多孔径超薄相机开发的关键技术研究

发布时间：2023-11-12 19:07

　　目前,微型数字相机已经广泛应用于医疗、安防及电子消费产品等领域。随着信息技术和加工技术的发展,人们对数字相机微型化要求不断地提高。相机的成像原理和结构特点直接影响到了相机体积的设计。由昆虫复眼衍生出来的多孔径成像系统具有很大微型化潜力。本文结合不同微透镜阵列的成像模型,提出了一种基于自由曲面微透镜阵列的多孔径超薄相机。实现了超薄相机在具备有良好成像的同时,对光阑的设计与加工要求降低。根据图像处理和计算机视觉的相关理论和方法,完成了相机成像的重构。本文的主要工作如下:1)基于现有多孔径超薄相机的成像原理和结构特点以及自由曲面成像性能的优势,提出了基于自由曲面平面微透镜阵列且相邻孔径间有半视场交叠的新型多孔径超薄相机。2)针对提出的新型多孔径超薄相机结构特点,提出了一套光学设计及仿真分析的方法,并实现了孔径数为3×3,有效焦距为5mm,F数为2.8,视场为24°×24°以及透镜材料为PMMA的平面微透镜阵列成像系统的设计,优化后每个透镜的MTF值在156lp/mm处约为0.1。3)利用非序列光线追迹仿真对已设计完成的多孔径相机进行成像性能分析。完成了消除渐晕、提高图像对比度、去除噪声和矫正...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景和意义
        1.1.1 光学成像系统的微型化发展
        1.1.2 单孔径相机微型化的局限性
        1.1.3 多孔径成像系统
    1.2 多孔径超薄相机的研究现状及发展趋势
    1.3 课题的研究目的及内容
第二章 多孔径超薄相机的相关原理
    2.1 成像原理
        2.1.1 单孔径成像原理
        2.1.2 多孔径成像原理
    2.2 超分辨率重构
        2.2.1 超分辨率重构的基本原理及实现过程
        2.2.2 超分辨率重构在多孔径相机中的仿真实现
    2.3 光学自由曲面
    2.4 本章小结
第三章 多孔径超薄相机的设计
    3.1 成像模型与结构的确定
    3.2 图像传感器的选择
    3.3 平面微透镜阵列的设计
        3.3.1 平面微透镜阵列规格参数的设定
        3.3.2 平面微透镜阵列的设计方案及面型优化
    3.4 光阑的设计
    3.5 关于透镜阵列的拼接与仿真实验
    3.6 本章小结
第四章 多孔径超薄相机的图像处理
    4.1 消除渐晕及提高图像对比度
        4.1.1 渐晕
        4.1.2 消除渐晕
        4.1.3 提高图像对比度
    4.2 滤除噪声
        4.2.1 中值滤波
        4.2.2 噪声分析与滤除
    4.3 畸变矫正
        4.3.1 畸变的分析及矫正方法的选择
        4.3.2 畸变的矫正
    4.4 匹配与重建
        4.4.1 图像匹配
        4.4.2 图像重构
    4.5 图像处理的评估
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3863764