TDI-CCD总剂量辐射效应及测试

为评估空间辐射效应对应用于某空间相机的TDI-CCD的成像性能的影响,从器件的电路结构入手,分析了总剂量辐射效应对器件主要性能指标的影响。针对此器件的总剂量辐照测试方法研制了测试装置。用60Co对器件进行了γ射线总剂量辐照实验,定量测试了受辐照前后器件的光电响应性能及对比度传递函数的变化情况。实验结果表明,总辐照剂量达到20krad(Si)时,定制TDI-CCD的相对响应度、暗电流、动态范围、最大信噪比相对于该器件没受辐照的初始值变化量均小于5%,对比度传递函数(CTF)没有明显变化,说明定制TDI-CCD器件能够满足某空间相机的使用要求。

矩形波板法测量光锥与CCD耦合器件的光学传递函数

本文采用直接对矩形波板成像的办法,测得系统的对比传递函数,然后再利用系统对比传递函数与系统的调制传递函数的关系,得到系统的调制传递函数.该方法克服了传统刀口扫描法的缺陷,消除了由于离散型光学元件的离散性产生的空间非平移不变性的影响,减小了测量误差,提高了精确度.

基于图像采集卡的图像显示与处理软件开发

利用图像采集卡与计算机构成图像处理系统开发了一款软件,用于采集显示CCD相机整机系统输出的图像并计算输出图像调制度,为相机系统的综合像质评价提供依据。充分利用Matrox公司为其图像采集卡提供的二次开发函数库MIL库,在VC++6.0开发环境中调用MIL库函数实现了相机系统输出图像的显示、存储和调制度计算等功能,并对主要程序算法进行优化,提高了软件的性能。实验室测试表明,该软件能实时显示输出图像并进行相应的处理,调制度计算结果准确,软件运行稳定。利用图像采集卡自带的函数库开发图像显示和处理软件,缩短了开发周期,提高了软件运行可靠性。

CCD相机调制传递函数的测试原理分析

对于CCD相机的空间分辨率特性 ,通常用调制传递函数来表征。基于调制传递函数理论分析值与具体的实验测试值存在差别 ,分别对分辨率板在焦平面所成的像与CCD像元之间的偏移量和积分时间内被摄物体与相机的相对运动产生的像移对相机调制传递函数的影响进行了分析。

差分相衬显微成像技术发展综述

差分相衬(Differential phase contrast,DPC)成像是一种基于部分相干照明调控的无标记非干涉相位成像方法,它为未染色透明样品提供了一种快速、有效且高分辨率的可视化手段。DPC通过多次非对称照明调控或非对称孔径调制使不可见的样品相位信息转换为成像器件可直接探测的强度信号,从而为定性相衬成像甚至定量相位重建提供了可能。近年来,随着该领域研究的逐步深入,成像的相位传递函数得以明确推导,DPC已经逐步从定性观察走向了定量研究。另一方面,得益于全孔径照明调控和高效相位反卷积算法,DPC定量相位成像的空间分辨率可达到非相干衍射极限,并能够获得低噪声、高精度的定量相位重构结果。通过与三维光学传递函数理论交融借鉴,DPC最近已被进一步拓展到了三维衍射层析领域,实现了厚样品三维折射率的定量成像。文中从DPC成像方法的基本原理、成像系统与算法优化等几个方面对其历史发展、研究现状和最新进展进行了详细综述,并讨论了该方法现存的一些关键问题以及今后可能的研究方向。

高分辨率CCD相机传递函数的实时计算

为了获得大数据量、高速图像下传的高分辨率CCD相机的实时传递函数,提出了一种基于图像快视与采集记录系统的CCD相机成像质量自动评价方法。应用计算机高速信息采集和存储技术,在分析对比度传递函数和调制传递函数之间关系的基础上,利用高对比度矩形靶标法计算CCD相机的传递函数,设计了传递函数实时计算系统,从而完成对CCD相机整机系统的像质实时评价。实验结果表明:当像元数达到20 000个,采集速度达到3.2Gb/s时,该方法能够高速率并且准确实时地计算传递函数。

一种基于辐射状靶标场的成像系统MTF计算方法

针对实际拍摄的靶标影像存在几何畸变,导致辐射状靶标在影像上并非标准的扇形圆弧,难以精确获得相同半径(或频率)上的原始灰度信息,从而无法精确计算成像系统MTF(modulation transfer function)值的问题,提出了通过辐射状靶标图像特征点提取和多项式拟合,建立对应的地面坐标和图像坐标间的相互关系,以地面坐标为基准,排除影像的几何畸变,高精度提取圆周灰度信息的方法。结果表明,提出的方法能更准确地提取同频率上的灰度序列,可提高MTF的检测精度。

矩形光栅法视网膜调制传递函数测定技术的研究

目的:证明利用矩形光栅法测定人眼视网膜-大脑调制传递函数(MTF)的有效性,从而可以开发出一种结构小巧、移动性好、价格便宜、性能稳定的MTF测量仪。方法:在实验室搭建实验装置,分别利用矩形光栅法的实验装置和平板法视网膜MTF测量仪器,来测定正视眼组和屈光不正组的不同空间频率条纹分辨的阈值,算出并分析比较所测MTF值。结果:用本实验装置所测量的MTF曲线特征符合人眼MTF的山型特点。在六个空间频率下用本实验装置所测的正视眼和屈光不正组的MTF值之间没有显著性差异,P >0.05。对于同一样本组,用本实验装置和平板法微机控制视网膜MTF测定仪所测量的视网膜MTF值之间比较没有发现显著性差异,P >0.05。结论:本实验装置经过试用证明,其性能稳定、结果正确、可避开屈光因素的影响、能有效反映人眼的MTF曲线特征,与以往方法所测MTF值的符合性好,从而证明了利用矩形光栅测量视网膜MTF的原理的正确性。

基于测量最小可分辨对比度的CCD相机成像质量的评价

针对评价CCD相机成像质量MTF方法的缺点,引入了最小可分辨对比度MRC这个评价指标,并研制了相应测量MRC的系统.在这个系统中采用两个重叠积分球分别对靶标的正反两面照明,通过改变这两个积分球的亮度就可以获得可变的对比度.实验结果表明:测量MRC系统测量亮度的误差可控制在±0.3cd/m2以内;CCD相机的MRC随着空间频率的增加而增加;测量CCD相机的MRC是评价CCD相机成像质量的一种快速有效的方法.

基于色度学的人眼彩色探测特性分析

相对于黑白视觉的亮度对比度的探测特性,分析了人眼视觉对彩色条纹的探测特性.在分析前人研究和实验的基础上,根据色度学原理,研究了前人实验中所采用的红绿条纹和黄蓝条纹的亮度、主波长和色纯度变化.提出了用亮度对比度、主波长对比度和色纯度对比度描述人眼彩色对比度探测特性的概念,可初步定性解释部分前人的彩色视觉实验结果.为进一步评价彩色图像质量提供了一种可能的技术途径.

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。

一种新型的可检测不同人工晶状体植入术后功能视力的模型眼(英文)

目的:通过这种新型的模型眼比较各种人工晶状体(以Tecnis为代表的非球面晶状体、以Array为代表的多焦晶状体及以EPOCH为代表的传统单焦球面晶状体)植入术后的功能视力。方法:我们这种新型的模型眼是根据理论模型眼的光学特性设计而来的。该模型眼是由一个焦距为35mm的球面设计的摄影镜头、一个置于房水的人工晶状体、一个电荷耦合照相机(CCDcamera)构成,图像分析采用目前国际上标准的商业化遥感处理软件系统。结果:模型眼和人眼具有相似的调制传递函数(modula-tiontransferfrequency,MTF)。模型眼所成的像和植入人工晶状体的眼睛所成的像相似,光阑的孔径和人工晶状体的屈光度可以改变,也可将镜片置于摄影镜头之前。结论:该模型眼能够即时的给出人工晶状体植入术后所成的像,让我们可以直接观察到模型眼构成的图像而不是数据,并能显示出各种人工晶状体的差异。

改善光纤倒像器的对比度传递特性

光纤倒像器是一种特殊类型的光纤板,可将传递图像直接倒转180°并应用于像增强器。由于光纤倒像器的特殊结构,造成光纤随着距扭转轴心的距离增加,数值孔径和光通量逐渐下降。相对于光纤板,光纤倒像器在透过率和对比度传递特性上均有一定程度的下降。通过改进玻璃系统,在一定程度上降低芯皮玻璃间离子扩散和相互渗透的程度,可提高光纤倒像器的实际数值孔径;通过调节EMA吸收量,既能满足像增强器对光纤倒像器荧光屏透过率的要求,又能保证最大程度地吸收光纤中逸出的杂散光,提高对比度。选择合理的芯皮比,不仅可弥补因扭转拉伸造成的皮层厚度减薄,还可进一步增加皮层厚度,抑制光从光纤中逸出。通过以上改进,可改善光纤倒像器的对比度传递特性。

优化X射线同轴相位衬度成像的理论研究

采用同轴相位衬度成像方法,基于PGW理论获得的频域相位衬度传递函数,对于理想光源和多色X射线源,用计算机模拟分析了如何选择物像距离和空间频率以获取最佳相位衬度像。实际应用中要综合考虑具体成像实验装置对于物像距离的可调范围以及成像分辨率的要求。对于具有一定谱宽的X射线源,应选择谱宽尽量小的源,以获得含信息量丰富、分辨率高的图像。

线列光纤传像束的对比度调制传递函数

根据对比度传递函数的定义,推导出线列光纤传像束对比度调制传递函数的表达式,采用数值计算的方式,仿真分析了线列光纤传像束的对比度调制传递函数。仿真结果表明,输入信号与光纤束位相匹配对对比度调制传递函数结果有一定的影响,对比度调制传递函数值随位相呈周期性变化。在输入的空间频率小于Nyquist频率时,对比度调制传递函数值随频率的增大而减小。

摄影系统的调制传递函数(MTF)的研究

通过调制传递函数 MTF物理意义的讨论 ,研究了照相机镜头的 MTF曲线 ,胶片的MTF曲线 .分析了商家出具的 MTF曲线 ,为选择。

X射线成像积分滤波模型与实验

X射线数字化成像系统的不足主要表现在成像末端耦合约束、微焦点约束瓶颈以及单光子成像缺陷与量子噪声约束等方面,利用传统的数字图像处理手段很难实现有效的图像滤波,而复杂的滤波算法进一步限制了其工程使用效果。为了提高X射线成像系统的光学传递能力与系统抗噪声能力,本文首先以热激发X辐射源与X射线像增强器为例,从系统层面探索成像遇到的诸多技术瓶颈,并在此基础上提出了一种针对X射线成像的积分滤波方法。然后,将空间频率固定的铅制光栅作为被测目标,通过改变中继光学耦合系统的物像关系使得像方空间频率在一定区间内连续改变,进而通过大量的实验数据实现在不同积分时间条件下的光学传递函数精确拟合。接着,分别从光学传递函数积分效果与归一化后的基频传递特性的角度验证了该滤波方法可以有效压制热触发源引入的量子噪声,避免图像产生单光子成像缺陷。实验数据表明:该方法可以提升系统成像的光学传递能力。最后,通过帧叠加与积分滤波的对比效果验证了该滤波方法的优越性。

雨雾天气下的户外场景成像

本文分析了雨雾天气下大气介质对户外场景成像的影响 ,通过输运理论与解析理论的结合 ,得出了能见距离与图像对比度及分辨率的理论关系 ,给出了图像合成的公式 ,并且通过实验把模拟产生的图像与实际拍摄的图像进行了比较 .

折射型多焦、可调节及衍射型多焦人工晶状体的调制传递函数及近距离视觉质量

目的研究折射型多焦(Array)、可调节(1CU)及衍射型多焦(ReSTOR)人工晶状体的调制传递函数(MTF)及近距离视觉质量。方法选择2005年4月—2006年4月于复旦大学附属中山医院行人工晶状体植入术的患者,其中Array 16例22跟,1CU 13例19眼,ReSTOR 13例17眼,采用iTrace视觉功能分析仪测量瞳孔直径、波前像差及调节幅度,并用iTrace 3.1软件模拟不同瞳孔直径下的MTF,用CGT-1000对比度眩光测试仪测量视觉对比敏感度,其他测量指标包括裸眼视力(UCVA)、最佳矫正视力(BCVA)及最佳矫正远视力下近视力(DCNVA)。结果当瞳孔直径为2.0、2.5mm时,除了在个别空间频率(10、15、30cpd)上1CU组的MTF显著好于Array组(P值均<0.1)外,3组间其他不同空间频率上MTF值的差异均无统计学意义(P值均>0.1)。当瞳孔直径为3.0mm时,除了个别空间频率(10 cpd),1CU组和ReSTOR组在其他空间频率上的MTF值都优于Array组(P值均<0.1)。而当瞳孔直径为3.5、4.0mm时,ReSTOR组在所有空间频率上的MTF值都优于Array组(P值均<0.1)。ReSTOR组的DCNVA明显好于其他两组(F=21.108,P<0.05)。ReSTOR组中有76.47%的患者达到J3或更好的DCNVA,明显好于Array组的22.73%和1CU组的15.79%(P值均<0.05)。1CU组测得的调节幅度为(0.993±1.423)D,而Array组和ReSTOR组则基本没有测出调节幅度。结论3种人工晶状体各有其优缺点,综合各项指标,ReSTOR相对而言是较为理想的一种,但仍有许多方面有待改进。

长距离红外主动成像系统目标获取性能分析

近年来,红外主动成像系统的发展推动了红外主动成像系统目标获取性能的理论研究。针对长距离红外主动成像系统的特点,建立了相互独立的各图像降质过程,如显示器、焦平面阵列、光学系统、大气湍流和距离选通范围内的后向散射与背景光的调制传递函数模型,使得在分析各因素对系统成像性能影响时更为简便。提出了采用TTP准则分析系统的目标获取性能的方法,并给出了计算结果。该方法比采用单一极限频率预测系统工作性能的Johnson准则具有更高的精度,充分显示了系统整个通带内信号传递的特性。结果表明:距离选通技术可以有效地减小大气后向散射和背景光噪声的影响,TTP准则综合考虑了各影响因素,能够对系统的目标获取性能进行全面、客观的评价,为系统的搭建和调试提供了充分的理论依据。