波前編碼光學(xué)系統(tǒng)成像特性及其在手機(jī)攝像頭的應(yīng)用研究.pdf

1、擴(kuò)大光學(xué)成像系統(tǒng)的景深范圍一直是光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，因為大景深光學(xué)成像系統(tǒng)不僅可以擁有更多的物像信息，而且還可以校正由于離焦引起的一些像差。而波前編碼成像技術(shù)完美的將光學(xué)成像技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)結(jié)合在一起，其在光學(xué)成像系統(tǒng)的光瞳位置引入相位掩模板，使得光學(xué)成像系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)和點擴(kuò)散函數(shù)對離焦像差不敏感，這樣在不同離焦位置就可以獲得各離焦位置的中間模糊圖像，再通過圖像復(fù)原技術(shù)對不同離焦位置的中間模糊圖像進(jìn)行圖像復(fù)原，復(fù)原出不同離焦位

2、置的清晰圖像。波前編碼成像技術(shù)不僅保證了光學(xué)成像系統(tǒng)的光通量和成像分辨率，擴(kuò)大了光學(xué)成像系統(tǒng)的景深范圍，而且還可以抑制球差、象散、匹茲凡面彎曲、色差以及由安裝誤差和溫度變化引起的離焦帶來的像差。正是由于波前編碼成像技術(shù)的優(yōu)勢，使其成為了目前研究的前沿。
　　 本文的主要工作可以概括為以下四個方面：
　　 (1)通過推導(dǎo)出的三次相位板得出波前編碼系統(tǒng)中的點擴(kuò)散函數(shù)峰值位置的近似表達(dá)式，并對點擴(kuò)散函數(shù)峰值位置進(jìn)行分析，其是以

3、焦面為對稱軸的拋物線族。不考慮沿光軸的振蕩，近似峰值位置可以被精確定位。提出了可用于評價含有三次相位板的波前編碼系統(tǒng)性能的非軸向斯特列爾比NASR，并且NASR可用于評價MTF的一致性和可恢復(fù)性，以及用于相位板參數(shù)優(yōu)化；
　　 (2)分析探測器噪聲對波前編碼系統(tǒng)在圖像復(fù)原過程中產(chǎn)生的影響，通過添加高斯隨機(jī)噪聲來模擬探測器噪聲，使用直接逆濾波、維納濾波和Lucy-Richardson濾波算法，對波前編碼成像系統(tǒng)焦點位置和離焦位置的

4、中間模糊圖像進(jìn)行圖像復(fù)原，并對復(fù)原圖像評價分析，給出含噪聲情況下復(fù)原濾波器性能的變化；
　　 (3)對波前編碼光學(xué)成像系統(tǒng)中不同離焦位置的退化函數(shù)采用權(quán)值法構(gòu)造權(quán)值PSF，其理論思想是使全部離焦位置復(fù)原后的圖像像質(zhì)最為相似且盡可能地接近于真實景物。分別對不同相位板參數(shù)的波前編碼系統(tǒng)的中間模糊圖像采用焦點位置PSF、均值PSF和構(gòu)造的權(quán)值PSF進(jìn)行圖像復(fù)原仿真實驗，并對復(fù)原圖像進(jìn)行評價分析；
　　 (4)對波前編碼成像技術(shù)