双振镜激光扫描的误差分析及校正方法

近年来,二维振镜激光扫描技术因其速度快、精度高、易于控制等特点,得到了越来越广泛的应用．但振镜扫描系统在扫描过程中,存在着固有扫描场的几何畸变,系统本身也存在着线性、非线性误差以及其他误差等,严重影响了振镜扫描系统在不同应用领域的扫描质量。从理论推导出发,较为详细地分析了物镜前扫描和物镜后扫描两种方式存在的几何畸变以及...     

电子束曝光机用单标记进行误差检测及修正

要对电子束扫描场畸变进行修正,首先要进行扫描场畸变的测量。我们采用单标记进行电子束扫描场畸变测量,有其独特的优点。本文介绍了我们的检测方法和通过曝版所观察到的修正效果。     

激光转镜扫描系统中自由曲面f-物镜的设计

为了满足扫描系统高分辨率、大工作面、小型化的需要,设计了一款具有衍射受限聚焦能力的超广角f-物镜。在此基础上,针对五面转镜引起f-物镜入瞳偏移从而导致系统分辨率降低、线性畸变增大的问题进行了分析,计算得到光瞳偏移量与扫描转角存在非对称分布的非线性关系。采用在系统中引入含有奇次高阶项自由曲面校正光瞳漂移的方法,在ZEMAX软件中利用多重结构对f-转镜扫描系统建模优化设计,并给出了设计实例。该物镜采用远摄型结构,有效减小了扫描系统总体长度及透镜尺寸。结果表明,经优化校正后,f-物镜性能得到显著改善,在其扫描角度115范围内,线性畸变小于0.5%,60%以上能量集中在半径30m圆内。该f-扫描系统具有结构紧凑、分辨率高、线性畸变小等优点,有良好的适用性。     

一种红外成像系统的畸变测试方法

红外成像系统图像畸变控制的良好与否对其能否在应用平台上发挥应有作用极为关键，因此在实验室内对红外成像系统的图像畸变进行测试、分析是极其必要的，本文提出了一种结合质心亚像素识别和精密测角的局部畸变测试方法，读取点靶在各个局部视场的质心变化并进一步计算即可得到畸变。采用该方法可以较好地解决点列质心法测试大视场系统操作性不高以及局部畸变法定位不够精确的问题，采用本方法对某型号红外成像系统进行了局部畸变测试，取得了与理论较为相符的测试结果，其相对畸变测试误差不超过0.02%，可以很好地满足红外成像系统的畸变测试需求，并对成像系统性能进行评估，有效反馈图像畸变对红外成像系统探测能力的影响。     

二维光束扫描镜的非线性失真

本文通过坐标变换导出了一种二维光束扫描系统的光束矢量表达式，利用该表达式对扫描光栅的非线性畸变作了讨论，指出，这种畸变只在第一反射镜（本文中的Ａ镜）的扫描方向上发生。而畸变的程度则与第二反射镜（Ｂ镜）的偏转角有关。     

MEMS振镜扫描共聚焦图像畸变机理分析及校正

在皮肤反射式共聚焦显微成像过程中，针对MEMS振镜二维扫描引起的共聚焦图像畸变，开展了光束偏转理论分析，得出了投影面扫描图像的具体形状表征，理论畸变图像与真实畸变图像一致，明确了畸变机理，提出一种有效的畸变校正算法，实现对图像二维畸变的校正。首先记录原始光栅畸变图像，然后基于Hessian矩阵提取光栅中心线，拾取特征点并设置基准参考线，通过基于最小二乘法的7次多项式插值法标定二维方向像素畸变校正量，采用加权平均法填补间隙像素灰度值，最终实现图像畸变校正。利用网格畸变测试靶实验得出7次多项式插值后的校正决定系数最高、均方根误差值最低，整幅512行图像在7次多项式插值后最优行数占379行，比例为74%，通过残差分析，二维方向上残差最大为4个像素，最小为0个像素，平均为1.15个像素，校正结果较为精确。皮肤在体实时成像实验显示，图像畸变校正后组织结构特征更加真实准确，表明这种校正算法有效可行，有助于皮肤疾病的准确诊断。     

基于衍射理论的畸变分析与应用

为了研究怎样用衍射理论分析处理畸变，从基于点源圆孔衍射的成像原理出发，经过适当推理得到高斯像面上仅有畸变像点的光强分布解析计算式，分析了高斯像面上畸变产生的衍射机理，探讨了畸变效应及其应用，模拟实验表明这一理论和方法是可行的，有助于为光学工程开辟一条新的途径和促进像差衍射理论的发展。     

双振镜扫描几何失真的硬件校正

通过分析双振镜-2维扫描光学系统的成像原理,导出此扫描系统几何失真公式。根据失真公式设计电子线路,对失真进行校正,从而获得校正后的完善图形。这一校正技术在激光标记系统中得到应用。     

激光扫描系统的分析

本文分析高斯光束经扫描系统的参数关系、扫描透镜的畸变特性和机械偏转器的性能,以解决系统的设计问题。     

一种扫描图像几何畸变的数字校正方法

由于胶订书籍不能完全平铺于扫描仪的玻璃板上，从而使得扫描图像产生非线性几何畸变，为此，提出一种对此类畸变图像进行横向畸变数字校正的方法，并详细介绍了实现该数字校正的算法。实验结果表明，此算法能够大大减小横边误差，使畸变图像得到很好的复原。     

45°旋转扫描镜多元并扫的图像畸变及软件校正

在45°镜扫描轨迹的基础上，对海洋一号卫星水色扫描仪上各波段的扫描特征进行了分析。阐述了45°镜扫描图像的主要畸变特征，并初步试验了通过软件校正像旋畸变的方案。     

电子束曝光机扫描场非正交性畸变校正

本文介绍了我校研制的矢量扫描电子束曝光机中，扫描场非正交性畸变的校正情况，该机器的偏转系统为内透镜双磁偏转方式。     

AOD激光扫描加工图形算法及控制模型的研究

AOD激光加工物镜平场扫描系统中，输出平面笛卡儿坐标系与AOD驱动器坐标系之间存在着非线性映射关系，使扫描加工图形产生图形加工畸变。基于数学矩阵、矩阵光学和光学折射定律等理论对AOD激光扫描加工图形算法进行了推导计算，在此基础上建立了DEA控制模型。通过实验验证有效地校正了图形畸变，显著提高了激光扫描加工系统精度，图形畸变误差较以前减小。     

光纤激光共焦扫描显微镜平面扫描畸变校正之分析

着重探讨光纤激光共焦扫描显微镜(FOCSM)中校正平面扫描畸变的比较器模块，并详细对比分析采用数字比较器和模拟比较器的利弊，探讨硬件校正日奇变的方案，并最终设计出以CPLD为核心，构成带有静态图像采集功能和平面扫描畸变校正功能的高速扫描控制系统。     

激光打标中振镜几何畸变误差多项式拟合校正

为了消除激光打标系统中由2维振镜物镜前扫描引起的打标点几何畸变误差,分析误差产生的原因,在振镜扫描角度(,)理想计算公式的基础上,采用最小二乘曲线拟合的方法,得到用打标点坐标(x,y)表示的补偿(,)误差的拟合多项式,从而对激光打标点的畸变误差进行了校正。通过校正,可以将激光打标点的最大几何畸变误差由3.2mm降至20m以内,且计算量小、速度快。结果表明,该误差校正算法可以满足高速、高精度激光打标的需要;同时可通过改变物镜焦距计算出新的补偿公式,以应用于不同参量的激光打标系统。     

一种基于同心圆环的图像畸变校正方法

分析了光学成像系统中畸变校正的原理，采用了新的确定畸变中心的方法——同心圆环法；通过选取对应关系，采用多项式拟合技术，确定了该光学系统畸变的非线性变换的明确表达式，进而编程实现了畸变图像的空间变换和灰度变换，得到了校正后的图像，实现了畸变校正．     

转镜扫描的非线性研究

从光学基本原理出发，得到了四面柱体转镜扫描的非线性解析解，并进行了数值计算，从而给出了四面柱体转镜扫描的非线性曲线。在理论分析的基础上，设计了一种单片双面镜二维扫描系统。利用该系统能有效地克服多面柱体转镜一摆镜二维扫描系统的非线性特性，给后续的计算机实时图像处理工作带来了方便。     

畸变的衍射机理及其计算与校正研究

从基于点源圆孔衍射的成像原理出发得到了仅有畸变像点的光场分布的计算式,分析探讨了畸变的衍射机理及其计算与特征以及校正方法,模拟实验表明了这一理论和方法的可行性,有助于光学设计中对畸变进行像差平衡与校正和光学加工中对畸变的检测与修正以及数码成像系统中对畸变做电子校正等。     

Study on calculation & correction of distortion's diffraction mechanism

从基于点源圆孔衍射的成像原理出发得到了仅有畸变像点的光场分布的计算式,分析探讨了畸变的衍射机理及其计算与特征以及校正方法,模拟实验表明了这一理论和方法的可行性,有助于光学设计中对畸变进行像差平衡与校正和光学加工中对畸变的检测与修正以及数码成像系统中对畸变做电子校正等.     

超大幅宽低畸变成像系统设计与分析

针对光机扫描式超大幅宽对地观测面临的地面成像畸变导致的分辨率随扫描视场增大而急剧降低的问题,提出了一种变焦距摆扫配合可调狭缝光阑成像的方法,推导了其在超大幅宽成像过程中需满足的变焦扫描与光阑控制关系式.理论分析表明:当系统光轴倾斜角度和狭缝大小与瞬时焦距满足对应关系时,可有效消除地面成像畸变,解决边缘分辨率急剧降低的问题,实现大幅宽扫描成像过程中地面分辨率始终与星下点分辨率保持一致.此外,设计了一套变焦摆扫成像系统,分析证明了该方法具有较大可行性,这对未来超大幅宽、高分辨率对地成像观测具有重要指导意义.