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(diǎn)，因?yàn)榇缶吧罟鈱W(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(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)對(duì)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(guò)圖像復(fù)原技術(shù)對(duì)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(lái)的像差。正是由于波前編碼成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，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(gè)方面：
　　 (1)通過(guò)推導(dǎo)出的三次相位板得出波前編碼系統(tǒng)中的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)峰值位置的近似表達(dá)式，并對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)峰值位置進(jìn)行分析，其是以

3、焦面為對(duì)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(cè)器噪聲對(duì)波前編碼系統(tǒng)在圖像復(fù)原過(guò)程中產(chǎn)生的影響，通過(guò)添加高斯隨機(jī)噪聲來(lái)模擬探測(cè)器噪聲，使用直接逆濾波、維納濾波和Lucy-Richardson濾波算法，對(duì)波前編碼成像系統(tǒng)焦點(diǎn)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(duì)復(fù)原圖像評(píng)價(jià)分析，給出含噪聲情況下復(fù)原濾波器性能的變化；
　　 (3)對(duì)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(shí)景物。分別對(duì)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)，并對(duì)復(fù)原圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)分析；
　　 (4)對(duì)波前編碼成像技術(shù)