散射介质光学系统成像性质研究

由于散射现象的存在,传统的光学系统无法直接对随机介质后的目标物进行观测,只能采集到散斑图像,而从中恢复目标的质量不仅与算法参数有关,还受到散射距离以及光学成像系统的制约。为提高散斑图像恢复质量,研究了焦距、物距和图像恢复质量之间的关系,提出了最佳成像参数模型,通过改变镜头焦距,调节相机获得的目标频谱信息,采集清晰的散斑图,再根据散斑相关原理与相位恢复算法,实现物体通过散射介质后的散斑图像恢复。仿真及实验结果表明,当散射距离为0.5 m,焦距调节范围从18~55 mm时,随着焦距逐渐增大,镜头的有效孔径变大,物体频谱信息保留得更完整,目标物结构相似度由0.3824上升至0.7829,恢复效果更好。虽然通过调整算法参数来优化短焦距镜头采集的散斑重建质量,但当焦距为45 mm时,结构相似度由0.6341上升至0.7626,仍未能实现更理想的恢复效果。随着散射距离增加,图像重建效果迅速下降,只有更长焦距的镜头才能实现散射介质成像。