中间像面非理想成像的近红外折反射系统光学装调方法

近年来,基于中间像面非理想成像的近红外折反射系统应用广泛,但由于该波段干涉仪的价格昂贵且难以维护,其应用并不普及,因此在该类系统集成阶段,通常只能采用传统的机械特征定位方式(例如采用中心偏测量仪辅助定位)进行装调。由于传统机械定位方法无法直接借助干涉仪对系统出瞳波像差进行实时高精度监测,即不能通过观察各视场像差变化规律来指导装调,导致系统的装调效率和精度通常难以保证。针对一个口径为150 mm、焦距为450 mm的中间像面非理想成像近红外折反射系统的高精度光学装调方法开展研究,通过对系统中继透镜组透镜薄膜进行包含常用干涉仪工作波长(λ@632.8 nm)的设计,来实现利用可见光激光干涉仪对系统波像差进行高精度检测的目的,然后研究了系统各装调自由度和系统初级波像差的敏感度关系,以失调敏感度单变量分析为基础,分析了各失调维度间的耦合作用特性,在此基础上提出了次镜和中继镜组相互反复迭代联调的光学装调方案。整机装调后,光学系统各视场波前误差(RMS)和设计仿真结果数值大小大致相同,方向一致,均达到成像质量要求。

费马原理在旋转二次曲面理想成像中的应用——主轴上物点

运用费马原理推导出主轴上物点经旋转二次曲面反射和折射的会聚光线方程和发散光线方程,并在近轴条件下得到相应的实像和虚像的物像公式。结果表明主轴上物点经旋转二次曲面反射和折射的会聚光线方程与发散光线方程不同,而实像和虚像在新笛卡尔坐标系中的物像公式具有相同的形式。另外,当偏心率等于零时,所有方程均退化到球面界面的形式。

轴外物点理想成像的条件

用费马原理证明了轴外物点理想成像的条件

轴上物点经双凸对称球面透镜成像偏差分析

为确定轴上物点经双凸对称球面透镜所成的像与理想像的差异,便于检验成像器件能否达到实际成像应用要求,本文利用解析几何方法推导了轴上物点经双凸对称球面透镜的成像区域边界方程,计算分析了入射光线倾角及透镜参数对成像区域的影响.结果表明当轴上物点位置与透镜曲率半径确定时,如物距取30.0 cm、曲率半径为15.0 cm、透镜的半厚度≤0.300 cm时,表示成像区域边界轴上像点偏离理想像点程度的轴上偏差小于等于2.02%;当轴上物点位置与透镜参数确定,如物距取30.0 cm、透镜半通光孔径为3.00 cm、入射光线倾角≤4.85°时,表示成像区域边界像点离轴程度的离轴偏差小于等于10.0%.此方法同样可以分析其他类型像差,理论推导与计算结果为相关后续研究提供了理论支持与技术借鉴.

像增强器MTF测量理想像面选择方法研究

为了能够获得准确的调制传递函数测量结果,对测量系统中投射图像的理想成像面进行选择性调节。通过对微光像增强器调制传递函数测量系统光学成像性质的深入分析,讨论了光学系统的像差特性,利用平均中点取值法实现了微光像增强器调制传递函数测量中对理想成像面的选择。通过与微光像增强器已有测量结果的对比,证明所述方法能够保证微光像增强器调制传递函数测量的准确性。

消球差旋转二次曲面的成像理论

当今光学仪器中,大都使用球面透镜,而这种透镜易形成较大像差,非球面透镜能够克服球面透镜的缺点,具有很高的实用价值.本文给出了消球差旋转二次曲面和消球差旋转二次曲面透镜,利用这种透镜能提高光学仪器的成像质量、简化内部结构.

基于费马原理的光学元件成像规律探究

运用费马原理推导出同光轴平行光束经反射和折射后完美汇聚在一点时,反射和折射界面需满足的条件。通过旋转抛物面反射、旋转椭球面折射与球面反射和球面折射的对比,得到近轴光线条件下光学元件的成像规律,并使用ZEMAX软件进行了模拟,得到了上述各光学元件的模拟光路图。运用费马原理推导出了主轴外物点在非近轴近似条件下,球面反射、球面折射、厚透镜的物像方程。该方程表明:只有近轴物在近轴光线条件下,才能得到唯一确定的像点,即近轴近似是理想成像充要条件的结论。

薄透镜成像的几何光学规律及其傅里叶解释

透镜成像的原理和应用是一项广泛而复杂的理论和实践的内容 ,本文首先从几何光学的角度对光传播过程中的费马原理 ,薄透镜成像的规律及理论进行一般性分析 ,进而从波动光学的角度 ,运用傅里叶分析的手段对薄透镜成像的原理与规律进行更深入的剖析与解释。

一种机载成像系统目标定位新方法

提出一种机载成像系统目标被动定位算法,应用机载成像设备,实现对图像中目标的精确定位。首先,根据镜头设计参数,计算得到理想小孔成像模型下图像中目标点坐标信息,并根据图像视场和分辨率,计算得到目标在成像系统坐标系下空间信息;其次,根据成像系统安装位置信息和载机姿态信息,计算得到目标在惯导坐标系下空间位置信息;最后,根据载机经纬度和高度信息,计算得到目标实际位置信息。通过对采集到的实验数据进行分析,结果表明,文中方法具有较高的定位精度和处理效率。

《光学学报》:静电聚焦同心球系统的成像电子光学

2019年,中国工程院院士周立伟曾在《光学学报》发表系列文章《复合电磁同心球系统的成像电子光学》。2021年秋,周立伟重新梳理他在这一方向的研究,形成4篇系列文章,作为2019年文章的姊妹篇,再次选择发表在《光学学报》上。周立伟介绍,自己在钻研电子光学的过程中,主要思考了两个问题:一是近轴电子光学理论只能解决理想成像,仅适合解决邻近对称轴区域的电子光学问题,成像电子光学要研究由光阴极逸出的大物面宽电子束在系统中的行进轨迹及其成像的规律和所形成的像差。

无球差的光学曲面

当今光学仪器中,大都使用球面透镜,而这种透镜易形成较大像差,非球面透镜能够克服球面透镜的缺点,具有很高的实用价值.本文给出几种无球差光学曲面和无球差透镜,利用这种透镜能提高光学仪器的成像质量、简化内部结构.

推扫型高光谱数据光串扰校正方法研究

串扰是成像光谱仪非理想成像特性中的一种,分为电串扰和光串扰,它广泛存在于现有的成像光谱仪之中。推扫型高光谱数据的光串扰使目标像元受到临近像元的影响,目标像元光谱曲线发生变化,图像的清晰度降低。基于推扫型成像光谱仪的成像原理,提出一种针对推扫型高光谱数据的光串扰校正方法。从高光谱数据中选取包含白色定标布地物的区域作为参考数据,通过行间差值方法得到所有白色定标布像元产生的总光串扰量;对总光串扰量进行拟合以抑制噪声,并通过递归方法计算单个白色定标布像元所产生的光串扰量;使用该串扰量对整景数据进行光串扰校正。选用三景不同地物类型的PHI数据进行光串扰校正,结果显示,校正后数据的光串扰现象得到明显的抑制,数据质量在光谱维和空间维均得到有效提升。在光谱维,由光串扰引起的光谱曲线变化得到校正;在空间维,图像清晰度提高50%以上的波段数占总波段数的83%。校正方法直接从高光谱数据本身提取光串扰量,并对数据光串扰现象进行校正,不依赖于其他外部数据,且适用于不同的地物类型。该光串扰校正方法亦对实验室测定成像光谱仪的光串扰量具有借鉴意义。

Matlab在几何光学仿真实验中的应用

在工程光学教学中,为了使学生更好地理解球面光学成像系统与理想光学成像系统的区别,提出了用Matlab程序模拟球面光学系统成像过程的仿真实验,并编制了模拟程序.把系统结构参量r,d,n和物距L等代入到模拟程序中,就可以仿真成像系统的成像过程.仿真实验结果显示:理想光学成像系统的成像性质在球面光学成像系统中不存在,但可以通过设计优化使球面系统近似达到或者无限接近理想成像系统,理想成像系统的意义在于它的标准性.

舰船遥感图像非线性畸变自适应校正研究

针对摄像机成像模型受非线性映射导致所获取舰船遥感图像存在的非线性畸变,根据Tsai畸变模型和Brown畸变模型构建改进处理的非线性畸变模型,通过实验场校验法解算非线性畸变模型的校正参数,实现目标坐标的校正处理,采用双线性内差值法对原始舰船遥感图像作重采样处理,获取畸变校正后的舰船遥感图像。实验结果表明:该方法可实现舰船遥感图像的非线性畸变校正,校正后畸变误差均值、畸变百分比较小。

作图求像法的一个误解

作图求像法的一个误解毋同怀（新疆独山子炼油厂技工学校，８３３６００）如图１所示，用薄透镜作图求像法对垂直于凸透镜Ｌ前的物体ＡＢ求像，可从Ａ点作三条特殊光线中的任意两条确定像点Ａ，再过Ａ作垂直于主轴的垂线ＡＢ，则ＡＢ就是物体ＡＢ的像．若在Ａ...

基于Faster R-CNN的煤岩识别与煤层定位测量

传统机器学习的煤岩识别技术大多数采用的是手工设计图像特征,并结合滑动窗口的方式对煤岩图像进行特征提取,再经过分类器进行分类和识别,存在图像特征设计难度大、耗时长、泛化性差等缺点。针对传统机器学习的这些缺点,采用了一种基于机器深度学习Faster R-CNN的煤岩识别方法。首先利用采煤机上的监控摄像机现场采集煤岩图片数据集,将图片输入到VGG16卷积神经网络,对煤岩图像特征进行提取,将提取出来的特征图经过区域建议网络(Region Proposal Network),对图像上的煤岩进行初步定位与分类,最后经过R-CNN网络精确定位分类,输出煤层边界点的像素坐标值。解算出监控摄像机内外置参数,结合理想针孔线性成像模型,将图片中所定位到的煤层边界点(煤层角点)的像素坐标值转化成矿井测量坐标值,为采煤机自动调整滚筒空间位置提供数据依据。