波前編碼光學系統(tǒng)成像特性及其在手機攝像頭的應用研究.pdf

1、擴大光學成像系統(tǒng)的景深范圍一直是光學領域的研究熱點，因為大景深光學成像系統(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完美的將光學成像技術和數(shù)字圖像處理技術結合在一起，其在光學成像系統(tǒng)的光瞳位置引入相位掩模板，使得光學成像系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)和點擴散函數(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，再通過圖像復原技術對不同離焦位置的中間模糊圖像進行圖像復原，復原出不同離焦位

2、置的清晰圖像。波前編碼成像技術不僅保證了光學成像系統(tǒng)的光通量和成像分辨率，擴大了光學成像系統(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)通過推導出的三次相位板得出波前編碼系統(tǒng)中的點擴散函數(shù)峰值位置的近似表達式，并對點擴散函數(shù)峰值位置進行分析，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)在圖像復原過程中產生的影響，通過添加高斯隨機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、中間模糊圖像進行圖像復原，并對復原圖像評價分析，給出含噪聲情況下復原濾波器性能的變化；
　　 (3)對波前編碼光學成像系統(tǒng)中不同離焦位置的退化函數(shù)采用權值法構造權值PSF，其理論思想是使全部離焦位置復原后的圖像像質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和構造的權值PSF進行圖像復原仿真實驗，并對復原圖像進行評價分析；
　　 (4)對波前編碼成像技術