基于图像分析的光学传递函数测试技术研究

论文题目: 基于图像分析的光学传递函数测试技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学工程

作者: 马卫红

导师: 李英才

关键词: 光学传递函数,测试,调制传递函数,图像分析,点扩散函数,线扩散函数

文献来源: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 光学传递函数是一个客观、准确、定量的像质评价指标,并且能够直接方便的测量,已经广泛应用于光学设计、加工、检测和信息处理中。基于图像分析的光学传递函数测试技术是通过分析被测光学系统对特征目标所成的像,来计算光学传递函数的方法,因其系统结构简单,无原理性误差成为光学传递函数测试方法的发展趋势。本文结合863具体项目中大孔径长焦距光学系统光学传递函数的测试需求,对基于图像分析的光学传递函数测试技术进行了深入研究。 论文的主要研究内容和创新点如下: (1)研究了基于特征目标图像分析的光学传递函数测试技术。 在狭缝像分析法中,提出了自适应平均行数处理算法,即在低频采用较多平均行数抑制噪声,在高频采用较少平均行数避免由于卷积平滑效应引起的测量误差,从而有效克服了传统算法不能兼顾低频高信噪比和高频测试精度的不足。对微倾斜狭缝像的能量分布进行了深入分析,提出了确定亚像元采样间隔的自动扫描算法,该算法通过扫描各行狭缝像能量分布,来准确获得狭缝像能量分布刚好相差一个像元的行数,然后通过整数分割确定亚像元采样间隔,实际测试计算表明该算法准确、有效、可靠。 针孔像分析法能直接二维光学传递函数的测试,其像面能量低、易受噪声污染是针孔像分析法存在的主要问题。本文在深入分析针孔像特点的基础上,提出了回型窗和自适应采集窗的新算法,实验结果表明回型窗算法能够有效抑制暗背景影响,自适应采集窗能够自动确定图像分析的采样范围。 在刀口像分析法中,采用拟合、傅立叶变换和加窗处理等算法实现了光学传递函数的计算,并给出了采用光学传递函数模型进行图像恢复的实例,证明了光学传递函数在图像处理中的作用。 (2)测试系统参数设置及其对测试精度影响和修正方法的研究。附加光学系统经过良好像差校正的情况下,它对光学传递函数测试精度的影响可以采用由像差引起的光学传递函数进行修正。确定了影响空间频率校准的系统参数,并给出了确定方法,提出在不增加测试负担的情况下,采用栅条板标定的方法

论文目录:

摘要

ABSTRACT

目录

第一章 引言

1.1 光学传递函数测试的目的和意义

1.1.1 光学传递函数是一种客观、准确、定量的像质评价参数

1.1.2 工程研究背景

1.2 光学传递函数测试方法综述

1.3 本文主要研究内容

参考文献

第二章 基于图像分析的光学传递函数测试技术

2.1 基于图像分析的光学传递函数测试方法概况

2.1.1 固有频率目标法

2.1.2 特征目标分析法

2.1.3 类噪声目标分析法

2.2 针孔像分析

2.3 狭缝像分析

2.3.1 自适应平均行数提高信噪比

2.3.2 微倾斜狭缝像消除采样频率引起的混叠现象

2.3.3 亚像元采样间隔确定方法

2.3.4 线扩散函数处理方法

2.4 刀口像分析

2.4.1 由刀口扩散函数获得线扩散函数的方法研究

2.4.2 基于传递函数模型的图像复原

2.5 小结

参考文献

第三章 测试系统组件对测试精度影响的研究

3.1 辅助光学系统对测试精度的影响和修正

3.2 空间频率校准对测试精度的影响和修正

3.2.1 影响空间频率校准的因素

3.2.2 采用栅条板标定测试系统组件参数的方法

3.3 CCD特征参数对测试精度的影响和修正

3.4 小结

参考文献

第四章 基于针孔像分析MTF测试的数据处理方法研究

4.1 MTF测试中的数据处理

4.2 自适应采样范围确定方法

4.3 采用回形窗消除基底噪声对低频数据的影响

4.4 调焦算法

4.5 FWHM分析方法研究

4.6 小结

参考文献

第五章 具体相机光学传递函数测试技术

5.1 基于针孔像分析的光学传递函数测试仪

5.2 标准镜头标定试验

5.2.1 标准镜头及标定方案

5.2.2 标定实验测试组件参数设定

5.2.3 标定试验

5.3 具体工程相机OTF测试

5.4 小结

参考文献

第六章 光纤元件的光学传递函数测试

6.1 光纤面板的光学传递函数

6.1.1 光纤面板的理论传递函数

6.1.2 测试实验和结果

6.2 光锥的光学传递函数测试

6.2.1 光锥的理论调制传递函数

6.2.2 光锥的MTF测试实验

6.2.3 光锥MTF测试结果

6.3 小结

参考文献

第七章 研究成果总结与展望

7.1 本篇论文的主要研究工作及创新点

7.2 研究课题的发展趋势

致谢

攻读博士学位期间发表或待发表的论文

发布时间: 2006-03-06

参考文献

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