基于改进倾斜刃边法的光电成像系统MTF高准确度测试

提出一种能高准确度测试光电成像系统调制传递函数的改进的倾斜刃边法.利用一种自动确定高低阈值的改进Canny算子提取边缘位置点,对提取到的边缘位置点进行线性拟合求得刃边倾角,在利用费米函数拟合边缘扩散函数的过程中,提出一种邻域平均值和设定误差容限的多重去噪改进方法.通过仿真与物理实验证明了本文方法的有效性,并分析了刃边倾角、噪声变化对本文方法与传统方法MTF测试准确度的影响.实验结果表明:本文方法的调制传递函数测试准确度达到0.004 9,重复准确度达到0.003 1,皆优于传统方法;说明其具有较高的测试准确度和良好的测试重复性,并且具有较强的抗噪性,基本不受刃边倾角变化的影响.

改进的倾斜刃边法获取边缘扩展函数

在倾斜刃边法的基础上提出了一种改进的用于获取边缘扩展函数的方法。该方法采用改进的Hough变换获取目标边缘的倾斜角度,用几何投影的思路来获取边缘扩展函数的数据,用5点滤波平滑处理得到了最终的边缘扩展函数。实验通过对理想倾斜刃边图像创建人工模糊,对模糊化后的图像分别用改进的Hought变换和直线拟合计算倾斜角度,并将结果进行对比,验证了该方法的准确性和快速性;再将得到的边缘扩展函数数据用于计算MTF值并与理论值进行对比,验证了本方法获取边缘扩展函数数据的准确性。

基于改进倾斜刃边法的CCD相机调制传递函数的测量

提出了一种在倾斜刃边法的基础上进行部分改进的方法。该方法由Canny算子检测采集到的图像中的刃边分割位置,结合刃边图像直方图呈双峰性的特点,利用类间方差最大化阈值分割算法(Otsu)计算对Canny算子性能具有决定意义的高阈值。以刃边区域中每行的质心为ESF中心位置,以0.1亚像素间距对Canny检测下每一行的分割位置及其刃边邻域像素进行离散采样,将获得的二维刃边信息数据沿着刃边方向整体投影成一维数据,得到提高采样率下平均处理的ESF。增加了测量结果的信噪比,运用该方法进行了实验室CCD相机整机系统的调制传递函数测试,对实验中影响MTF测试精度的因素进行了分析。实验测得在奈奎斯特频率处与理论值误差在5%以内。

一种优化的基于倾斜刃边的点扩散函数重建方法

已有的倾斜刃边法受边缘亚像素定位精度、边缘扩散函数(ESF)样本质量及ESF曲线拟合方法的限制,点扩散函数(PSF)重建的稳定性和精度不高。为此,提出了一种优化的基于倾斜刃边的PSF估计方法,将梯度算子引入刃边直线拟合,对刃边边缘进行了高精度的亚像素位置修正;并采用基于移动窗口的ESF去噪及重采样方法精化ESF样本质量;最后通过高斯函数拟合得到稳健的PSF估计值。实验结果表明,改进算法的边缘直线拟合精度优化效果明显,且PSF重建精度较高,稳定性强。

抗差估计在倾斜刃边法MTF检测中的应用分析

传统倾斜刃边法没有充分考虑噪声的影响,在进行刃边直线拟合和ESF(edge spread function)拟合时均采用最小二乘拟合估计,当影像噪声较大时会使得调制传递函数MTF(modulation transfer function)重建结果失真。采用抗差估计代替最小二乘估计,优化了传统倾斜刃边法中刃边直线拟合和ESF拟合过程,并采用模拟仿真的方法对倾斜刃边法的边缘直线拟合精度及MTF重建精度进行了评估与分析。实验结果表明,基于抗差估计的倾斜刃边法可有效抑制噪声影响,边缘直线拟合结果及MTF重建结果均与真实值吻合较好,且稳定性强。

基于倾斜刃边法的调制传递函数计算及图像复原

调制传递函数(MTF)是描述光学成像系统信息传递频率特性的一个关键指标。在成像系统满足线性和空间不变性的条件下,对于含有点、狭缝和边缘等不同特征的图像,可以使用相应的方法计算得到成像系统的MTF。采用了倾斜刃边法来计算得到成像系统的MTF,分析了成像器件和算法步骤对计算结果产生的影响,进行了相应的校正,提高了计算结果的准确性。运用MTF补偿(MTFC)技术,分别使用了镜头MTF的设计值、测量值和计算值对实际拍摄得到的图像进行了复原。通过对以上3种复原图进行对比,实验结果证明了MTF计算值的可靠性和用于降质图像复原时的有效性。

基于倾斜刃边法航空相机像移的调制传递函数测量

由于航空相机拍照时存在像移,会导致成像质量下降,因此在航空相机中必须有像移补偿机构。目前一般采用主观判据,即通过人眼判别是否存在像移以及像移量的大小,来评价像移补偿系统的性能是否达到设计要求。主观判据受人的主观性影响较大,而且只能定性评价。为了建立航空相机成像质量与像移补偿系统其他指标之间的直接关系,提出使用倾斜刃边法测量航空相机像移的调制传递函数(MTF)。设计了相应的实验,实验中通过转台的转动模拟航空相机的扫描像移,分别通过倾斜刃边法测量像移的MTF和通过理论模型计算像移的MTF。实验结果表明,在空间频率为0.10cycle/pixel时,转台以3、5、8°/s转动时,两种方法得到的MTF之间的误差百分比分别为0.77%、1.15%、4.91%,进而证明了该方法的有效性。

基于倾斜刃边的印刷清晰度感知质量测评研究

对印刷清晰度视觉感知质量的检测算法及其评价模型进行了研究。通过对印刷清晰度影响因素的分析,设计了一个含倾斜刃边的印刷清晰度测试靶标,提出了一种优化的基于截断频带的印刷清晰度质量指标检测算法;对26个具有不同清晰度效果的数字印刷品开展了清晰度的客观测量和主观评价,基于主客观数据耦合构建了一种新的印刷清晰度感知质量评价模型。另抽取20个数字印刷品进行验证,对印刷清晰度感知质量的预测得分与主观评价得分的相关性进行了分析,结果显示两者间具有很好的一致性,相关系数达到0.9916,说明印刷清晰度感知质量的定量测评方法可行、有效,可解决印刷业长期以来只能依靠人眼进行主观目测评价印刷清晰度的问题。

正态分布模拟倾斜刃边图像的MTF测量方法

调制传递函数(MTF)是评价光学成像系统信息传递频率特性的一个关键指标,倾斜刃边法是测量MTF的主要方法之一。为了解决传统倾斜刃边法对噪声图像边缘角度估计的不准确性,提出了一种基于正态分布拟合和中值点查寻的MTF测量新算法。通过正态分布函数模拟一幅与实际图像误差最小的模拟图像,利用中值点查寻法对模拟图像处理,求得最佳刃边角度,利用该角度求出实际图像的边缘扩散曲线,再通过费米函数拟合获得边缘扩散函数(ESF)。由实验结果可以看出,在图像噪声较大的情况下,对倾斜刃边角度估计的准确度得到了明显提升,进而也提高了MTF的测量精度。

新型薄带倾斜剪刃碎边剪剪刃曲率半径的确定

设计了一种适用低铁损、高磁感硅钢的新型薄板碎边剪。文中对剪刃曲率及曲线进行了研究,根据剪切传动机构的布置方式推导出了倾斜剪刃碎边剪剪刃的曲线及曲率半径,并简化其曲线为圆弧,确定其圆弧半径值,介绍了圆弧曲线的加工方法。为新型薄带碎边剪的设计及加工提供理论基础。

喷墨印品图像的空间频率响应测量与分析

为了量化和全面表征喷墨印品图像的清晰度,本研究对ISO/TS 15311-1:2020和ISO/IEC TS 29112:2018标准中印品空间频率响应(SFR)的刃边测量法进行了分析。分别提取了表征印品图像锐度和分辨率的两个特征空间频率指标,设置了分别表征印品图像客观和主观空间细节分辨能力的两个质量因子指标,实现了对印品图像清晰度的全面表征。相关性分析表明,刃边模糊度对图像清晰度的影响更大。实验结果表明,所提取的指标能够正确表征纸张印品图像的清晰度质量优劣,可为相关行业的材料开发、工艺优化等过程提供参考。

基于点扩散函数的小目标辐射测量

提出了一种基于点扩散函数(PSF)精确测量尺寸很小或者距离很远的一类小目标的红外辐射特性的方法。该方法在已知目标几何形状的前提下,采用倾斜刃边法测得光学系统的点扩散函数;对目标成像和探测器焦平面阵列采样过程进行建模,得到目标在探测器上成像的模拟图像;通过对红外系统捕获的模拟图像与真实图像进行匹配获得最优化估计的目标亮度、尺寸以及中心位置。最后,通过实验对该方法进行了验证。结果显示:圆形目标温度为70℃,理想几何成像直径大于4个像元时,测得的辐射亮度最大误差为2.35%;目标尺寸(面积)最大误差为1.89%。该方法可用于获取目标和背景辐射特性,测试红外成像系统性能,完成图像复原和小目标定位等。

激光辐照条件下光学相机像质评价方法研究

倾斜刃边像分析法是调制传递函数评价方法中最常用的方法之一,该方法成像过程中光束透过能量高、实用性强,具有广泛的应用前景。将倾斜刃边像分析法应用于激光辐照条件下相机成像质量评价系统,分析方法可信有效,但需综合考虑刃边倾角度、刃边两侧灰度对比度和背景噪声等影响因素。采用倾斜刃边像分析法计算不同功率密度和光斑位置下系统不同的MTF曲线和MTFA值,结果表明:当激光功率密度偏小或光斑位置距刃边较远时,刃边对比度和MTF值影响较小;当激光功率密度逐步增大或光斑位置向刃边靠近时,局部MTF呈降低趋势变化,刃边对比度和MTF值影响逐渐增大,干扰效果也逐渐明显,尤其是在光斑覆盖目标时,MTF值无法计算,干扰效果达到最佳。因此,基于倾斜刃边像分析法可实现定性和定量评价光学相机成像质量。基于该仿真结果,建立相应的激光辐照条件下光学相机成像质量测评系统,可为光学相机激光辐照效应实验及其激光干扰效果评估提供技术支持。

CTP成像系统的MTF测量评价研究

分析了MTF测量的正弦光栅法和倾斜刃边法,总结了2种方法的优缺点,并分别用2种方法对一简单成像系统的MTF进行了测量,然后将结果与ISO标准进行了对比。结果表明,用倾斜刃边法测量不仅操作简单、易控制,测量结果也更精确。

基于CLD算法的水下模糊特征边缘提取的研究

由于光在水下传输时的衰减和散射效应,用摄像头拍摄到的水下图像分辨率低,成像效果差。水下图像的模糊特征使得普通的边缘提取算法对目标区域的提取效果并不好。本文提出了通道插值算法(CLD),用来检测提取实验所需的倾斜刃边图像,为下一步建立水下质量评价的MTF体系做准备。

短波红外相机调制传递函数在轨测试

基于对倾斜刃边法在轨测试的基本原理,将倾斜刃边引入短波红外波段。选择边界清晰的地物目标作为刃边图像,详细分析在轨测试各流程,获取截止频率范围内的调制传递函数,其中在奈奎斯特频率处沿轨道方向和垂直于轨道方向的计算结果约为0.1。实验结果表明基于倾斜刃边的调制传递函数在轨测试能够克服地面像元分辨率对采样区域的限制,适用于小阵元、低分辨率的短波红外相机。

微光CMOS传感器调制传递函数快速测试方法

为满足微光CMOS图像传感器调制传递函数快速检测的需求,通过优化倾斜刃边法提出一种基于超采样模型的调制传递函数快速测试方法。测试过程采用自适应双阈值Canny边缘检测算法提高刃边检测精度,通过刃边角度空间几何旋转对边缘扩展响应进行超采样,并利用三次费米函数等效模型进行拟合,极大消除自然微光成像中噪声对测试结果的影响。利用该方法对CMOS传感器进行实际测试,采用不同目标图片测试实验结果同标准量进行对比,误差均在0.06之内,证明了该方法的可行性与有效性,符合CMOS传感器性能检测的要求。

卡塞格林光学遥感系统的图像复原

卡塞格林光学遥感系统相当于一个望远系统和环形光阑的组合,无穷远物的夫琅禾费衍射谱是圆孔衍射和圆屏衍射共同作用的结果。由于系统次镜中心遮拦的影响,损失了一部分衍射谱,造成了系统调制传递函数(MTF)在中频段的下降,影响了成像质量。设计了一个2 m焦距的改进型卡塞格林光学系统。为了弥补系统成像质量的损失,运用调制传递函数补偿(MTFC)技术,通过倾斜刃边法提取卡塞格林系统所拍摄图像的点扩展函数(PSF),对退化图像进行复原,并利用多种客观图像质量评价函数对复原效果进行了评价。实验结果表明,该方法对于卡塞格林系统成像质量的提高具有良好效果。