基于月球观测的FY-2G中波红外波段在轨调制传递函数评价与图像复原

针对风云二号(FY-2)中波红外波段地球目标图像空间分辨率低的问题,提出了从月球图像中提取刃边目标进行调制函数(MTF)计算,根据图像质量评价参数进行图像复原提高图像空间分辨率的方法。首先根据FY-2定位模型设计了月球可视位置算法,搜索到月球图像;通过一阶微分、极值匹配等处理,基于傅里叶变换得到FY-2G中波红外波段在轨MTF评价曲线。然后,根据MTF计算结果,采用维纳滤波器对中波红外波段图像进行复原;以像素平均梯度、功率谱分量和以及图像信息熵作为评价参数,通过3种评价参数的变化确定合理的滤波参数。最后,得到经过MTF复原的高分辨率图像。实验结果显示,应用提出的方法,不仅MTF计算正确,图像复原有效,空间分辨率得到提高,还保证了图像复原前后能量的一致性。     

影像质量分析仪的调制传递函数测试

本文设计了一种快速,简便测试成相系统的调制传递函数MTF（Modulation Transfer Function）的方法－刃边扫描数学富利叶分析法,并用这种方法对影像质量分析仪的MTF进行了测试,试测结果表明,用该方法测试得出的MTF数据准确可靠。     

高光谱遥感系统调制传递函数的在轨测试

为了实现高光谱遥感系统调制传递函数(MTF)的在轨测试,以色散推扫型高光谱遥感系统为例分析了系统的像质退化因素并研究了MTF检测方法和流程.首先,分析了色散型高光谱遥感系统MTF三维可分性原理.然后,针对高光谱遥感图像信噪比一般较低的特点,提出了一种抗噪声的MTF检测方法;又根据该图像波段众多的特点,提出了高光谱图像刀...     

红外成像系统的调制传递函数测试

研究了刃边法测试光学系统调制传递函数(MTF)的原理,提出将改进倾斜刃边法用于红外成像系统MTF的测量。考虑刃边倾斜角度的测量误差和噪声干扰会引起红外系统MTF的测量误差,采用Canny算子、直线拟合和边缘扩散函数(ESF)重构行数变动等方法来提高MTF的测试精度;同时针对ESF与线扩散函数(LSF)提出有效的降噪算法来降低噪声对MTF测试精度的影响,从而系统地降低了MTF的测量误差。搭建了实验平台,以红外成像系统的理论模型和实测参数得到的MTF曲线为依据,实验验证了本文方法的有效性,测试分析了刃边倾角的变化对MTF测试精度的影响。实验结果表明:通过本文方法测试得到的MTF曲线的测试精度为0.010,测试重复精度为0.008,刃边倾角保持在2°~10°。实验结果显示:本文方法有效地降低了刃边倾角的测量误差和噪声干扰对MTF测试产生的影响,测试结果具有良好的重复性。     

基于刃边法计算大气调制传递函数

调制传递函数MTF（ModulationTransferFunction）是描述成像系统空间频率响应特性的重要方法之一。本文为了获得大气调制传递函数,主要运用倾斜刃边法测量灰霍大气对光学成像系统的空间频率响应。详细阐述了倾斜刃边法测量MTF的基本原理,其中边缘扩展函数ESF和线扩展函数LSF是计算图像MTF的理论基础。通过对采集到的灰霾图像进行数据采样、插值和拟合得到ESF和LSF,LSF经离散采样并截取有效长度,进行傅里叶变换得到图像MTF。最终对比演算多组灰霾图像的MTF,可得到大气的调制传递函数。     

空间相机的颤振成像调制传递函数及仿真实验

为实现对卫星平台力学环境的合理约束,研究了空间相机颤振与成像调制传递函数(MTF)下降的关系.通过理论分析,建立了基于统计矩的颤振传递函数的数学模型,实现了在特定函数振动和已知振动曲线情况下对MTF下降曲线的计算.针对某空间相机,利用MATLAB软件的图形用户接口(GUI)编制了颤振成像MTF计算软件,计算了在有随机噪...     

基于非特定图像的红外成像系统调制 传递函数自动测量方法

机载红外成像系统的性能评估对于战机任务执行效能具有重要意义。 调制传递函数(MTF)是衡量红外成像系统性能 的典型指标。 现阶段 MTF 的测量依赖于特定的图像特征与人工操作,难以实现实时与批量评估。 为此,提出了一种基于非特 定图像的 MTF 自动测量方法,以倾斜刃边法为基础,通过图像刃边检测、目标区域提取以及改进的刃边计算方法,从不含有特 定景物特征的实拍图像中自动获得 MTF 点值,并构造红外成像系统等效物理模型以实现 MTF 曲线的拟合,进一步滤除随机误 差。 最后,以某型号无人机红外成像系统作为验证对象,将实验室测得的 MTF 与基于非特定实拍图像计算的 MTF 进行对比, 两者的绝对误差在 0. 06 以内,证明了方法的可行性与有效性。 该自动测量方法能够较为准确且实时地得到系统的 MTF,为不 便进行地面实验的红外成像系统提供了一种新的性能测试思路。     

红外光学镜头的调制传递函数测量

调制传递函数是评价红外光学镜头性能的最基本的技术指标之一。对刀口边缘扫描法测量红外光学镜头的调制传递函数(MTF)进行了研究,并对f=50mm,F=1.2波长范围为8~12μm的红外光学镜头的调制传递函数(MTF)进行了测量。得到了在几个特征频率下的调制传递函数(MTF)值,并给出了调制传递函数(MTF)的曲线图。     

视网膜大脑系统的时空调制传递函数测量装置

介绍了一种能同时测量视网膜大脑系统时－空调制传递函数的装置，它是在激光干涉条纹法视网膜调制传递函数测定装置上增加条纹闪烁机构而成。其测量范围分别为：视力从0．1～1．5，MTF从3～100，时间频率A0．5～16Hz。各量均按几何级数分为13、13及6档。     

FY-3B/C中分辨率光谱成像仪在轨初期传递函数的评价和比较

针对极轨气象卫星的特点,提出了利用极地冰雪目标进行风云(FY)卫星中分辨率光谱成像仪(MERSI)传递函数(MTF)测试的刃边方法。该方法沿着冰雪和海洋之间的边缘进行取样,然后将获得的点扩展函数经过傅里叶变换得到最后Nyquist频率点处的MTF值。该方法能够应用于绝大多数MERSI通道。MTF测试结果表明:在轨初期,FY-3B/C-MERSI图像在卫星飞行方向的MTF结果都在0.31左右,图像质量较高,能够满足设计指标。但两颗卫星的MERSI传感器图像空间频率特性沿扫描方向都不是很好,1 000m分辨率的FY-3C图像测试结果集中在0.12左右,FY-3B集中在0.10左右,且FY-3C星结果系统偏高于B星,B星250m分辨率的测试结果只有0.07。分析认为导致这种图像频率特征质量在扫描方向严重下降的主要原因是设计MERSI时为保证信噪比保留的像元重叠扫描,建议在下一代FY-3号气象卫星设计时考虑这种重叠扫描的处理。     

线列光纤传像束的调制传递函数评价方法及检测

根据调制传递函数对比度定义,推导了分析线列光纤传像束调制传递函数(MTF)的数理关系,采用数值计算的方式,分析了线列光纤传像束像元与输入信号之间的位相关系对调制传递函数的影响,并进行了实验研究。结果表明,输入信号与线列光纤传像束的位相匹配对调制传递函数有一定的影响。基于对数值分析结果的考虑,提出线列光纤传像束的调制传递函数及评价方法,理论分析与实验结果相吻合。     

振动对光学成像系统传递函数影响的分析

摘要：机载或车载成像系统的工作环境复杂,存在大带宽,频率密集的振动,光学成像系统的性能经常受到这些机械振动的限制。 文章从光学成像系统物像相对振动的形式入手,基于刀口理论（线扩展函数）,用光学调制传递函数（MTF）作为评价函数,对各种振动形式对图像分辨率的影响进行量化分析,并分析了各种参数对调制传递函数的影响,为光学机械的强度、刚度、和精度设计提供理论基础。结合工程实际,提出减小振动对成像质量影响的具体措施。     

关于超透镜斜入射时调制传递函数曲线的研究

为了实现光学系统的集成和小型化,提高光学系统的成像质量,设计了一种基于广义斯涅尔定律和几何相位的平面超透镜。通过在超透镜界面处设计双曲面相位分布,将入射圆偏振平面波阵面转换为球形波阵面,将光聚焦在期望焦距处,并且在垂直入射时能够实现衍射极限聚焦。分析了入射光以不同角度入射时,光斑的调制传递函数(MTF)曲线,阐述了不同角度入射光入射时导致MTF曲线下降的原因。该分析对平面超透镜的进一步优化设计具有一定的指导意义,有助于实现小型化、集成化的光学系统。     

基于Bayer滤波的彩色面阵CCD调制传递函数

介绍了基于Bayer滤波获取彩色图像的方法.根据CCD离散采样的工作特点,构建了采用Bayer滤波的彩色面阵CCD的调制传递函数(MTF).通过数值计算和实验对基于Bayer滤波的彩色面阵CCD和单色面阵CCD的MTF值进行了对比分析.结果表明,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD的MTF值显著低于单色面阵CCD的MTF值.当像元边长与对应中心距相等时,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF为0.067 6,单色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF值为0.405 3;分辨率板成像实验表明,相同成像条件下,前者的分辨率比后者的分辨率降低约40％,基本符合MTF对比分析结论.     

利用CMOS图像传感器测试成像镜头MTF的实用方法

介绍了一种用CMOS图像传感器测量镜头MTF的实用方法及其实用实例。该方法通过引入参考空间频率,利用在CMOS图像传感器像面上,对被测空间频率与参考空间频率的像素灰度值的读取,能够便捷并且比较准确地测定镜头的MTF值。由于参考空间频率的引入,大体消除了CMOS图像传感器本身MTF对测量结果的影响,从而使测量结果更接近理论运算结果。     

Optical sectioning with a fluorescence confocal SLM: procedures for determination of the 2-D digital modulation transfer function and for 3-D reconstruction by tessellation

We have determined the operational parameters of a confocal scanning laser microscope (CSLM) used for fluorescence imaging. The system performance was characterized by the modulation transfer function (MTF), calculated from an edge response function (ERF) corresponding to a standard test pattern overlaying fluorescence solutions on a microscopic slide. Signal truncation error was avoided by making the ERF continuous at its limits through superposition of a suitable linear curve. We determined an appropriate scanning step density by defining a compromise between the requirements of the sampling theorem with respect to aliasing and the need for minimal suppression of higher spatial frequencies. These procedures for choosing the sampling density of the total digital CSLM permit a systematic optimization of the image acquisition parameters. A reproducible digital image was obtained, an important prerequisite for subsequent 3-D image reconstruction. The latter was accomplished by first developing and applying a maximally automated algorithm for finding closed and distinct contours (corresponding to objects in the 2-D optical sections). The missing information between contour loops was then interpolated by tessellation (triangulation) using a minimal polygon edge length criterion capable of describing closed surfaces even for adjacent contours with highly dissimilar geometries. In this procedure, we define an average shift length which compensates for the inherent disadvantage of run length encoding algorithms applied to different starting points in successive planes. The surface segments were used to calculate 3-D representations by applying a shading model, in the present applications specifically to chromosome I and the nucleolus of polytenized Chironomus thummi salivary gland nuclei.     

弹光调制测椭偏参量的数字锁相数据处理

为了实现椭偏参量ψ和Δ的高速、高灵敏测量,建立了一种测量成本低、重复性好和便于工业化集成的椭偏测量方案。本文对弹光调制型椭偏参量测量系统进行了原理分析,针对弹光调制器的工作模式及调制光信号特点,设计了基于现场可编程门阵列的数字锁相数据处理方案。现场可编程门阵列提供弹光调制器工作的信号源,并控制AD采样;同时产生正弦和余弦参考序列,并完成直流项、一倍频项和二倍频项的同相分量和正交分量的提取,进而求解出椭偏参量。利用搭建的试验系统对SiO2薄膜厚度为3.753nm的硅片样品进行了实验分析。实验结果表明,采样时间为20ms时,椭偏参量ψ和Δ的平均值分别为9.622°和168.692°,标准偏差分别为0.005°和0.008°;采样时间设置为200ms时,椭偏参量测量平均值与20ms的非常接近,标准偏差减小,并且都在0.001°量级,揭示了本系统具有较高的灵敏度和较好的重复性。     

基于半盲解卷积复原的高分辨率视网膜成像系统

为获得高分辨率视网膜图像,建立了基于自适应光学的视网膜成像系统,并以成像时获得的残余像差作为图像复原的估计参数,通过半盲解卷积进行图像复原以获得高质量图像.通过Hartmann-Shark波前传感器和微机械薄膜变形镜组成的自适应光学系统对活体人眼像差进行测量与校正,并在成像时记录系统残余像差,据此重建光学传递函数作为图像复原模型初始参数估计,对获得的视网膜图像进行条件约束迭代半盲解卷积复原,消除像差对成像质量的影响,从而得到高分辨率视网膜图像.实验表明,系统获得的图像经该方法处理后可获得较满意视网膜图像,图像质量提高近一倍,成像成功率由38％提高至78％,成像时间缩短为原来的1/7.该方法在满足使用要求的前提下有效缩短了校正时间,提高了成像的成功率,提升了系统的适用范围.     

Centralized PI control for high dimensional multivariable systems based on equivalent transfer function

This article presents a new scheme to design full matrix controller for high dimensional multivariable processes based on equivalent transfer function (ETF). Differing from existing ETF method, the proposed ETF is derived directly by exploiting the relationship between the equivalent closed-loop transfer function and the inverse of open-loop transfer function. Based on the obtained ETF, the full matrix controller is designed utilizing the existing PI tuning rules. The new proposed ETF model can more accurately represent the original processes. Furthermore, the full matrix centralized controller design method proposed in this paper is applicable to high dimensional multivariable systems with satisfactory performance. Comparison with other multivariable controllers shows that the designed ETF based controller is superior with respect to design-complexity and obtained performance.