光栅波像差理论的推广

克服M.Chrisp光栅波像差理论中存在的限制,使其适用范围得到推广.首先,用广义多项式表示光栅的面形方程,推导光栅的波像差系数,使该理论不仅适用于超环面,而且可适用于二次圆锥曲面等面形光栅的优化设计和成像分析;其次,以像散面作为参考波阵面,推导出光学系统出射波阵面为像散面,像面在非聚焦面处的几何像差计算公式;最后,应用Shadow光学追迹程序验证所得结论的正确性.     

平面变栅距光栅实像像散研究

为了探究平面变栅距光栅对物体成像时的像散情况,以自制光栅进行实验,研究物光经光栅衍射成像时子午像距和弧矢像距随入射角的变化关系,具体研究了7片中心栅距相同、栅距变化不同的平面弧线型光栅的像散情况,并进行了理论分析。实验结果与理论分析表明,在波长、物距一定的情况下,成像时子午像距几乎不受栅距与入射角变化的影响;弧矢像距随入射角的改变呈准抛物线状变化,且随栅距分布式系数B的增大而减小;系数B是平面弧线形变栅距光栅消像散成像条件中的关键因素。研究结果可为获得平面弧线型光栅对物体形成的消像散像提供依据。     

双镜式立体环形谐振腔的像散

双镜式立体环形谐振腔是一个典型的非对称系统,为研究其像散特性,进行系统等效处理,得到4×4的系统光线变换矩阵,并利用分块矩阵的特征值性质求解得出系统像散,得到了在不同结构参数情况下的像散曲线。计算结果表明,该系统不是无像散系统,但在不同的结构参数下,像散值有大有小,且存在像散病态区域,因此可以通过合理选择结构参数来控制系统像散。这一结果也可为谐振腔的进一步研究与发展提供理论依据。     

利用像速公式讨论像移的方向

对一般成像系统，导出由物点速度确定的像点速度公式，进而讨论在各种情况下共轭物像点运动方向关系。     

消像差光栅的波像差分析

波像差方法是M.Chrisp在研究超环面光栅的像差分析时提出的,采用像散面作为参考波阵面,发展了多元件系统波像差理论,是目前为止可以用来研究多元件系统像差分析的很好方法.在Chrisp波像差理论基础上,推导出二次曲面面型的变线距光栅的波像差表达式,讨论光栅面型和刻槽分布对成像特性的影响,最后介绍波像差方法在光学系统设计中的应用.     

数码相机定位模型研究

本文针对如何确定像的坐标和相机间的距离，设计了一个计算系统，可以算出物平面上的点对应的像点的坐标，也可以通过像点和靶标中的特征点算出数码相机间的距离．该问题的核心是用数码相机摄制物体的相片来确定物体表面某些特征点的坐标．其中涉及到几何问题与凸透镜成像问题．     

剪切干涉测应力强度因子

本文提出一种测量应力强度因子(SIF)的光学方法。用光栅和光楔组合,在成像系统的像平面产生相互微小错位的像。错位量及错位方向可方便地连续调节。两像干涉得到裂纹尖端附近主应力和偏导数的信息,通过十分简便的测量和计算可求出SIF。由于采用了倍增技术,错位量可以很小,完全适合于测定SIF。此方法对透明和不透明材料都适用。     

斜视干涉逆合成孔径雷达成像算法

针对雷达在斜视工作下的干涉相位模糊问题,提出了一种新的特显点干涉逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法.该算法利用特显点信噪比较高、干涉相位估计值较为准确的特性,根据特显点的多普勒频率和横距信息拟合得到目标的多普勒频率与横距的关系,从而对整幅ISAR像进行横向定标,得到目标的干涉ISAR像.该算法能消除干涉相位缠绕,而且对噪声具有较强的鲁棒性,同经典的干涉ISAR成像算法相比,在正确成像时,该算法所需的信噪比可降低10～15 dB.     

波动光学应用于成像光学系统装配公差的确定

给出一种利用波动光学原理计算成像光学系统，特别是非旋转对称系统的装配公差计算方法．采用光波波面描述物面上一个点发出的光在存在装配误差的系统中的传播过程．用菲涅耳衍射公式计算自由传播部分；用薄透镜的透射比计算通过透镜时的波面变化，由此得到射向像面的成像波面；通过对成像波面分布的分析推断成像情况；依据容许的成像质量确定装配误差．以一个含两个柱面透镜的成像系统为例，导出了确定这两个柱面透镜母线不正交性公差的公式．由此说明该方法可以解决不易用几何光学方法获得解析结果的问题．     

北斗MEO/IGSO卫星信号成像的多星点扩散函数分析及应用

利用导航卫星作为信号源进行双基地合成孔径成像是一种新的遥感成像手段。利用导航卫星成像的关键是成像分辨率,而双基地点扩散函数(point spread function,PSF)和多星点扩散函数(multi-satellite point spread function,MPSF)在成像拓扑结构设计和分析成像分辨率上有重要意义,但是目前缺乏对导航卫星成像的多星点扩散函数研究。针对此问题,首先研究利用北斗中圆地球轨道(medium earth orbit,MEO)/倾斜地球同步轨道(inclined geosynchironous orbit, IGSO)卫星和地面静止接收机形成的成像拓扑结构的双基地点扩散函数模型;其次,通过对具有不同方向角的双基地点扩散函数进行非相干累加得到了多星点扩散函数的数学模型,并对分辨率参数进行了分析,然后通过现场实验验证了点扩散函数计算的正确性;最后,针对多星成像中存在伪像的问题,提出基于多星点扩散函数的目标分离算法。结果表明:使用目标分离算法能够对正确地分离出多星成像中的伪像。     

光学系统的像质评价和像差公差

评价像质的方法主要有瑞利(Reyleigh)判断法、中心点亮度法、分辨率法、点列图法和光学传递函数(OTF)法等5种。瑞利判断便于实际应用,但它有不够严密之处,只适用于小像差光学系统;中心点亮度法概念明确,但计算复杂,它也只适用于小像差光学系统;分辨率法十分便于使用,但由于受到照明条件、观察者等各种因素的影响,结果不够客观,而且它只适用于大像差系统;点列图法需要进行大量的光线光路计算;光学传递函数法是最客观、最全面的像质评价方法,既反映了衍射对系统的影响也反映了像差对系统的影响,既适用于大像差光学系统的评价也适用于小像差光学系统的评价。     

光电子成像:走向新的世纪

半个世纪以来,光电子成像(主要包括微光成像和热成像)技术取得了惊人的发展,显示出极为辉煌的前景.在微光成像技术方面,发展了一代、二代和三代直视像增强技术,真空和固体微光摄像技术及光子计数成像技术;在热成像技术方面,发展了致冷型一代、二代和三代热成像技术和非致冷型列阵热成像技术.回顾光电子成像技术自1930年以来的进展,展望新世纪中微光四代像增强技术、新型微光摄像技术和先进的焦平面(FPA)和非致冷型热成像技术的发展.     

基于虚拟深度的聚焦型显微光场相机深度测量标定

针对聚焦型显微光场相机在内部光学参数未知的情况下,进行了基于虚拟深度的深度测量标定。首先基于高斯光学建立光场成像模型,推导出虚拟深度与实际深度间的函数关系。然后选择单一角点的标定板,在不同深度位置进行拍摄;该角点在多个宏像素中重复成像,相邻重复像点的间距随深度位置改变而变化;利用图像匹配的方法计算相邻重复像点的距离和虚拟深度值,并与实际深度一一对应进行曲线拟合。根据拟合结果,分析了不同深度位置下,该光场成像系统的深度测量分辨率。最后,通过拍摄已知倾角的倾斜棋盘格标定板,进行深度测量并分析测量误差,在主镜头工作距离靠近镜头方向2 mm(10倍景深)范围内,测量误差小于5.35%。     

传像光纤束成像算法在DM642上的实现与优化

针对异型传像光纤束成像的算法结构,提出一种基于DM642的异型传像光纤束成像算法的实现与优化方法.该方法结合DM642的硬件结构和汇编指令执行流程,并针对这两个方面提出了相应的优化策略 .实验结果表明,经过优化的系统在速度和效率方面均得到了明显的提高,可以满足成像算法的实际需求.     

激光显微图像散斑对比度分析

目的研究消除激光作为显微系统光源时产生的散斑。方法采用476nm蓝色激光作为光学显微系统照明光源,利用光纤振动法对激光显微图像散斑进行消除,同时采用CCD图像传感采集系统对抛光玻璃表面和DVD-R盘片进行显微成像,并对光纤在不同振动电压下的显微图像散斑对比度进行了分析。结果在1.1V振动电压下抛光玻璃表面的散斑对比度最小为23%,在相同条件下DVD-R盘片显微图像散斑噪声较小。在一定振动电压下散斑消除效果明显、成像较为清晰。结论比较传统方法,其优点在于不仅消除了散斑,同时光纤对激光光束也起到了匀光作用,可便于图像存储。     

生物功能化碳量子点制备

为了实现碳量子点在细胞荧光成像方面的应用,采用共价修饰的方法对碳量子点进行生物功能化.采用水热法,以柠檬酸为碳源,乙二胺为钝化剂合成了蓝色荧光碳量子点.为了进一步实现碳量子点的共价偶联,对碳量子点进行羧基化处理,然后通过两步功能分子修饰完成生物功能化碳量子点的制备.采用透射电子显微镜、荧光和紫外分光光度计、红外光谱仪、电位粒度分析仪及荧光共聚焦显微镜研究了生物功能化碳量子点的性质和功能.实验结果表明:聚乙二醇(PEG)和核定位肽TAT通过酰胺化反应成功修饰至碳量子点上,叶酸(FA)通过酯化反应成功修饰至PEG末端,两步共价修饰完成了生物功能化碳量子点的制备.该生物功能化碳量子点具有电中性、小尺寸、低毒性和细胞核靶向的功能,适用于细胞荧光成像分析.     

氩激光纵向激励的连续钛宝石激光系统中泵浦光束的像散及补偿

利用高斯光束的ｑ参数和传输矩阵，对氩激光纵向激励的连续钛宝石激光系统中泵浦光束的像散及像散补偿作了定量分析。实验中泵浦光束的像散得到补偿后，系统的斜坡效率由原来的２１．９％提高到２４．８％。     

利用同亮度像点的航空图像像移复原研究

在航空遥感、航空侦察等领域,需要得到目标的高分辨率图像。而像移直接影响了成像质量、降低了空间分辨率。本文提出,通过对具有同亮度区域目标先进行像点亮度确定,再进行外推计算,即可对像移图像进行复原。这对于使用现有的不带像移补偿机构的航空相机获取高分辨率图像具有十分重要的意义。     

空间目标光子数密度对斑点成像的影响

空间扩展目标斑点成像的质量受到短曝光像中光子密度的限制.通过有限光子数短曝光像的模拟,对短曝光像频谱信噪比进行了计算,研究了有限光子数下大气光学系统传递函数的估计方法,光子数有限时目标振幅谱和相位谱中的有偏项影响,点源目标恢复图像的信噪比和动态范围.实验结果表明,根据斑点成像系统的参数,可以定量地确定光子密度、短曝光像数目和恢复图像的质量(分辨率)之间的关系.     

双棱镜干涉实验中两虚光源的位置及像散的影响

计算出了两虚光源的坐标位置。分析讨论了在测光波长的实验中,用会聚透镜成像法得到的实验结果偏大的原因,是由于狭缝发出的单心性光束经双棱镜折射后,变成了像散性光束,测到的两虚光源的像之间的距离实际上是两虚光源的子午焦线之间的距离。为了减小系统误差,应该采用双棱镜移位法。