基于信息融合的人眼波前像差测量

设计并实现了结合客观和主观的方法测量人眼波前像差.建立了主客观结合的人眼波前像差测量系统,客观测量在瞳孔自然扩大时通过4.8 mm人造瞳孔进行测量,主观测量是在被测者观察视标的过程中进行.实验获得了活体人眼主客观测量的像差,两种方法的测量结果在特征级进行加权信息融合,这种方法结合了主客观测量的特点,能够较准确反映出人的视觉质量,为个性化的人眼视觉矫正提供更合理的指导.     

主观式人眼波前像差仪中图像处理与自动跟踪的研究和实现

人眼像差的矫正是目前眼科界的研究热点之一,对于提高人眼视觉质量具有十分重要的意义,人眼像差的测量是像差矫正的基础。本文研究了主观式波前像差测量仪的测量原理,并对其中的图像采集、图像处理、图像的Ostu法阈值分割,自动跟踪等关键技术进行了研究。采用本文研究的关键技术自行研制出的主观式波前像差仪能精确地测量出人眼的低阶和高阶像差,测量结果可达7阶35项,其应用前景广阔。     

人眼波前像差主观测量的原理及实现

研究了一种用于测量人眼波前像差的新型主观式波前像差仪,给出了工作原理和实现方案.采用先进的三光路设计方法实现光学系统的设计,采用多线程、视频捕捉、图像处理、单片机及步进电机的控制等关键技术,实现了瞳孔的三维实时自动跟踪.该像差仪能测量出人眼的全部七阶像差,采用Zernike多项式、两维和三维波前像差图对人眼像差进行了描述,给出了计算各项波前像差的均方根(RMS)的公式.通过对57人(110只眼)的进行三次临床测量,采用SPSS统计软件对测量得到的各阶波前像差的RMS逐级递减值进行两两比较,无差异性(P＞0.05),结果表明该像差仪测量的重复性好,准确性高.     

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。     

人眼波前像差及准分子激光手术矫正的研究

波前像差严重影响了人眼正常的视觉质量,引入Hartm ann-Shack波前传感器可有效地测量人眼的各阶像差,结合自适应光学中Zern ike多项式重建波前的理论。建立人眼波前像差和角膜切削量模型的关系模型,利用准分子激光发射的激光脉冲去除定量的角膜组织,从而改善人眼视觉质量。应用表明,人眼像差测量和由像差引导的准分子激光手术矫正具有明显的临床医学价值。     

高度屈光不正人眼的视网膜自适应成像系统

为了更好的利用液晶自适应成像系统进行具有较大屈光不正人眼像差校正及视网膜的成像,建立了一套基于低阶像差自补偿的眼底自适应成像系统。该系统采用基于人眼调节特性的光学系统进行屈光补偿,用夏克哈特曼波前传感器进行实时的波面探测,将探测所得波前畸变进行波前重构,通过LCOS波前校正器进行高阶像差的波面校正提高系统成像质量。经过校正后系统波前误差得到有效控制。光学系统的分辨率接近70 lp/mm,已经到达该光学系统的衍射极限分辨。可以得出:液晶自适应视网膜成像系统可以满足高度屈光不正情况下的人眼视网膜成像要求。     

人眼像差的数学表示及主观式波前像差测量仪的设计与应用

本文详细介绍了一种新型主观式波前像差仪的工作原理,具体地阐述了主观式波前像差仪的光路控制系统、瞳孔自动跟踪系统以及计算机软件控制系统,并给出了像差仪的结构原理图以及程序控制流程图。同时介绍了主观式波前像差仪中用于定量描述波前像差的两种方法:Zernike多项式和波前像差图。主观式波前像差仪能精确地测量出人眼的低阶和高阶像差,其应用前景广阔。     

彩色成像系统最小可分辨色差测量方法研究

最小可分辨色差通常使用基于人眼观测的主观方法测量,精度不高。为了提高测量精度,利用人眼敏感度函数Barten模型建立起来一种客观测量模型。即彩色四杆靶图案被成像系统接收,经色彩空间变换、傅里叶变换、人眼敏感函数处理,当测试图案敏感度值与由人眼敏感度函数决定的人眼敏感度阈值相匹配时,将此时的图片转换到CIELAB颜色空间并计算色差,记录不同空间频率四杆靶的测试结果并与主观测量结果相比较。结果表明:基于人眼视觉模型的客观测量方法与主观测量方法所得结果相一致,即所提出的客观测量方法是可行的。     

应用Hartmann-Shack原理测量人眼波前像差的系统研究

分析波动光学中人眼像差的产生机理和波前像差的表示方式,着重讨论了Hartmann-Shack波前传感器测量波前像差的原理,结合自适应光学中Zernike多项式重建波前的理论,提出了应用H-S波前传感器测量人眼波前像差的解决方案,使得由波前像差引导的人眼视觉矫正技术能达到一个新的水平。     

人眼色差对夏克-哈特曼波前探测器的影响

为获得高分辨率视网膜血管图像,在自适应成像系统中,采用双光源照明模式。由于人眼存在色差,采用双光源照明模式会导致探测到的波前与实际需校正波前不一致。采用36项Zernike多项式拟合人眼波前,利用Liou&Brenann、Navarro模型眼和真实人眼分析了人眼色差对夏克-哈特曼波前探测器的影响:对于Liou&Brenann和Navarro模型眼,561 nm和785 nm光的波前色差均方根值(RMS)分别为0.09λ和1.44λ,去除离焦项后的波前色差RMS值分别为0.0025λ和0.01λ;对于真实人眼,两光源的波前色差RMS值为1.92λ,去除离焦项后的波前色差RMS值为0.04λ。根据Maréchal判据,除离焦项外,色差对其他波前像差的影响均方根值小于衍射极限(1/14λ),故波前像差的影响可忽略。由色差造成的离焦量可通过移动成像相机进行补偿。从结果可以看出采用双光源照明的视网膜血管自适应光学成像方案是可行的。     

LED视频图像显示屏图像显示质量的简易测定及评估方法

研究了ＬＥＤ视频显示大屏幕的测定和评估方法。实验表明，对ＬＥＤ视频图像显示质量应从主客观两方面进行，才能对屏幕的主要技术参数做有效的测定评估。本文提出了一种简易的屏幕亮度及全屏显示质量测定及评估理论。经过实验检测，此理论基本解决了ＬＥＤ视频显示屏图像显示质量的测定及评估。     

不同照明环境下2D/3D显示视疲劳研究

为比较不同照明环境下观看2D和3D视频所产生的视疲劳的差异,采用主观问卷和客观测量两种方法进行实验研究。主观问卷结果表明,在4种实验条件下,被试产生了明显的视疲劳;客观视觉参量测量结果显示,两种照明环境下,CFF、NRA和PRA值在实验之后下降显著（p<0.01）,且LED照明环境下CFF值的下降更大。照明对CFF影响的显著性水平为0.038,其他各项参数在两种电影版本和两种照明环境下均没有显著性差异。结果表明,实验之后主客观的疲劳均显著增加,但没有证据表明观看3D视频比观看2D视频更易产生视疲劳。     

动作环境下液晶显示荧幕对阅读绩效与视觉疲劳之影响

今日交通工具中广泛使用液晶显示萤幕,荧幕也随着各式各样的振动对人产生影响.尤其人们眼睛在阅读精确的文章时,振动所造成不适,影响就变得更剧烈,因此容易造成阅读绩效不佳与视觉不适.本研究想要探讨液晶萤幕在不同振动情形(振动频率、振动振幅与不同振动方向)对数字大小、数字多寡与数字排列之影响.阅读绩效与视觉疲劳的量测为反应时间、正确率、闪光融合阈值、视力变化与主观评量,由实验得到频率对反应时间、正确率与视觉疲劳有显著的影响.因此荧幕硬件与软件之设计必须考虑到振动的影响.     

横向剪切干涉中非共光路误差的识别与补偿

由于相移式横向剪切干涉不需要标准参考波面,因此它可以缩小干涉腔长、甚至实现绝对的共光路干涉,从而最大程度上降低了空气扰动和振动的影响,但实验室设计的相移式横向剪切干涉测量装置中的分束棱镜、剪切平板和五棱镜的制造误差仍然造成了发生错位的两波面间产生非共光路误差。通过剪切干涉测量装置中调整误差和非共光路误差的对比分析,提出了非共光路误差的计算方法,并在测试结果中进行非共光路误差的补偿。实验结果发现补偿非共光路误差后的面形误差与ZYGO干涉仪的测量结果非常接近。     

光学像差对星点质心定位误差的影响分析

星点质心定位精度直接决定了星敏感器姿态测量精度的极限,其误差源之一是弥散斑模型的选取。星敏感器光学系统像差无法完全消除,必然影响弥散斑分布,研究光学像差对星点质心定位误差的影响对工程应用具有重要意义。文中以Gauss弥散斑模型为比较,研究了离焦等4种光学像差对星点质心定位的影响机理和分布规律,结合质心定位的物理过程推得光学像差影响下的误差解析式,并实现数值仿真,结果表明:光学像差形成不同的弥散斑模型,导致不同的星点质心定位误差分布;星点弥散斑边缘能量减弱趋势对质心定位误差影响较大,若控制光学像差使相应弥散斑边缘能量呈缓慢趋势减弱,则有利于定位误差的减小。光学像差影响下的星点质心定位误差分析对相应的误差补偿具有指导意义,提出的各光学像差的控制意见有利于指导星敏感器光学系统设计。     

长焦距红外光学系统焦距检测方法

强激光主机装置中,需要利用各种不同焦距的光学透镜对光束进行扩束和准直,透镜焦距的准确程度直接影响系统的整体性能,所以对透镜焦距的准确测量尤为重要。提出了一种利用哈特曼-夏克波前检测仪和旋转平面镜辅助测量长焦距红外光学系统焦距的新方法。给出了系统的测量原理,使用ZEMAX 光学仿真软件仿真分析了待测透镜不同通光孔径对焦距测量的影响,并且通过误差理论推导出平面镜旋转角度与系统测量误差之间的解析表达式。最后进行了实验对比,测量结果表明,当平面镜旋转至一定角度,采用合适的通光口径,系统测量精度可以优于3,远高于传统测量方法。此外,该测量方法还具有使用方便、高稳定度等显著优点。