基于相位差法的波前检测技术

基于相位差法的波前检测技术,主要是利用在焦面和离焦位置上同时采集的一对图像,对光瞳上的波前相位分布进行恢复,同时也可以对目标进行恢复。与哈特曼波前传感器和剪切干涉仪等波前检测技术相比,相位差法具有光路简单、易于实现的特点,同时可以采用扩展目标作为参考源,主要适用于对实时性要求不高的领域。在计算机模拟大气湍流和成像系统的基础上,我们使用有限内存拟牛顿法对波前相位和目标进行了恢复。模拟研究结果表明,相位差法可以较准确的恢复出波前相位,并且最优化的离焦波面差为一个波长。     

大景深相位模板的个性化设计

从大景深成像系统实际所需要的景深、分辨率以及最小调制传递函数MTF响应值出发,本文建立了相位模板的个性化优化设计模型.在设计景深、分辨率范围内,以保证系统的MTF值大于设定的最小MTF响应值为优化限制条件,以不同离焦对应的光学传递函数的Fisher信息的积分作为优化目标函数.对波前编码系统的立方相位模板CPM和指数相位模板EPM进行了几组优化设计.同时,给出了后续的图像复原滤波器表达式.结果表明,得到的个性化相位模板和图像复原的结合,能够满足系统的实际需求,系统总的传递函数接近衍射受限系统的传递函数.     

近程毫米波合成孔径辐射计被动测距原理

毫米波合成孔径技术利用了物体自身辐射电磁波的相位信息,采用很少阵元就能实现实时成像,但目前合成孔径技术只是限于亮温成像,缺少了目标的距离信息,这对于目标探测与识别很不利。提出在近程条件下合成孔径被动测距原理和相应的双正交傅立叶变换算法,并给出了近程距离分辨率公式,近程成像的特点是成像公式中存在二次相位因子,而且距离分辨率和距离的平方成反比。毫米波合成孔径被动成像可以同时得到物体辐射的亮温分布和距离分布,能够有效克服离焦引起的图像模糊,对图像的反降晰和目标识别具有重要意义。     

基于CCD的航空相机自动检焦系统

要使航空相机获得高质量的图像,必须保证镜头的焦距和实际成像面的位置符合技术要求。提出了一种自动检测航空相机焦距和是否离焦（实际成像面的位置是否在焦深范围内）的系统,论述了系统的工作原理、硬件组成和软件设计。该系统采用平行光管产生检焦信息,利用CCD摄像头作光电转换器件接收图像,采用重心法处理数据,由光电线位移传感器和光栅数显表共同作用实现摄像头轴向的精确平移,从而能够确定相机的最佳成像位置和图像尺寸。最佳图像位置用来判断是否离焦,最佳图像尺寸用来计算焦距。使用该系统对航空相机镜头焦距的检测准确率达到99.87%、是否离焦的判断与试飞结果完全相同。     

基于Zernike相衬法的相衬成像探索

传统CT由于利用人体组织对X光的吸收进行成像具有很大的局限性。利用相位衬度对物体成像可以获得更高的对比度和分辨率,因此相衬成像成为近年来研究的热点。但是目前相衬图像的获取十分困难,一般需要利用第三代同步光源。为了摆脱物理手段的限制和探索图像相位信息的意义,提出了一种基于Zernike相衬法处理医学图像的方法,并对该方法进行了分析。实验表明,结果图像呈现出了相衬成像的特点。     

基于液体变焦透镜的火焰光学分层成像系统标定

火焰三维温度分布的测量具有重要意义。本文针对一种基于液体变焦透镜的火焰光学分层成像系统,开展了标定实验研究:用熵函数评价图像清晰度,标定了成像系统焦平面位置与液体镜头工作电压间的关系;将光学系统准确聚焦在各目标平面,以高斯函数为离焦模型,标定了光学系统的点扩散函数。实验结果表明:高斯离焦模型具有足够的精度,可满足基于液体变焦透镜的火焰光学分层成像系统要求。     

离焦模糊图像的自适应滤波及逆滤波器复原

在微操作中,显微视觉系统获取的图像通常是离焦模糊图像.根据最小二乘原理和回归模型设计自适应滤波器,用于消除图像噪声,提高图像的信噪比;离焦模糊图像的退化模型可用圆盘函数描述,利用模糊图像频域的零点位置来估计圆盘函数的模糊参数;采用基于简化Wiener滤波的逆滤波器方法对模糊图像进行复原.对算法进行了仿真和实验分析,结果表明,该方法能够以较少的运算时间代价获取较好的复原效果.     

大景深光学成像系统关键技术的研究

在普通光学成像系统中引入相位模板和数字图像复原技术,可以增大系统的景深。本文设计了一种新的由多个等面积环形区域组成的纯相位模板,相邻的环形分区交替补偿高斯物面两侧离焦。同时,基于频域滤波理论和MTF离焦不变性质,给出了相应的不依赖于离焦程度的图像复原滤波器的表达式。系统的MTF曲线、MTF密度图和Spoke图结果表明系统具有大景深特性。通过适当调整模板参量,系统景深可以达到普通光学系统的4倍以上。系统可以应用到生物和医学的显微成像、机器视觉等多个领域。     

基于离焦状态模糊显微图像反馈的微操作方法

提出了一种基于离焦状态模糊显微图像反馈的微操作方法,此方法关键在于提取离焦状态显微图像的三维位置信息.给出了基于系统辨识的显微图像深度信息提取方法和扫描线算法,分别用于提取离焦状态显微图像的深度信息和平面位置信息,上述方法在精度和效率两方面均达到在线应用水平.进一步,将上述方法应用于微操作机器人系统,成功完成了离焦状态双针互插实验.这样,微操作在聚焦状态和离焦状态下均可进行,也就将微操作机器人的工作空间在Z方向(光轴方向)进行了拓展,实验条件下,从聚焦区内约2μm范围扩展到聚焦带上下70μm.     

基于位相相异方法的稀疏孔径系统图像复原

稀疏孔径成像系统的图像复原是稀疏孔径成像技术的一个关键环节.利用基于离焦的位相相异方法对同时存在子镜活塞误差和倾斜误差的Golay3结构类型稀疏孔径系统产生的退化图像进行复原研究,并采用改进的自适应遗传算法进行数值求解,同时对高斯噪声污染的图像进行复原.仿真实验结果表明,利用位相相异方法,对存在子镜配准误差的Golay3结构类型稀疏孔径系统进行图像复原,能取得非常好的效果,同时能够反演出较为精确的系统像差.