波前编码离轴三反光学系统图像复原

渡前编码技术是一种新兴的"光学-数字"一体化成像技术,可以使光学系统在保持相对孔径及视场角不变的情况下将焦深扩展至原来的10倍左右.然而这种焦深扩展是以降低图像质量为代价的,因此,要通过数字图像处理的手段对由CCD直接采得的图像进行复原,使最终图像质量接近正常水平.介绍了一种针对这类图像的全新的图像复原方法,通过光学设计软件来求取复杂的点扩散函数,在复原过程中引入了正则化因子.应用该方法并对由一个应用波前编码技术的离轴三反光学系统所成的模拟像进行了复原,得到了很好的效果,复原图像的NMSE优于0.019,PSNR优于23.7.而且修改滤波器的某些参数可以使复原图像更适合于人眼观察.     

大焦深波前编码光学系统相位板设计

设计了一种相位板,用来拓展初始光学结构的景深。对于波前编码光学成像系统的设计提出了几个需要考虑的事项及设计需求,并根据这些事项结合选定的基本参数,利用Zemax设计了一个光学系统的初始结构并优化。该初始结构是一个物距为4 m、F数为3、有效焦距为50 mm的像质良好的成像物镜。添加选择的三次相位板,其面型为扩展多项式。通过设置复杂的评价函数,将相位板的三次项系数作为变量,然后将相位板优化,得到其参数。最后通过传统光学系统和添加相位板的光学系统的各种数值对比,分析得出该设计的景深能够实现从4 m拓展到2.5 m至8 m。     

运动模糊图像恢复过程中的几个关键问题

由于相机高速运动会导致图像模糊,在相机匀速运动假设的前提下,本文以维纳滤波算法为基础,给出了运动模糊图像的恢复模型。在用维纳滤波进行模糊图像恢复时,滤波参数λ会对振铃效应、鬼影效应以及噪声三者之间产生影响：当参数λ〈0.0001时出现振铃效应,当〉0．01时会出现鬼影效应;增大λ能减弱振铃效应和抑制噪声,但恢复图像的分辨率会降低。由于振铃效应和鬼影效应的存在,导致模糊图片恢复质量变差。图像的非周期性、点扩散函数的离散化以及A／D采样时x和y方向的比例非1：1等都是产生振铃效应和鬼影效应的因素,文中也对其做了详细分析。本文对振铃效应和鬼影效应的所有分析方法,不仅适用维纳滤波算法,也同样适用于其它图像恢复算法。     

相位型图像实时可调假彩色编码

相位型图像经滤波后写入液晶光阀,用白光读出,可以实现相位型图像实时可调假彩色编码。采用液晶光阀的简化混合场效应模式,论述了这种编码方法的原理。给出了典型的假彩色编码结果。     

提高散斑场纵向相关性的相位编码调制方法

散斑在轴向的退相关现象是制约散斑干涉测量适用性的关键问题之一,为了提高散斑场的纵向相关性,从而提高散斑干涉图像的条纹对比度,扩大物体离面形变的测量范围,提出一种对散斑场进行相位编码调制的方法,即将波前编码技术扩展景深的方法用于散斑场编码,在孔径光阑位置上放置立方型相位板实现相位调制。首先分析了该编码调制方法用于提高散斑场纵向相关性的可行性,然后基于4f系统模拟仿真并实验验证了通过相位编码调制提高编码散斑场的纵向相关性的实际效果。结果表明,编码后散斑的纵向尺寸从0.17 mm提高到0.4 mm,大约提高了2.5倍。     

维纳滤波图像恢复在信息检测中的应用

为了有效实时地检测高速路段汽车行驶中的流量情况,确保交通安全等,文中讨论了因汽车高速运动和外界环境噪声干扰所引起的图像失真,在图像处理终端实现恢复的总体方案.利用deconvwnr 函数,在图像的频率特征和附加噪声已知的情况下,采用维纳滤波进行因运动模糊引起的失真图像恢复效果明显.经软件编程仿真,结果表明在设置合理的点扩散函数的基础上,其效果优于高斯模糊引起的失真图像恢复效果.经过图像处理终端的设计,可以较好地检测高速路段的车流量情况.     

基于波前像差的图像质量评价方法研究

图像质量评价的研究已成为图像信息工程的基础技术之一。由于图像的最终接受者是人,所以评价图像质量应反映出人类的主观视觉感知。为构造一种符合人眼视觉特性的图像质量评价方法,利用点扩散函数针对人眼建立了含有波前像差信息的图像视觉评价模型,并用此模型分别对添加不同噪声的图像进行图像质量评价。实验结果表明,该方法是可行的、有效的,不同的人眼对同一幅图像的评价存在有差异,人眼波前像差越小观察到的图像越清晰。该方法不仅能够在评价图像质量时准确反映人眼的主观感知,而且能够直观地呈现不同人眼实际看到的图像。     

采用波前测量图像恢复技术的误差分析

与自适应成像相比,基于波前测量的图像恢复方法避开了复杂的变形镜制造和控制技术,是一种低成本、性价比高的克服大气湍流、获取清晰图像的技术.利用测量得到的波前瞬时光学传递函数和退化的短曝光目标图像数据进行解卷积运算,得到理想清晰的目标图像.波前探测器的测量误差和波前重构误差是影响图像恢复效果的关键因素,利用傅里叶光学和夏克...     

基于波前编码的红外无热化光学系统相位掩模板热效应特性分析

分析了基于波前编码技术的无热化光学系统中相位掩模板的自身热效应,得到了不同温度下光瞳处相位板相位函数的变化.分析了由相位板热效应引起的波前编码系统成像特性的变化.通过数值及图像仿真证明了相位板热效应对波前编码无热化光学系统性能产生的影响.结果表明,相位板热效应对系统MTF(调制传递函数)的离焦不变特性和编码图像的可复原性产生严重的影响.     

基于干涉原理和相位恢复算法的图像加密系统

以基于相位恢复算法和光学干涉原理为基本理论依据,提出了一种新的全相位光学图像加密系统。该加密系统利用一块随机相位板作为加密密钥,在其作用下输入图像被数值加密成两块相位板。这两块相位板的衍射图样视觉上无法分辨其内容,但却包含了解密所需要的信息。加密过程中,加密密钥与待加密图像分别作为输入平面和输出平面上的约束条件,在干涉原理的基础上通过迭代运算得到加密结果,即输入面上不同于加密密钥的另一个相位板的相位分布以及傅立叶频域上的相位分布。加密密钥的引入起到了置乱系统输入面相位分布的作用。解密过程中,加密过程中使用的随机相位板和迭代过程中生成的两块相位板缺一不可。计算机仿真实验结果表明,本文提出的加密系统具有算法收敛快、加密结果不存在非线性双随机相位加密和干涉加密方法中发现的信息泄露问题的优点。     

频域迭代盲解卷积图像恢复方法及其算法实现

详细讨论了一种新的模糊图像复原法 ,使用这种方法 ,不需知道图像模糊过程的模糊因子 ,就可以实现图像的恢复。该算法易于编程 ,且具有较强的通用性。分析了计算机算法 ,并给出了处理的结果。     

疵病检测中适用于不同倍率物镜的波前编码板优化设计

为了更有效地对光刻投影物镜进行疵病显微检测 ,通过对波前编码(WFC)板上光线入射角度及其系数之间变化关系 的分析,设计和优化了一个可以同时适用于5X、10X显微物镜的WFC板。设计 结果表明,加入优化设计的WFC板后,分别对5X、10X和 20X显微物镜延拓了3到10倍的景深; 同时,光学系统的调制传递函数(MTF)在空间截止 频率附近都能保持较好的数值,保证了其应有的分辨率。通过成像仿真实验,对比了加 入WFC板前后的不同倍 率显微物镜的离焦成像能力。结果表明,所设计的WFC板对不同倍率的显微物镜都 有良好的景深延拓能力,在疵病显微检测中具有良好的适应性和有效性。     

薄雾模糊图像的恢复算法研究

成像光波受到大气中薄雾干扰,形成模糊图像.文章基于最大熵算法,分析了成像系统点扩展函数畸变导致图像模糊的机理,提出了一种有效的薄雾模糊图像的恢复算法.     

Underwater image restoration by means of blind deconvolution approach

Although the use of blind deconvolution of image restoration is a widely known concept, little literatures have discussed in detail its application in the problem of restoration of underwater range-gated laser images. With the knowledge of the point spread function (PSF) and modulation transfer function (MTF) of water,underwater images can be better restored or enhanced. We first review image degradation process and Wells' small angle approximation theory, and then provide an image enhancement method for our underwater laser imaging system by blind deconvolution method based on small angle approximation. We also introduce a modified normalized mean square error (NMSE) method to validate the convergence of the blind deconvolution algorithm which is applied in our approach. The results of different initial guess of blind deconvolution are compared and discussed. Moreover, restoration results are obtained and discussed by intentionally changing the MTF parameters and using non-model-based PSF as the initial guess.     

利用拉东变换估计全景图像点扩散函数

针对全景图像点扩散函数(PSF)空间移变的特点, 提出一种利用拉东(Radon)变换估计全景图像局部区域的PSF算法。算法首先分析全景成像 原理和PSF拉东变换与图像中模糊直线响应的关系; 然后利用有效的采样方法得到孤立的采样边缘,并通过求导得到图像边缘的直线响应;最后 利用采样信息 复原出PSF并结合Lucy-Richardson(L-R)算法对图像进行复原。同时采用迭代最优 化的估计算法解决 由于采样边缘较少导致PSF估计的不准确问题。实验表明,本文算法可以有效地估 计出全景图像不同区域的PSF,有很好的工程使用价值。     

折/反射全方位视觉空间移变点扩散函数建模与图像复原

在分析折/反射全方位视觉(COV)图像模糊尺度分布规律的基础上提出了一种基于径向边缘检测的空间移变点扩散函数(SV-PSF)建模方法,并且研究了基于一种可以方便地加入空域可变模糊模型等先验知识的凸集投影(POCS)图像复原方法。本文提出的建模方法在有限的径向边界区域建立COV的全局SV-PSF模型,避免了一般建模方法需要大量的边缘检测和图像分割计算;采用基于POCS算法空域图像复原方法,很好容纳了SV-PSF这一先验知识,在实验中与MATLAB的盲反卷积工具箱函数的处理结果进行了对比,结果表明本文方法的灵活性和有效性。     

基于点扩散函数的机载光电吊舱图像增强融合

为更好地融合机载光电吊舱中多源图像的特征信息,提出一种利用点扩散函数(PSF)对多源图像进行增强融合的方法。采用刃边法和小波变换法分别对红外和可见光图像进行点扩散函数求取,利用维纳滤波恢复得到增强图像,然后采用高斯和双边联合滤波对图像进行多尺度混合分解,针对不同尺度下的分解图像,在确定融合权重时引入红外和可见光图像点扩散函数的半幅全宽(FWHM)比值作为分辨率补偿因子,以获得更高质量的融合图像。实验结果表明通过引入点扩散函数信息,光电吊舱系统的获得的融合图像能够具有更好的对比度和分辨率信息,主观和客观评价结果都有所改善。