目前,微型數(shù)字相機已經廣泛應用于醫(yī)療、安防及電子消費產品等領域。隨著信息技術和加工技術的發(fā)展,人們對數(shù)字相機微型化要求不斷地提高。相機的成像原理和結構特點直接影響到了相機體積的設計。由昆蟲復眼衍生出來的多孔徑成像系統(tǒng)具有很大微型化潛力。本文結合不同微透鏡陣列的成像模型,提出了一種基于自由曲面微透鏡陣列的多孔徑超薄相機。實現(xiàn)了超薄相機在具備有良好成像的同時,對光闌的設計與加工要求降低。根據(jù)圖像處理和計算機視覺的相關理論和方法,完成了相機成像的重構。本文的主要工作如下:1)基于現(xiàn)有多孔徑超薄相機的成像原理和結構特點以及自由曲面成像性能的優(yōu)勢,提出了基于自由曲面平面微透鏡陣列且相鄰孔徑間有半視場交疊的新型多孔徑超薄相機。2)針對提出的新型多孔徑超薄相機結構特點,提出了一套光學設計及仿真分析的方法,并實現(xiàn)了孔徑數(shù)為3×3,有效焦距為5mm,F數(shù)為2.8,視場為24°×24°以及透鏡材料為PMMA的平面微透鏡陣列成像系統(tǒng)的設計,優(yōu)化后每個透鏡的MTF值在156lp/mm處約為0.1。3)利用非序列光線追跡仿真對已設計完成的多孔徑相機進行成像性能分析。完成了消除漸暈、提高圖像對比度、去除噪聲和矯正...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景和意義
        1.1.1 光學成像系統(tǒng)的微型化發(fā)展
        1.1.2 單孔徑相機微型化的局限性
        1.1.3 多孔徑成像系統(tǒng)
    1.2 多孔徑超薄相機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    1.3 課題的研究目的及內容
第二章 多孔徑超薄相機的相關原理
    2.1 成像原理
        2.1.1 單孔徑成像原理
        2.1.2 多孔徑成像原理
    2.2 超分辨率重構
        2.2.1 超分辨率重構的基本原理及實現(xiàn)過程
        2.2.2 超分辨率重構在多孔徑相機中的仿真實現(xiàn)
    2.3 光學自由曲面
    2.4 本章小結
第三章 多孔徑超薄相機的設計
    3.1 成像模型與結構的確定
    3.2 圖像傳感器的選擇
    3.3 平面微透鏡陣列的設計
        3.3.1 平面微透鏡陣列規(guī)格參數(shù)的設定
        3.3.2 平面微透鏡陣列的設計方案及面型優(yōu)化
    3.4 光闌的設計
    3.5 關于透鏡陣列的拼接與仿真實驗
    3.6 本章小結
第四章 多孔徑超薄相機的圖像處理
    4.1 消除漸暈及提高圖像對比度
        4.1.1 漸暈
        4.1.2 消除漸暈
        4.1.3 提高圖像對比度
    4.2 濾除噪聲
        4.2.1 中值濾波
        4.2.2 噪聲分析與濾除
    4.3 畸變矯正
        4.3.1 畸變的分析及矯正方法的選擇
        4.3.2 畸變的矯正
    4.4 匹配與重建
        4.4.1 圖像匹配
        4.4.2 圖像重構
    4.5 圖像處理的評估
    4.6 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3863764