【摘要】：光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)越復(fù)雜,成本越高昂、維護(hù)難度越高,因此使用簡易光學(xué)成像系統(tǒng)就十分必要。但是簡易光學(xué)系統(tǒng)存在嚴(yán)重像差而導(dǎo)致所成圖像質(zhì)量下降,出現(xiàn)模糊、失真等問題。根據(jù)簡易光學(xué)系統(tǒng)成像特性,建立存在像差的情況下簡易光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型,提出一種解決簡易光學(xué)系統(tǒng)所成圖像質(zhì)量下降問題的方法——基于相位差異法(PD)的簡易光學(xué)系統(tǒng)成像圖像恢復(fù)方法。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)研究簡易光學(xué)系統(tǒng)成像的特性,分析光學(xué)系統(tǒng)中出現(xiàn)的幾種初級(jí)像差;分析像差、光瞳函數(shù)、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和光學(xué)傳遞函數(shù)之間的關(guān)系,建立簡易光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型。(2)對(duì)盲圖像恢復(fù)方法中的非負(fù)支撐域遞歸濾波法(NAS-RIF)、最大后驗(yàn)概率法(MAP)和相位恢復(fù)法(PR)進(jìn)行原理研究和優(yōu)缺點(diǎn)分析,為避免上述方法中如圖像背景要求均勻、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)維度小和初始輸入?yún)?shù)敏感等問題,提出基于PD法的簡易光學(xué)系統(tǒng)成像圖像恢復(fù)方法。進(jìn)行PD法的原理研究,建立PD法的數(shù)學(xué)模型;研究PD法中病態(tài)性問題的解決方式、離焦像差引入量和光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系以及光學(xué)系統(tǒng)瞳面和像面的采樣關(guān)系。(3)研究圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的主觀評(píng)價(jià)方法和客觀評(píng)價(jià)方法,分析各方法的適用性和局限性,并分析客觀評(píng)價(jià)方法的幾種評(píng)價(jià)指標(biāo)。使用單片透鏡、兩片透鏡和三片透鏡組成的三種簡易光學(xué)系統(tǒng),搭建光學(xué)成像系統(tǒng),采集圖像進(jìn)行圖像恢復(fù)實(shí)驗(yàn)。分析不同簡易光學(xué)系統(tǒng)下圖像恢復(fù)的質(zhì)量,選取各光學(xué)系統(tǒng)的最佳的離焦量,比較不同方法的圖像恢復(fù)結(jié)果;根據(jù)所得點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行單幅圖像恢復(fù)以提高圖像恢復(fù)效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本文方法恢復(fù)的圖像質(zhì)量有明顯的提高,在一定范圍內(nèi)簡易光學(xué)系統(tǒng)恢復(fù)圖像質(zhì)量可接近較復(fù)雜系統(tǒng)的成像質(zhì)量,并且在光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變時(shí)可使用單幅圖像恢復(fù)方法提高圖像恢復(fù)效率。本文方法對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用中光學(xué)系統(tǒng)的簡化具有重大意義。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;O43
【圖文】：

從而嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。本章節(jié)首先對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的簡化進(jìn)行簡易光學(xué)系統(tǒng)成像時(shí)的像差進(jìn)行分析，然后根據(jù)像差、光瞳函數(shù)、點(diǎn)擴(kuò)傳遞函數(shù)之間的關(guān)系，建立簡易光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型，最后介紹式——澤尼克多項(xiàng)式。簡易光學(xué)系統(tǒng)成像特性般光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將會(huì)加入非球面透鏡、特制形狀的透鏡等特殊透鏡或所使用的球面透鏡校正或者補(bǔ)償球面鏡所帶來的球差、色差等誤差，并降低光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，同時(shí)保證成像質(zhì)量。但是，受限于工業(yè)技非球面透鏡的加工或者特殊材料的制作通常造價(jià)高昂、精度有限，而且性的制作特殊透鏡，這在一定程度上增加了光學(xué)系統(tǒng)的制作成本和難度普適性，因此在保證像差和造價(jià)在可接受范圍內(nèi)時(shí)可通過簡化光學(xué)系統(tǒng)殊透鏡的使用來降低光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度和設(shè)計(jì)難度。如圖 2.1 所示，的使用，只使用少量的普通球面透鏡甚至是只用單透鏡組成簡易光

將會(huì)加入非球面透鏡、特校正或者補(bǔ)償球面鏡所帶的復(fù)雜度，同時(shí)保證成像或者特殊材料的制作通常，這在一定程度上增加了證像差和造價(jià)在可接受范低光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度和量的普通球面透鏡甚至圖 2.1 光學(xué)系統(tǒng)簡化

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2723440