折射-衍射混合消色差显微物镜的光学设计

应用像差理论,在ZEMAX软件中对里斯特型折射-衍射混合消色差显微物镜的几何结构、像差特性进行研究.通过分配折射-衍射混合元件的光焦度校正位置色差;通过调整透镜的形状因子、衍射面的相位系数、选择适当的光学玻璃材料,校正球差和彗差;利用残留色差平衡球差和彗差.设计得到的显微物镜由两片同种常规光学玻璃基底的单透镜构成.研究表明:在光学设计中合理地应用衍射元件色散性能,可以设计出具有成像质量好、结构简单、质量轻的镜头.     

无球差的光学曲面

当今光学仪器中,大都使用球面透镜,而这种透镜易形成较大像差,非球面透镜能够克服球面透镜的缺点,具有很高的实用价值.本文给出几种无球差光学曲面和无球差透镜,利用这种透镜能提高光学仪器的成像质量、简化内部结构.     

一类梯度折射率微球透镜成像质量的评价

应用光线追迹的方法对一类用悬浮扩散共聚法制成的聚合物球对称梯度折射率微球透镜进行纵、横向球差的理论计算。结果表明:这类梯度折射率微球透镜成像的纵、横向球差较均匀介质球透镜大幅度降低,适合应用于集成光学和微小光学系统。进一步计算提示,若将这类梯度折射率微球透镜球心至表面折射率的差值提高到(理论预期的)0.04左右,成像质量将能得到更大的改善。     

视觉系统光学渐晕效应非线性补偿方法

视觉系统在工业生产等领域的应用越来越广泛,而光学渐晕效应直接影响着成像系统采集图像的质量,进而影响了视觉检测的精度。该文提出了一种光学渐晕效应非线性补偿方法,基于对渐晕效应的原理分析,定义了图像的相对曝光量,利用耦合采样解耦重建的方式,求解相机响应函数,构建渐晕效应补偿模型对图像进行渐晕效应校正,从而保证光学系统成像质量。实验结果表明:该方法具有可行性,能够有效消除镜头的渐晕效应,为视觉检测系统的高精度检测提供了保障。     

旋转双曲面和球面折射成像的球差比较

为研究旋转双曲面及其透镜对轴上物点的成像质量,从双曲面标准方程出发,以折射定律为基础,导出了双曲面折射成像的精确球差公式,并由此计算了双曲面和球面及其透镜成像的球差,比较分析了两种折射曲面的球差特性,发现双曲面相对球面有球差校正作用,双曲面双凸薄透镜的成像质量优于球面双凸薄透镜的成像质量.     

抛物面与球面折射成像的球差分析

从抛物面和球面的标准方程出发,以折射定律为基础,导出了抛物面和球面折射成像的精确球差公式;计算了抛物面和球面及其透镜成像的球差,比较分析了两种折射曲面的球差特性;发现抛物面相对球面有球差校正作用,且抛物面薄透镜的成像质量优于球面薄透镜的成像质量.     

基于环形激光的光学系统及其性能评估

基于传统的点状或线条状激光视觉传感器信息量少、解释模糊以及跟踪方向单一等问题,利用正负透镜,开发了一种基于环形激光的光学扫描系统;研究了环形激光成像过程中的球差消除问题.结果表明,该光学扫描系统可以实现环形激光轨迹,球差足够小,能够用于特征提取以及焊缝识别与跟踪.     

中红外波伪装效果检测光学设计

本设计可用于中红外波伪装效果的检测,它以中红外波光学成像为原理,通过分析目标辐射源和计算外形尺寸,确定镜头初始结构,校正像差,使辐射源清晰地成像在探测器上,完成检测。     

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%。     

CCD成像系统中光学系统研究

搭载CCD芯片的成像仪器中,光学镜头的选择成为影响成像质量的重要因素,由于其型号和参数差异,因此在设计之初,选择适当的参数,如F数、接口、光学格式、像素数视场等,对成像系统的最终成像质量起着决定性的作用。     

旋转二次曲面折射成像的球差分析

为研究旋转二次曲面及其透镜对轴上物点的成像质量,从二次曲面的标准方程出发,以折射定律为基础,导出了旋转二次曲面折射成像的精确球差公式,并由此计算了不同类型二次曲面及其透镜成像的球差,结果发现,旋转椭球面、抛物面和双曲面双凸薄透镜的成像质量都优于球面双凸薄透镜的成像质量.     

照相镜头设计中非球面的应用

利用非球面在改善成像质量方面的优势,在镜头设计过程中引入了偶次非球面,根据理论计算和ZEMAX软件的优化,设计出一个成像质量优良的高斯镜头,通过该实例对球面设计和非球面设计进行了比较,论证了非球面在照相镜头设计中的优越性．     

双能量乳腺X射线成像噪声分析与评价方法

针对双能量乳腺X射线成像结果易受到成像噪声影响的问题,提出了一种新的用于评价成像噪声对双能量计算结果影响的方法.该方法首先采用乳腺体模在两台临床常用的乳腺X射线成像系统中用双能量曝光,计算出成像噪声大小,并根据双能量成像物理模型推导出双能量计算结果对成像噪声的敏感度指标公式,然后依据公式和成像噪声水平评价敏感度大小.使用该评价方法对成像噪声引起的钙化图像背景区域的波动值以及钙化点的对比度信噪比值进行研究,仿真结果表明,成像噪声对双能量计算结果的影响较大,对于Essential系统,成像噪声会给钙化图像背景区域带来100～120μm的波动;对于DS系统,波动为160～200μm.Essential系统的性能明显优于DS系统,更适合于双能量乳腺X射线成像.     

梯度折射率球透镜和棒透镜在眼睛光学中的研究

眼球是一个典型的成像仪器,人眼光学的研究一直都是光学、眼科学和视光学领域的热门课题。在本文中,我们设计了梯度折射率球透镜和梯度折射率棒透镜在眼睛光学中的应用,并与已有的四种眼睛模型和真实眼睛模型进行比较,分析了不同眼睛模型下的球差、径向和切向能量损耗、像差、场曲。     

测量被动成像系统光学散焦的一种新方法

提出了一种测量被动成像系统光学散焦的新方法，不必测定光学系统的内部参数，只要改变成像镜头的光圈系数，对同一景物获取两幅不同散焦程度的数字图象，采用频域约束的最小二乘法，从离焦光学系统所成的两幅光学散焦图像中，就可计算出反应散焦变化的传递函数，对该方法进行了较详细的数学推导，得到了一些实验结果。     

基于多特征融合和小波去噪的镜头渐变检测方法

镜头检测在视频检索中起着关键的作用。镜头渐变检测已有许多成熟的方法,如何识别镜头渐变是视频分割中的重点。将视频的多帧差序列视为一维信号,提出了一种基于多特征融合和小波去噪的二次帧差滑动窗口镜头边界检测算法,该方法能同时检测出镜头的切变和渐变,实验表明该方法在一定程度上克服了由于摄像机不规则运动、光影变化、画面中物体快速运动等造成的影响,通过对不同视频片段的测试和比较,表明该算法能较好地实现镜头的突变和渐变检测。     

双鱼眼结构的720°全景成像系统

描述基于鱼眼镜头具有360°全景成像的特点,实现双鱼眼结构的720°全景成像系统.在鱼眼镜头的光路中插入产生90°偏折的反射面,设计出一种视场角为200°、焦距为1.16 mm、光学后焦距为5 mm的新型偏折式鱼眼全景镜头.将两只90°偏折鱼眼镜头对称排列,并成像于同一个图像芯片上.此外,图像处理器对两幅360°全景图像进行拼接处理,并生成畸变小、清晰度高的720°全景图像.该设计方案具有尺寸小,结构紧凑,双光路单芯片以及成像效果好的特点.     

测量被动成像系统光学散焦的一种新方法

提出了一种测量被动成像系统光学散焦的新方法．不必测定光学系统的内部参数，只要改变成像镜头的光圈系数，对同一景物获取两幅不同散焦程度的数字图像，采用频域约束的最小二乘法，从离焦光学系统所成的两幅光学散焦图像中，就可计算出反应散焦变化的传递函数．对该方法进行了较详细的数学推导，得到了一些实验结果．     

基于多特征融合和小波去噪的镜头渐变检测方法

镜头检测在视频检索中起着关键的作用.镜头渐变检测已有许多成熟的方法,如何识别镜头渐变是视频分割中的重点.将视频的多帧差序列视为一维信号,提出了一种基于多特征融合和小波去噪的二次帧差滑动窗口镜头边界检测算法,该方法能同时检测出镜头的切变和渐变,实验表明该方法在一定程度上克服了由于摄像机不规则运动、光影变化、画面中物体快速运动等造成的影响,通过对不同视频片段的测试和比较,表明该算法能较好地实现镜头的突变和渐变检测.     

视频镜头边界检测中奇异值分解算法

在海量的视频数据中准确、快速地检测出镜头边界非常重要.对这一问题,基于现有的视频镜头边界检测方法的基础上,提出基于奇异值分解的视频镜头边界检测方法.实验结果显示,该算法是有效的,其不但能准确地检测出突变边界而且对渐变边界检测也有较好的效果,并且在新闻视频中可有效识别闪光.