大景深大視場波前編碼成像系統(tǒng)理論研究、設(shè)計及實現(xiàn).pdf

1、波前編碼解碼系統(tǒng)，一種光學(xué)編碼和數(shù)字解碼兩步成像系統(tǒng)，可以獲得傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)無法達(dá)到的超大景深。首先，物體通過三次相位掩模調(diào)制的光學(xué)系統(tǒng)在像面上成中間模糊像，且保證大景深范圍內(nèi)所成的像的模糊程度一致；然后，利用中間像模糊程度一致的特點，利用頻域或空間域等各種算法對它們進(jìn)行圖像恢復(fù)，從而得到最終清晰像。這項技術(shù)無論是在軍事還是在民用的光學(xué)成像系統(tǒng)上都具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
　　 首先，本文首次從傅立葉光學(xué)的角度分析傾斜入射對光

2、瞳的影響：對點擴散函數(shù)(PSF)來說，大視場會造成邊擴展效應(yīng)和扭曲效應(yīng)；對于調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)來說，大視場會直接造成數(shù)值的降低。因此，視場效應(yīng)對最終的解碼圖像會產(chǎn)生不利影響。
　　 其次，本文首次提出了基于主流光學(xué)軟件的波前編碼光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計思路，首次提出利用控制光瞳面的主光線最大入射角來抑制視場效應(yīng)。通過兩個設(shè)計實例，不但印證了理論推導(dǎo)得到的視場效應(yīng)；而且證明了視場效應(yīng)的抑制手段在實際的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中取得了明顯的效果。

3、r>　　 第三，本文首次提出了基于MTF的TSVD圖像恢復(fù)算法和基于反鏡像邊界條件和直積分解的雙共軛梯度平方穩(wěn)定的圖像恢復(fù)算法。前者是直接法，適用于需要實時顯示的場合；后者是迭代算法，速度雖慢卻效果很好。兩種算法都較傳統(tǒng)的算法大大減小了計算量，取得了更好的恢復(fù)效果。尤其是后者，在保留了更多圖像細(xì)節(jié)的前提下，有效地抑制了圖像邊緣和物體邊界的振鈴效應(yīng)。
　　 然后，我們給出了波前編碼解碼系統(tǒng)的硬件和軟件實現(xiàn)方案。硬件上，本文從光學(xué)