Noise in off-axis type holograms including reconstruction and CCD camera parameters

Phase and amplitude images as contained in digital holograms are commonly extracted via a process called “reconstruction”. Expressions for the expected noise in these images have been given in the past by several authors; however, the effect of the actual reconstruction process has not been fully appreciated. By starting with the Quantum Mechanical intensity distribution of the off-axis type interference pattern, then building the digital hologram on an electron-by-electron base while simultaneously reconstructing the phase/amplitude images and evaluating their noise levels, an expression is derived that consistently describes the noise in simulated and experimental phase/amplitude images and contains the reconstruction parameters. Because of the necessity to discretize the intensity distribution function, the digitization effects of an ideal CCD camera had to be included. Subsequently, this allowed a comparison between real and simulated holograms which then led to a comparison between the performance of an “ideal” CCD camera versus a real device. It was concluded that significant improvement of the phase and amplitude noise may be obtained if CCD cameras were optimized for digitizing intensity distributions at low sampling rates.     

一种新型液晶透镜的光学成像特性研究

在前人的单圆孔电极液晶透镜的基础上进行了改进,使用聚酰亚胺取代玻璃作为绝缘层,得到了通光孔径为2mm、工作电压最低为1.1V_(rms)的新型液晶透镜.结合几何光学和液晶理论提出了不同于前人解释液晶透镜原理的模型,推导出该液晶透镜的焦距公式以及相位延迟公式.在1.1～20V_(rms)电压范围下测试,得到与公式计算值基本一致的该液晶透镜的焦距范围20～480mm.重点研究了该液晶透镜的调制传递函数(MTF),发现该液晶透镜的光学成像能力与控制电压成正比关系,随着电压的增大该液晶透镜的成像性能逐渐增强.     

GRIN透镜对SDOCT系统中成像质量的影响分析

搭建基于光谱光学相干层析术(SDOCT,spectral domain optical coherence tomography)的内窥成像系统,分析SDOCT的理论分辨率和探测深度。根据近轴子午光线方程,利用矩阵法分析自聚焦GRIN(gradient index)透镜成像原理,设计适用于SDOCT扫描探头的GRIN透镜,聚焦距离为10mm,透镜长度为5.31mm,直径为1.8mm。通过光学传递函数(MTF)对比GRIN透镜和传统球面透镜对成像质量的影响。利用内窥成像系统对洋葱内外表皮样品进行成像,获得3.2mm×0.7mm的层析图像。实验结果表明,利用GRIN透镜聚焦光束时,SDOCT系统的横向分辨率可达8μm,成像质量得到提高。     

圆孔阵列对“猫眼”目标成像质量的影响分析

利用圆孔阵列光强调制作用可以有效减弱光学窗口的“猫眼”效应,同时也会对“猫眼”目标成像质量产生一定不利影响.考虑到利用调制传递函数(MTF)可对光电仪器成像质量进行综合评价,分别给出了测试望远系统和微光夜视系统MTF的数学模型,利用自行研制的光学仪器MTF数字化检测系统,实现了这两种典型“猫眼”目标MTF的数字化检测.结果表明,圆孔阵列在全空间频率上均使“猫眼”目标的MTF有所下降,且孔径较小、孔阵较密的圆孔阵列对“猫眼”目标MTF的影响较小,这为合理设计圆孔阵列结构以减小对“猫眼”目标成像质量的影响提供了可靠的实验数据.     

基于传递模型的光学遥感图象数字仿真

遥感图象分析往往受时间、设备、经费以及环境等条件的限制。为了解决这些问题，利用系统“黑箱化”研究方法，确定统计意义下的应用条件，建立模拟运算公式和传递模型，探索实现了遥感图象的数字仿真。     

基于传递模型的光学遥感图象数学仿真

遥感图象分析往往受时间、设备、经费以及环境等条件的限制。为了解决这些问题，利用系统“黑箱化”研究方法，确定统计意义下的应用条件，建立模拟运算公式和传递模型，探索实现了遥感图象的仿真。     

曲率半径偏差对轴上MTF的影响

从自相关积分计算OTF的公式出发,通过对光瞳函数的一系列展开运算以及利用波象差同象差系数之间的关系,推导出因曲率半径变化引起轴上点MTF下降值的一个近似算式,它可以直接反映半径偏差同MTF变化之间的关系。利用自编的MTF程序以几个实用光学系统为例对近似算式进行了计算分析,然后以两个实物镜头为例对算式进行了实验测量分析。计算和测量结果表明,近似算式的结果与实际是吻合的。     

基于气象数据估计大气MTF的遥感影像去模糊算法

针对直接解卷积算法没有充分利用影像成像过程中模糊函数先验信息的缺陷,利用成像时刻局部区域的气象参数来估计大气MTF,并用估计的大气MTF对直接解卷积算法进行了改进。利用中巴资源卫星所获取的遥感影像,及其对应区域成像时刻的气象数据,对改进后直接解卷积算法进行了验证,各种影像质量评价指标均表明,改进后直接解卷积算法性能相对原有算法有了大幅度提高,进而验证了论文改进思路的可行性与合理性。     

满足双视场需求的红外模拟光学系统的设计

简述了红外场景产生的技术背景以及基于液晶光阀实现可见光到红外视频图像转换的模拟器的总体结构。重点介绍了一种适用于两种不同视场的红外光电系统测试与评估的动态红外场景模拟器光学系统的设计，其中包括变倍透镜的选择和准直投射光学系统的设计。从理论上分析了利用变倍透镜的变化写入不同放大倍率的可见光图像，来满足视场变化需要的方法；从光学指标的确定，结构、材料的选取到最终光学性能，阐述了准直投射光学系统的设计。此投射光学系统工作在8～ 12 μm , 焦距271.69 mm，视场为±4°，入瞳距150 mm，后工作距离139.2 mm，点列图和传递函数曲线表明此投射光学系统像质达到理想状态。最后分析了光学系统性能参数与指标要求的符合。在满足设计指标的前提下，和变焦系统相比，该光学系统结构简单、成本低、可行性高。     

An ultrahigh‐definition display using the pixel‐offset method

Abstract— An ultrahigh‐definition display system quadrupling the horizontal and vertical resolution of HDTV has been developed. In order to obtain the ultrahigh definition, four LCD panels (red, green 1, green 2, and blue) are combined using the spatial pixel‐offset method. Therefore, only green images have an ultrahigh resolution of 4096 × 7680 pixels, while red and blue images have 2048 × 3840 pixels. The ultrahigh resolution was confirmed by subjective assessment testing. The scores of the test have the same tendencies as the SQRI values. The necessary accuracy of the convergence correction is calculated to be within 0.3 pixels by the modified s‐CIELAB method.