包含光源面积的整体相位衬度调制传递函数

在部分相干光学理论的基础上,建立了一个整体相位衬度调制传递函数理论模型,模型中包含了光源焦点面积大小对X线相衬成像系统相位调制的影响,并通过数值模拟和数据计算,提出了X线相衬成像系统对光源焦点面积的选择原则,和焦点面积确定条件下的成像参数优化方法,结果表明,这种包含X线光源面积因素的相位衬度调制传递函数模型,更能反映整个系统的光学成像性能,更能有利于成像参数的优化设计。     

电视图像传感器检测平台的研制

为了准确、客观评价面阵CCD器件和整机多项性能参数,研制了电视图像传感器试验检测平台系统.整套系统装置采用组合式的设计理念,由两部分构成,电视图像传感器性能参数测试系统测量噪声、响应度、饱和照度、阈照度、动态范围、系统信噪比(SNR)、信号传递函数(SiTF)、均匀性等,其测试系统误差为4.28%;电视图像传感器成像系统组件定标与试验检测系统测量系统调制传递函数(MTF)、系统畸变、视场角与焦距、系统分辨率、系统光学同轴度等,其系统误差为4.48%.     

基于X射线像增强器成像的相衬滤波模型

对铝、黄铜、不锈钢3种金属材料制作的光栅在不同射线剂量和厚度差异的条件下进行图像采集,结合系统级的联合调制评价模型研究不同材料对X射线的调制作用,结果表明:在相同的射线剂量下,无论哪种材料的光栅,厚度差异越大成像反差越大;在厚度差异相同的情况下,随着射线剂量变化,不同材料对射线的调制能力变化趋势相差甚远。对光学调制传递函数、射线剂量和光栅厚度差异值进行三维曲线拟合,建立物质对X射线的调制模型和采集模型。在像增强器成像模型的基础上提出X射线相衬增强滤波模型,通过对薄膜基准目标源进行图像采集,在噪声环境下对其进行积分滤波处理和相衬增强处理,结果压低了图像噪声的同时也强化了目标轮廓信息,并大幅地增强X射线的成像反差。     

量子检测效率在数字化X线系统计量中的应用

介绍了依据国际标准IEC 62220-1在RQA5线质下,获得调制传递函数、噪声功率谱的实验方法,以及通过调制传递函数和噪声功率谱计算量子检测效率的方法。通过获得的实验数据分析了量子检测效率与入射剂量、数字化X线系统的空间分辨率以及低对比分辨率的关系。实验结果证明量子检测效率是数字化X线系统计量检定的补充,是最适合描述数字化X线系统成像性能的指标。     

基于毛细管的X射线显微成像系统可行性

本文设计并实现了一套X射线毛细管特性研究实验平台,用于研究准直毛细管光学器件加入前后成像系统在射线调制及成像方面表现出的不同特性,涉及光强放大比、平行度、空间分辨力、对比度等方面,分析了毛细管在调制X射线及其成像特性方面的优势和劣势,实现对显微CT领域应用可行性的研究.在光强增益方面,准直毛细管可以对入射射线增益至50倍以上;其出射射线发散角在2.2 mrad左右,与理论值相契合;因毛细管结构及原理问题,其空间分辨力相比锥束射线有所降低;图像对比度在加入毛细管之后有了显著提高.     

用于微光摄像的高灵敏度电子轰击电荷耦器件

文章综述微光成像的电子轰击电荷耦合器件（EBCCD）的进展。EBCCD是将像管的荧光屏以对电子灵敏的背照明、减薄CCD代替,将电子图像直接转变为视频信号,其在所有光照等级下,特别是在极低微光下的调制传递函数（MTF）、分辨力、信噪比、余辉等均优于像增强器耦合CCD（ICCD）。文中较为详细地叙述了倒像式EBCCD设计与减薄工艺,给出各种类型倒像式EBCCD像管的技术参数,分析和比较了近贴式与倒像式EBCCD与ICCD的性能,指出了EBCCD在军用夜视技术与民用技术未来发展中的地位与重要性。     

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.     

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.     

连续扫描成像光学系统MTF的数值分析(英文)

为了实现高分辨力,在地球静止轨道上工作的遥感系统通常装备大口径光学系统,但光学系统的视场通常很小。扫描成像技术可使地球静止轨道上的高分辨力遥感光学系统获得更大的观测范围。但在扫描镜转动时像点一直在移动,所以在CCD曝光时间内会出现像点混叠。因此,扫描成像光学系统的调制传递函数将变差。本文采用动态光学传递函数分析方法研究了连续扫描成像光学系统成像性能。结果表明,在曝光时间范围0.5~1.5 ms,扫描镜的旋转角度应小于(7×10-6)o以保持较高的MTF。最后,给出了连续扫描镜的驱动方法并分析了扫描镜驱动不稳定性对MTF的影响。本文的研究结果可为连续扫描成像光学系统的深入研究和制作提供参考。     

新型X型射线影像增强系统分辨率数学模型

课题组设计了新型的X射线影像增强系统。由于它是由多个光电器件级联而成的链状成像系统,在组成器件之间存在着一定的分辨率函数关系,并且这种函数关系会随着成像视野的变化而变化．鉴于此种关系,建立了系统的分辨率数学模型,对多种器件组合效果进行理论分析。结果表明分辨率理论计算值和实验测量值比较吻合,所以分辨率数学模型节省了系统的设计时间和费用,对提高系统分辨率起着理论指导作用。     

Characterization of a CCD-based digital x-ray imaging system for small-animal studies: properties of spatial resolution

A digital x-ray imaging system was designed for small-animal studies. This system is a fiber-optics taper-coupled imaging system with two CCD arrays uniquely jointed. The x-ray source of the system has a small focal spot of 20 microm. This digital imaging system contains specially designed shelves to provide magnification levels, ranging from 1.5x to 5x. The system is characterized in terms of its properties of spatial resolution. An observer-based spatial resolution measurement was conducted with a line-pair target and a sector test pattern. The modulation transfer function of the system, with different magnifications, was studied by use of a 10-microm lead slit. The average resolutions at 50% and 5% modulations at 1x magnification were measured as 3.9 and 8.4 lp/mm, respectively, where lp indicates line pairs. With 5x magnification, the 50% and the 5% modulations provided 13.2- and 29.9-lp/mm, respectively, average spatial resolutions. The measurements showed consistency between the two individual CCD arrays; the difference in resolution between the two CCDs is less than 1%, even at high magnifications.     

Partially light-controlled imager based on liquid crystal plate and image intensifier for aurora and airglow measurement

In order to obtain information both of aurora and airglow in one image by the same detector, a PLCI based on liquid crystal plate LCP and super second-generation image intensifier SSGII is proposed in this research. The detection thresholds of the CCD for aurora and airglow are calculated. For the detectable illumination range of 10(4)-10(-2) lx, the corresponding electron count is 1.57×10(5) - 0.2 for every pixel of CCD. The structure and work principle of the PLCI are described. An LC is introduced in the front of CCD to decrease the intensities of aurora in overexposure areas by means of controlling transmittances pixel by pixel, while an image intensifier is set between the LC and CCD to increase the intensity of the weak airglow. The modulation transfer function MTF of this system is calculated as 0.391 at a Nyquist frequency of 15 lp/mm. The curve of transmittance with regard to gray level for the LC is obtained by calibration experiment. Based on the design principle, the prototype is made and used to take photos of objects under strong light greater than 2×10(5) lx. The clear details of [symbols: see text] presented in the image indicate that the PLCI can greatly improve the imaging quality. The theoretical calculations and experiment results prove that this device can extend the dynamic range and it provides a more effective method for upper atmospheric wind measurement.     

利用CCD测定X射线增感屏的调制传递函数

本文论证了利用ＣＣＤ测定Ｘ射线胶片和增感屏调制传递函数和可行性，并给出了一种适用于ＣＣＤ测试数据的处理方法，对于同一种Ｘ射线胶片增感屏，分别给出了测微光密度计和ＣＣＤ两种测量数据及其误差分析，并用对几种不同增感屏和胶片性能做了评价，从实际应用中指出复ＣＣＤ探头测量调制传递函数的优越性。     

基于CCD的蒸汽湿度及水滴直径测量

为了准确测量汽轮机末级蒸汽湿度及其空间分布,本文提出用CCD测量湿蒸汽的散射光强分布,并通过数值拟合得到汽轮机内部的蒸汽湿度和水滴直径.根据CCD成像规律以及散射光强的分布特点,建立了包括测量系统、汽轮机模拟系统在内的实验平台.用532 nm的激光照射湿蒸汽,CCD拍摄得到2.6°～6.6°角度变化范围内的散射光强分布,并通过数值拟舍得到蒸汽相对湿度变化范围0.7%～1.2%、水滴平均直径大小为1.4～1.6μm.实验结果表明:该测量方法可以用来测量汽轮机末级蒸汽湿度和水滴直径,并且实现了较大范围内散射光测量.实验结果直观地反映了汽轮机内部蒸汽湿度的变化规律,从而有力地证明CCD应用在蒸汽湿度测量中的可行性.     

Optical imaging systems analyzed with a 2D template

Present determination of optical imaging systems specifications are based on performance values and modulation transfer function results carried with a 1D resolution template (such as the USAF resolution target or spoke templates). Such a template allows determining image quality, resolution limit, and contrast. Nevertheless, the conventional 1D template does not provide satisfactory results, since most optical imaging systems handle 2D objects for which imaging system response may be different by virtue of some not readily observable spatial frequencies. In this paper we derive and analyze contrast transfer function results obtained with 1D as well as 2D templates.     

像元间隔对亚像元动态成像系统MTF的影响

亚像元动态成像系统的调制传递函数MTF主要取决于像元尺寸及像元间隔等因素的影响。分析了像元间隔对亚像元动态成像系统的调制传递函数的影响，并给出了数值分析的结果：像元间的隔对亚像元动态成像系统MTF的影响总的趋势是随着像元间的增大而增大。     

推帚式TDI—CCD成象时象移影响的分析

通过对ＴＤＩ－ＣＣＤ的成象特点分析和对象移调制传递函数ＭＴＦｖ的计算,表明当采用连续四相驱动时,ＭＴＦｖ可达到０．９７４,基本上消除了象移的影响。