋予”图像而实现的。有时还可利用空间频率的选取使图像得到彩色镶边。例如，将一正交光栅调制的图像置于系统输入面，用白光平行光照明，在频谱面上放置选择型滤波器，如果允许绿色部分的低频和红色部分的高频通过，则可使绿色图像镶上红色的边。如果选择别的色彩，也可得到其他的颜色搭配。