计算成像中光学联合设计方法研究
发布时间：2022-04-23 14:40
现代光电成像设备不仅需具备更高（高分辨率）、更远（远作用距离）、更大（大成像视场）的成像性能,而且需要满足更小（小体积）、更轻（轻重量）、更低（低成本、低功耗）的实际应用需求。传统光电成像系统为了满足此类需求,采用更大的相对孔径、更长的系统焦距、更多的透镜数量,或者引入非球面甚至自由曲面等复杂面型以实现光学像差校正,导致光电成像系统结构复杂、成本高。此外,利用图像复原算法进一步优化光学系统残余像差,提高图像可读性已成为现代光电成像设备的必备能力,但传统光学设计和图像复原算法设计过程互相独立,导致传统光电成像系统设计容易错失光学系统和图像处理系统的全局性最优方案。针对传统光电成像系统设计中的问题,本文基于计算成像全局性优化思想,将光电成像链路上的光学系统设计和图像复原处理这两个独立设计的“节点”作为整体考虑,进行全局性优化。即将图像复原处理过程引入光学设计中,基于光学-图像的像差选择性校正原则,利用图像复原算法分担光学像差的校正压力,以图像复原算法复杂度换取光学系统的简化设计,从而在获得同等成像性能的前提下降低光学结构复杂度,减小光学系统体积重量,提高能量利用率。本文利用泽尼克像差多项式...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文研究内容与章节安排
第二章 计算成像全局性优化理论基础
2.1 传统成像系统设计方法
2.1.1 光学设计方法与质量评价
2.1.2 传统光学设计像差校正
2.1.3 图像复原的作用与实现
2.2 计算成像的思想内涵
2.3 计算成像全局性优化思想
2.4 本章小结
第三章 光学联合设计像差校正理论与实现
3.1 光学联合设计理论分析
3.1.1 初级像差的泽尼克多项式
3.1.2 初级像差MTF曲线仿真
3.1.3 初级像差退化图像及复原
3.2 光学联合设计实现思路
3.2.1 光学联合设计模型
3.2.2 联合设计优化迭代实现
3.3 本章小结
第四章 基于光学联合设计的极简光学系统设计
4.1 光学系统结构选型与设计
4.2 联合设计图像复原算法与评价
4.2.1 维纳滤波复原算法
4.2.2 全局性图像质量评价标准
4.3 极简光学系统联合优化与结果
4.3.1 光学-图像联合优化过程
4.3.2 光学系统成像质量分析
4.4 联合设计极简光学系统图像复原
4.5 本章小结
第五章 联合设计光学图像空间变化PSF复原
5.1 空间变化PSF图像复原思路
5.1.1 光学系统的空间变化性质
5.1.2 PSF的空间变化特征
5.1.3 空间变化PSF图像复原实现
5.2 空间变化PSF图像复原结果对比
5.2.1 空间变化PSF分块数量分析
5.2.2 联合设计光学图像SVPSF复原结果
5.3 空间变化PSF图像复原实验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于像差选择性校正的光学-数字联合设计[J]. 谭政,相里斌,吕群波,方煜,孙建颖,赵娜. 光子学报. 2018(05)
[2]中波红外光学系统无热化设计和冷反射抑制[J]. 谢洪波,孟庆斌,杨磊,江敏,方春伦,任德伦. 应用光学. 2017(03)
[3]图像质量评价综述[J]. 何南南,解凯,李桐,叶宇姗. 北京印刷学院学报. 2017(02)
[4]红外大变倍比连续变焦距系统光学被动式无热化设计[J]. 费继扬,李林. 光学技术. 2017(01)
[5]基于简单透镜计算成像的图像复原重建[J]. 王新华,郝建坤,黄玮,欧阳继红. 吉林大学学报(工学版). 2017(03)
[6]空间变化PSF非盲去卷积图像复原法综述[J]. 郝建坤,黄玮,刘军,何阳. 中国光学. 2016(01)
[7]对无热化设计的像面位移补偿研究[J]. 瞿伟,刘卫林. 激光与光电子学进展. 2016(02)
[8]大相对孔径红外消热差物镜设计[J]. 张鑫,贾宏光. 中国光学. 2011(04)
[9]图像质量评价综述[J]. 刘书琴,毋立芳,宫玉,刘兴胜. 中国科技论文在线. 2011(07)
[10]数字图像清晰度评价函数的研究与改进[J]. 申勤. 微型机与应用. 2011(01)
博士论文
[1]图像质量客观评价技术研究[D]. 王保云.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]光学联合设计中的数字校正技术研究[D]. 白杨.郑州大学 2016
[2]基于计算光学的简单透镜成像技术[D]. 郝建坤.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[3]单透镜高质量计算成像技术研究[D]. 李卫丽.国防科学技术大学 2014
[4]波前编码技术理论及其应用[D]. 黄薇薇.浙江大学 2008
本文编号：3647384
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文研究内容与章节安排
第二章 计算成像全局性优化理论基础
2.1 传统成像系统设计方法
2.1.1 光学设计方法与质量评价
2.1.2 传统光学设计像差校正
2.1.3 图像复原的作用与实现
2.2 计算成像的思想内涵
2.3 计算成像全局性优化思想
2.4 本章小结
第三章 光学联合设计像差校正理论与实现
3.1 光学联合设计理论分析
3.1.1 初级像差的泽尼克多项式
3.1.2 初级像差MTF曲线仿真
3.1.3 初级像差退化图像及复原
3.2 光学联合设计实现思路
3.2.1 光学联合设计模型
3.2.2 联合设计优化迭代实现
3.3 本章小结
第四章 基于光学联合设计的极简光学系统设计
4.1 光学系统结构选型与设计
4.2 联合设计图像复原算法与评价
4.2.1 维纳滤波复原算法
4.2.2 全局性图像质量评价标准
4.3 极简光学系统联合优化与结果
4.3.1 光学-图像联合优化过程
4.3.2 光学系统成像质量分析
4.4 联合设计极简光学系统图像复原
4.5 本章小结
第五章 联合设计光学图像空间变化PSF复原
5.1 空间变化PSF图像复原思路
5.1.1 光学系统的空间变化性质
5.1.2 PSF的空间变化特征
5.1.3 空间变化PSF图像复原实现
5.2 空间变化PSF图像复原结果对比
5.2.1 空间变化PSF分块数量分析
5.2.2 联合设计光学图像SVPSF复原结果
5.3 空间变化PSF图像复原实验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于像差选择性校正的光学-数字联合设计[J]. 谭政,相里斌,吕群波,方煜,孙建颖,赵娜. 光子学报. 2018(05)
[2]中波红外光学系统无热化设计和冷反射抑制[J]. 谢洪波,孟庆斌,杨磊,江敏,方春伦,任德伦. 应用光学. 2017(03)
[3]图像质量评价综述[J]. 何南南,解凯,李桐,叶宇姗. 北京印刷学院学报. 2017(02)
[4]红外大变倍比连续变焦距系统光学被动式无热化设计[J]. 费继扬,李林. 光学技术. 2017(01)
[5]基于简单透镜计算成像的图像复原重建[J]. 王新华,郝建坤,黄玮,欧阳继红. 吉林大学学报(工学版). 2017(03)
[6]空间变化PSF非盲去卷积图像复原法综述[J]. 郝建坤,黄玮,刘军,何阳. 中国光学. 2016(01)
[7]对无热化设计的像面位移补偿研究[J]. 瞿伟,刘卫林. 激光与光电子学进展. 2016(02)
[8]大相对孔径红外消热差物镜设计[J]. 张鑫,贾宏光. 中国光学. 2011(04)
[9]图像质量评价综述[J]. 刘书琴,毋立芳,宫玉,刘兴胜. 中国科技论文在线. 2011(07)
[10]数字图像清晰度评价函数的研究与改进[J]. 申勤. 微型机与应用. 2011(01)
博士论文
[1]图像质量客观评价技术研究[D]. 王保云.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]光学联合设计中的数字校正技术研究[D]. 白杨.郑州大学 2016
[2]基于计算光学的简单透镜成像技术[D]. 郝建坤.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[3]单透镜高质量计算成像技术研究[D]. 李卫丽.国防科学技术大学 2014
[4]波前编码技术理论及其应用[D]. 黄薇薇.浙江大学 2008
本文编号：3647384
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