基于波前編碼技術(shù)紅外光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計.pdf

1、隨著紅外光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣，要求紅外光學(xué)系統(tǒng)對外界環(huán)境的適應(yīng)能力越來越強。在諸多外界因素中，溫度變化對紅外光學(xué)系統(tǒng)的影響十分明顯，在超出工作溫度范圍時，由于紅外光學(xué)材料的熱特性，光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量下降得十分嚴(yán)重，系統(tǒng)整體的性能也變得不再穩(wěn)定。因此開展紅外光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計，具有重要的應(yīng)用價值。
　　波前編碼將光學(xué)成像和數(shù)字圖像處理技術(shù)相結(jié)合，在系統(tǒng)的光瞳處添加一塊特殊設(shè)計的相位板，實現(xiàn)在光瞳處對光波波前的重新調(diào)制，可以使系

2、統(tǒng)對離焦不敏感。這與紅外無熱化的理念相同，將波前編碼技術(shù)理論應(yīng)用到紅外光學(xué)系統(tǒng)中，就可以使系統(tǒng)對由溫度變化引起的熱離焦不敏感，達到無熱化的目的。
　　本文主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)闡述了波前編碼技術(shù)的編碼理論和解碼理論，推導(dǎo)了三次相位板的解析表達式，并且將傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)和波前編碼系統(tǒng)在空域、頻域和光線分布上進行了對比；
　　(2)分析了溫度變化對光學(xué)元件和空氣的折射率、元件間隔、厚度和面形的影響，以及光學(xué)系統(tǒng)隨溫度變

3、化產(chǎn)生的熱焦移；對波前編碼理論實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的無熱化設(shè)計進行了理論推導(dǎo)，并在此基礎(chǔ)上分析了波前編碼無熱系統(tǒng)的工作溫度范圍；
　　(3)分析了基于不同準(zhǔn)則的相位板優(yōu)化函數(shù)，建立了基于各個溫度值下傳遞函數(shù)一致性與圖像可恢復(fù)性的相位板參數(shù)優(yōu)化函數(shù)，并分別在空域和頻域上對應(yīng)用不同優(yōu)化函數(shù)的波前編碼系統(tǒng)進行了比對分析；
　　(4)應(yīng)用波前編碼技術(shù)將典型紅外光學(xué)系統(tǒng)進行無熱化設(shè)計，并應(yīng)用常用的幾種濾波器對中間圖像進行恢復(fù)，比對了在有噪聲的