正弦型中频面形误差对光学传递函数的影响

中频面形误差(MSFSE)会导致光学系统发生小角度散射,影响系统性能。为了在光学设计和光学加工中制定合理的中频面形误差公差,就中频面形误差对光学系统调制传递函数(MTF)的影响进行了量化研究。在衍射受限条件下,推导出正弦型中频面形误差对光学系统MTF的影响的表达式并对其进行分析,然后通过光学设计软件仿真验证理论推导结果。假设光学系统光瞳上带有正弦型中频面形误差,对光瞳函数进行傅立叶变换,然后平方得到点扩散函数(PSF),再对PSF进行傅立叶变换得到光学系统的光学传递函数(OTF),对OTF取模,即可得到中频误差影响下的MTF表达式。将该式与衍射受限条件下无中频误差的光学系统MTF进行对比,得到中频误差对光学系统MTF的量化影响。理论计算结果表明:正弦型中频误差会使光学系统的MTF在不同空间频率处产生不同的损失,损失值随空间频率呈周期性变化;峰谷值(PV)分别为0.030μm、0.095μm、0.159μm和0.223μm的中频面形误差,导致的光学系统MTF的最大损失比例分别为0.89%、8.80%、23.48%和43.31%;随着中频误差PV的增加,MTF的损失值呈非线性快速增加。软件仿真结果与理论计算结果吻合。

空间光学相机在乃奎斯特频率处的调制传递函数测试与实验

为了精确地测试空间光学相机入轨之前在乃奎斯特频率处的调制传递函数,开展了整机在乃奎斯特频率处的传递函数测试实验。给出了相机在乃奎斯特频率处的调制传递函数测试链路图;推导了乃奎斯特频率的方波靶标在整个链路中的传递过程和终端靶标图像的精确对比度函数模型;计算了终端靶标图像的对比度与相机在乃奎斯特频率处的调制传递函数转换关系和理论误差形式。最后,在真空环境下测试了相机在乃奎斯特频率下的调制传递函数,并依据本文推导的结论对结果进行了修正。实验结果表明:某空间光学相机在实验室条件下测得的乃奎斯特频率处的调制传递函数为0.213,经折算时间延迟积分CCD(TDICCD)及处理电路的调制传递函数为0.602,TDICCD外围处理电路的调制传递函数等效衰减系数为0.946,与理论值接近。测试结果表明提出的方法基本准确,能够满足空间光学相机地面研制阶段对调制传递函数测试的要求。

振动对光学成像系统传递函数影响的分析

为了使光学机械结构设计满足成像系统的要求,对机械振动对光学调制传递函数(MTF)的影响做了分析。从光学成像系统物像相对振动的形式入手,基于刀口理论(线扩展函数),用MTF作为评价函数,针对各种振动形式对图像分辨率的影响进行量化分析,并分析各种参数对MTF的影响,为光学机械的强度、刚度、和精度设计提供了理论基础。结合工程实际,提出减小振动对成像质量影响的具体措施;通过对某成像设备中振动对MTF影响的分析,计算出其动态分辨率为22 lp/mm,与实际拍摄结果较为接近;说明了该分析的正确性及其可用性。

双光瞳系统的光学传递函数和扫描全息术

在单光瞳图像处理系统中,扫描系统与非相干成像系统具有等价性,在此基础上设计了图像处理系统中的双光瞳处理系统,并推导了该系统在聚焦和离焦时的光学传递函数,提出了离焦时该系统在光学扫描全息术中的应用.

视频光学传递函数测试中的系统参数设置

通过对针孔像的处理和分析,获得了被测系统的光学传递函数,分析了采样频率对测试精度的影响,提出了用栅条板标定频率换算尺度和针孔像采样频率的方法 对50mm焦距平凸标准物镜的测试结果表明,系统参数的标定和输入直接影响测试精度,采用本文提出的标定方法准确可靠,可以在测试组件参数未知的情况下,获得影响空间频率换算的参数,进而准确获得被测系统的光学传递函数。

光学传递函数测量仪刀口和狭缝两种扫描方法比较分析

GC 2 11光学传递函数分析仪是北京理工大学光电工程系自行研制的一台能对折轴、潜望等复杂光学系统进行测量的大型精密测量仪。其测量采用了刀口扫描和狭缝扫描两种方式。但实际应用时 ,用刀口扫描方式得到的光学传递函数值总是小于理论值。通过分析计算 ,得出在相同条件下 ,刀口扫描法比狭缝扫描法抗干扰能力差的结论 ,弄清了长期以来刀口扫描测试数值偏小的问题。

光电成像系统中的光学传递函数

本文研究了光电成像系统中的光学成像、抽样和重建等各个过程对整个系统的光学传递函数的影响。分析了光电成像系统在积分抽样和图像运动情况下的光学传递函数，重建图像中的频谱混叠和假响应情况，由此给出光电成像系统获取图像的一些原则。

光锥的光学传递函数测试方法研究

从传像方式上给出了光锥的理论传递函数,并提出了利用星点像分析测试其MTF的方法,通过具体实验给出了MTF的测试结果.测试结果表明,合理的选取测试组件参数,可以得到光锥在较大频率范围内的光学传递函数(>100lp/mm).从MTF趋势上看,测试结果与理论推导呈一致性.

光学遥感成像系统调制传递函数补偿技术

在分析逆滤波和维纳滤波的基础上,针对CBERS卫星成像系统特性,对光学遥感成像系统调制传递函数补偿(MTFC)技术进行了研究和改进。从MTFC曲线形状角度,提出较大幅度提高中频而适当提高高频信息的MTFC补偿曲线优化设计思想,在增强图像清晰度的同时,有效抑制了噪声。文章以CBERS-02B卫星高分辨率相机(HR)成像系统为例,试验结果表明:MTFC能够显著提高图像品质,同时也会引入一定的噪声,最后对MTFC的适用性给出了建议。

基于光学传递函数的气动光学效应计算方法

利用带像差的光学传递函数理论建立模型,并对3种流场进行了模拟计算与对比分析,模型中把降晰效应按流体力学理论分为平均流和脉动流两部分分别计算。把计算结果与文献列举的实验结果进行比较,证明所建立的模型基本正确,可以为图像复原及气动光学实验分析提供理论依据。

紫外光学传递函数测量装置研究

光学传递函数是评价光学系统成像质量的重要指标,针对目前光学传递函数测量只能覆盖可见光和红外波段,自行研制了紫外波段(260nm～400nm)光学传递函数(OTF)测量装置。介绍了装置的原理及组成,采用中心波长为λ0=300nm和λ0=380nm 2种OTF标准镜头在2个光谱范围内对OTF测量装置进行了标定和测试,结果表明:调制传递函数(MTF)的测量值与理论值的偏差:±0.03(轴上);±0.05(轴外)。最后,对装置的测量不确定度进行了评估。

离散成像系统的光学传递函数

分析了含有离散探测器阵列的离散光学成像系统存在传递函数的条件及由于离散探测器采样不足而产生的混谱现象,并针对离散探测器的特点提出了平均离散点扩散函数概念.综合以上因素,建立了离散光学成像系统的统计光学传递函数理论.

光学采样成像系统传递函数补偿的试验研究

简要介绍了传递函数补偿(MTFC)验证试验,通过物理仿真和基于ISO20462的最小可觉差(JND)主观评价,对光学采样成像系统MTFC进行了研究。在实验室建立模拟采样成像系统进行物理仿真;通过对7次JND评价数据之间的相互验证,说明JND主观评价具有客观性,试验数据和MTFC验证结论准确可信。

红外混合光学系统传递函数的一种测试方法及实现

介绍了利用刀口扫描法测试红外混合光学系统光学传递函数的原理,采用此方法,设计了一套实用的红外混合透镜性能测试系统,可实现红外混合光学系统点扩散函数和光学传递函数的测量;针对3～5μm波段的红外混合光学系统进行了像质评价,给出了测试结果;此测试系统对红外混合光学系统的设计、加工以及像质评价具有实际意义。

基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术

光学传递函数是评价像质的重要指标,是光学系统设计的重要辅助参数.基于背景纹影技术获取光线通过折射率场的位移场数据,结合马吕斯定理,获取了对应的波前梯度数据.结合光学传递函数计算方法,实现对光学传递函数的获取.利用上述思路完成了对某平凸透镜光学传递函数的测量,并将其与ZEMAX计算得到的光学传递函数进行比较.对比了低频处的实验结果和理论结果,其误差不超过4.0%.分析了误差产生原因并验证了基于背景纹影技术对低通系统进行光学传递函数测量的可行性和有效性.

图像分析法测试光学传递函数中的噪声抑制

采用数字傅里叶分析方法进行MTF测试,图像传感器引入的噪声会改变图像的频谱信息,造成LSF及MTF的测试误差。研究了噪声均值和方差对标准透镜频谱曲线的影响,提出了基于高斯拟合的LSF曲线噪声抑制方法,根据引入噪声标准透镜频谱曲线修正其对测试精度的影响。数学仿真结果表明,采用噪声抑制方法,MTF的计算误差小于3%。

Golay3稀疏孔径光学系统调制传递函数分析和成像研究

给出Golay3稀疏孔径光学系统的光瞳结构,分析其调制传递函数(MTF)特点。对不同填充因子的Golay3稀疏孔径光学系统模拟成像,并用几何均值滤波进行图像复原,以相关系数评价模拟成像质量和图像复原效果。结果表明:模拟成像和图像复原结果与调制传递函数分析结果一致;经几何均值滤波后,图像质量得到改善:图像复原效果随填充因子增大而提高。

衍射透镜衍射效率及光学传递函数

分析了衍射透镜的衍射效率及其对光学传递函数的影响，得出了总的光学传递函数和各衍射级次光学传递函数之间的加权和关系公式。最后进行了实例计算和讨论。

规范光学分数傅里叶变换下的光学传递函数

基于规范光学分数傅里叶变换,从光学传递函数概念出发,根据菲涅耳衍射、夫琅和费衍射定义,应用线性系统理论,分别给出了菲涅耳与夫琅和费衍射系统在规范分数傅里叶变换下的光学传递函数数学表达式。证明了其具有分数傅里叶变换的级联性,指出常规傅里叶变换下的光学传递函数为分数传递函数的特例。所得结果对光学分数傅里叶变换在信息处理、像质评价等方面的应用具有实用价值。

光学采样成像系统传递函数补偿的仿真研究

简要概述了光学采样成像系统组成及调制传递函数补偿(MTFC)概念;采用计算机仿真的方法模拟成像链路,MTFC是成像链路的一个重要环节,通过改变成像链路中的参数,研究链路中的混叠、光学遥感器噪声、量化、有损压缩对MTFC的影响。