空间合成孔径成像光学系统的光瞳对称性

从对称性的角度分析比较了几种常见光学系统结构对非相干成像的影响。首先,采用了二维点扩散函数和二维空间调制传递函数分析评价复杂光瞳光学系统,通过理论分析得出复杂光瞳分布的对称性影响着点扩散函数和调制传递函数的对称性的结论。最后,利用二维评价手段,针对几种常见的合成孔径光学系统结构,Golay3、Golay4、JWST和Gi-ant Magellan Telescope,的光瞳分布,通过光学设计软件Zemax和Matlab综合给出它们实际的二维点扩散函数和二维调制传递函数,并结合MTF的空间分布特性对光瞳分布的对称性进行了对比。对比结果表明,近期的JWST和GMT合成孔径光学系统分别具有30个和9个MTF对称轴,明显多于早期的Golay3系统的3个MTF对称轴,其MTF的分布也更加合理。因此,对于复杂光瞳非相干成像光学系统而言,好的光瞳分布对称性具有更好的空间成像特性。

Golay6结构复杂光瞳成像研究

Golay6为非冗余的复杂光瞳结构,导出Golay6结构复杂光瞳的光瞳函数解析式和点扩散函数的解析式,在此基础上用Matlab软件模拟了调制传递函数图像,并对目标图像进行模拟成像。针对所成像对比度下降问题,在不含噪声和含噪声情况下分别进行了讨论,利用分数阶微分算子对模拟所得图像进行图像增强,结果表明经分数阶微分算子空域增强后,图像质量明显提高。

基于Golay-3空间成像光学系统的焦深分析

由于调焦对于空间成像光学系统是非常重要的,而合成孔径成像光学系统的成像特性和传统的光学系统有着很大的区别,因此对合成孔径空间成像光学系统的焦深进行分析是有必要的。对斯特列尔比、焦深判据和复杂光瞳光学系统的调制传递函数进行了分析,在此基础上对Golay-3光瞳分布进行了实例分析。结果表明,填充因子的变化对于焦深有着明显的影响,填充因子从0.615变化到0.427时,离焦24μm时,斯特列尔比从0.859提高到了0.875,因此,填充因子的合理减小会在满足MTF分布的同时使有效焦深变大。

采用瞳孔位置实现情感识别的方案

目前多种眼部信息被用于情感识别,针对一般眼部信息如注视时间、瞳孔直径、扫视时间等数据需要使用专业的眼动仪采集这一问题,提出了一种基于瞳孔位置的情感识别方案。该方案采用基于梯度的瞳孔定位算法,直接从面部视频中获取瞳孔位置坐标数据。对于预处理后的数据,又提出了综合波形复杂度作为特征值,通过对瞳孔位置坐标波形进行分段,求取所有分段之间的相关性系数绝对值之和,从而得到波形的综合复杂度。实验结果表明,瞳孔位置坐标可以用来进行情感识别,且对于瞳孔位置坐标波形,综合波形复杂度特征值情感识别的效果优于样本熵和Lemple-Ziv复杂度。今后可将瞳孔位置坐标与其他生理信号进行多模态融合,提高情感识别准确率。

望远超分辨成像中的视场光阑影响及补偿机理

根据衍射光学理论,分析了基于瞳函数调制的望远超分辨成像系统中,用于视场选择和过滤旁瓣影响的视场光阑的衍射效应对于成像效果的影响机理,并给出了补偿原理和方案。微孔视场光阑和四环带阶跃型位相滤波器分别放置在系统一次像面和出瞳位置。理论分析和仿真表明:视场光阑口径越小,最终像面光斑主瓣越宽甚至失去超分辨效果,旁瓣光强峰值与主瓣光强峰值之比也越高。对此时出瞳处的光场振幅、位相场分别进行多项式拟合,求解进行修正的复振幅型光瞳滤波器设计参数,可以有效抑制视场光阑的衍射效应,获得良好的超分辨成像效果,且超分辨成像与光阑效应补偿合二为一,不会增加系统光路的复杂度。并进行了实际实验,验证了以上设计方法的有效性。以上研究结果可为应用在天文观测、空间探测等方面的超分辨成像系统设计提供依据。

基于混合解包裹的正六边形拼接光瞳相位恢复算法研究

相位恢复法是一种利用多个离焦面光强分布采用基于傅里叶变换的迭代变换恢复瞳面相位分布的波前传感方法。采用改进的傅里叶迭代变换算法,当波前传感范围超过1个波长时,需要在迭代过程中采用相位解包裹算法。针对18块正六边形拼接的复杂光瞳,提出采用路径无关和最小二乘相结合的混合相位解包裹算法,提高了波前传感精度和动态范围。通过仿真比较了所提方法与单独采用一种相位解包裹方法时的波前传感性能,分析了所提方法的动态范围及噪声对算法精度的影响。仿真结果表明,当波前PV值为3.5λ时,算法的精度为λ/43;当噪声RMS值为10（图像为12Bit量化）时,算法的精度优于λ/40。