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大焦深新型光学成像技术研究

作　者: 惠彬
导　师: 刘新平；苗兴华
学　校: 中国科学院西安光学精密机械研究所
专　业: 光学
关键词: 离焦焦深位相掩膜板光学传递函数调制传递函数图像处理
分类号: O439
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 272次
引　用: 3次
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内容摘要

在大相对孔径的光学遥感器、电视摄像以及显微镜等许多实际应用中，扩大系统的焦深具有其深远的应用意义。对于普通光学系统，其焦深与光学系统的相对孔径平方成反比。为了增大焦深，通常的做法是缩小相对孔径，但这种做法有其缺点：会降低光学系统的光通量及调制传递函数MTF和系统分辨率，造成图像细节模糊。本文介绍了一种新方法，即大焦深成像新技术，该技术通过在光学系统光路中加入一个特殊设计的非球面掩膜板，对非相干波前进行编码使光学系统的MTF在一定范围内对离焦变化不敏感，在后期运用图像处理技术对位相掩膜板编码后的图像进行解码得到清晰图像。通过位相掩膜板编和数字图象处理技术解码这一完整的过程就构成了大焦深成像新技术，可保证光学系统在维持原有的集光能力及分辨率的同时扩大其焦深范围，使光学系统在较大离焦范围内有好的成像质量。在本文中，我们重点对该技术的原理进行了分析论证，推导了位相掩膜板的函数形式，并对普通成像系统和大焦深成像系统的成像过程进行详细分析予以比较。此外，我们还在理论基础上建立了仿真实验模型进行了计算机仿真实验，得到了与原理相吻合的较好的仿真实验结果。

全文目录

中文摘要  4-6
第一章绪论  6-9
第二章扩大光学系统焦深的方法比较  9-15
  第一节引言  9
  第二节利用STREHL比的空间滤波方法  9-10
  第三节变迹法  10-11
  第四节 OTF变换法  11-12
  第五节显微镜CT法  12-14
  第六节大焦深光学成像技术  14-15
第三章大焦深成像技术的理论分析及技术研究  15-36
  第一节引言  15
  第二节大焦深成像技术原理  15-17
  第三节光学传递函数  17-19
  第四节大焦深成像系统的MTF分析  19-24
    3．4．1 光学成像系统的MTF  20-21
    3．4．2 CCD成像器件的MTF  21-24
  第五节稳相法与模糊函数  24-28
    3．5．1 稳相法  24-25
    3．5．2 模糊函数（Ambiguity Function）与光学系统OTF（Optical Transfer Function）之间的关系  25-28
  第六节位相掩模板的设计分析  28-32
  第七节大焦深光学成像系统与普通光学成像系统比较  32-36
    3．7．1 光线比较  32-34
    3．7．2 普通光学系统与大焦深光学系统的MTF比较  34-36
第四章大焦深成像技术仿真实验及图像再现  36-62
  第一节仿真实验模型的建立  36-38
  第二节光学系统在图像处理中的合理近似  38-41
  第三节不同光照模式下光学系统PSF确定  41-42
  第四节建立成像相机模型  42-47
  第五节图像复原  47-52
    第五节噪声模型的建立  51-52
  第六节仿真实验结果  52-62
第五章总结  62-64
参考文献  64-67
致谢  67

大焦深新型光学成像技术研究

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