為了滿足人們對獲取高像質(zhì)圖像的需求,現(xiàn)代光學(xué)成像系統(tǒng)被設(shè)計得非常復(fù)雜,帶來了體積大、重量重、價格昂貴等問題。在滿足系統(tǒng)高像質(zhì)的同時,實現(xiàn)系統(tǒng)的低成本、小型化在消費、安防、遙感、醫(yī)療等領(lǐng)域有著重要的意義和廣泛的應(yīng)用前景。簡單光學(xué)系統(tǒng)的計算成像技術(shù)是一種新興的結(jié)合圖像處理方法簡化光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)。該技術(shù)放松前端光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中的成像質(zhì)量要求,在后端利用圖像復(fù)原算法去除系統(tǒng)的殘余像差,從而使系統(tǒng)得到簡化,在保證高像質(zhì)的同時,實現(xiàn)前端光學(xué)系統(tǒng)的低成本、小型化的目的。論文以簡單光學(xué)系統(tǒng)的計算成像技術(shù)為研究主題,圍繞該技術(shù)中三項重要的組成技術(shù)光學(xué)圖像復(fù)原算法、點擴散函數(shù)（Point Spread Function,PSF）獲取以及光學(xué)-算法協(xié)同設(shè)計開展了以下工作:1)圖像復(fù)原算法研究。詳細(xì)分析引起光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)退化的因素,將退化因素歸納為引起圖片模糊和形變的兩類,建立了圖像兩類退化的模型。根據(jù)模型和目前先進的圖像去卷積算法,提出了一個適合簡單光學(xué)系統(tǒng)的空間變化交叉通道圖像復(fù)原算法。算法首先校正了圖像的倍率色差和畸變,保證交叉通道先驗的有效性;然后使用交叉通道去卷積算法對模糊圖像進行分塊復(fù)原,有效減弱光學(xué)... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

單片凸透鏡頭Figure1.1single-elementconvexlens.

圖 1. 2 一些經(jīng)典的光學(xué)成像鏡頭Figure 1.2 Some classic optical lens隨著計算機的發(fā)明，處理器和光學(xué)設(shè)計軟件的不斷更新，強大的算力讓人們擁有了處理優(yōu)化更多鏡片數(shù)量和更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力�，F(xiàn)代光學(xué)成像系統(tǒng)為了追求高像質(zhì)成像，一個鏡頭甚至可以包含十幾片透鏡。圖 1. 3 展示了 3 款佳能消費級攝影鏡頭[12-14]。圖 1. 3（a）的鏡頭焦距是 14mm，F(xiàn) 數(shù)是 2.8；圖 1. 3 的鏡頭焦距是 35mm，F(xiàn) 數(shù)是 1.4；圖 1. 3（c）的鏡頭焦距是 300mm，F(xiàn) 數(shù)是 2.8。我們可以看到，三款鏡頭的鏡片數(shù)均已超過十個，鏡頭的重量和體積非常大。在圖中，帶有特殊顏色的鏡片還代表鏡片使用了特殊的加工技術(shù)和材料。其中，紫色代表非球面鏡片，藍(lán)色表示超低色散（Ultra Low Dispersion, UD）鏡片，淺綠色表示藍(lán)光光譜折射（Blue Spectrum Refractive, BR）復(fù)合鏡片，深綠色表示螢石鏡片。這些特殊的技術(shù)和材料的使用能夠高效地減小光學(xué)系統(tǒng)的單色像差和色差，雖然在一定程度上控制了鏡頭的體積和重量，但是也帶來了成本高昂的問題。在非球

Figure 1.2 Some classic optical lens隨著計算機的發(fā)明，處理器和光學(xué)設(shè)計軟件的不斷更新，強大的算力讓人們擁有了處理優(yōu)化更多鏡片數(shù)量和更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力�，F(xiàn)代光學(xué)成像系統(tǒng)為了追求高像質(zhì)成像，一個鏡頭甚至可以包含十幾片透鏡。圖 1. 3 展示了 3 款佳能消費級攝影鏡頭[12-14]。圖 1. 3（a）的鏡頭焦距是 14mm，F(xiàn) 數(shù)是 2.8；圖 1. 3 的鏡頭焦距是 35mm，F(xiàn) 數(shù)是 1.4；圖 1. 3（c）的鏡頭焦距是 300mm，F(xiàn) 數(shù)是 2.8。我們可以看到，三款鏡頭的鏡片數(shù)均已超過十個，鏡頭的重量和體積非常大。在圖中，帶有特殊顏色的鏡片還代表鏡片使用了特殊的加工技術(shù)和材料。其中，紫色代表非球面鏡片，藍(lán)色表示超低色散（Ultra Low Dispersion, UD）鏡片，淺綠色表示藍(lán)光光譜折射（Blue Spectrum Refractive, BR）復(fù)合鏡片，深綠色表示螢石鏡片。這些特殊的技術(shù)和材料的使用能夠高效地減小光學(xué)系統(tǒng)的單色像差和色差，雖然在一定程度上控制了鏡頭的體積和重量，但是也帶來了成本高昂的問題。在非球面鏡片的加工和檢測方面，還需要更尖端復(fù)雜的技術(shù)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于像差選擇性校正的光學(xué)-數(shù)字聯(lián)合設(shè)計[J]. 譚政,相里斌,呂群波,方煜,孫建穎,趙娜.  光子學(xué)報. 2018(05)
[2]彩色數(shù)碼相機單幅RGB圖像光譜重建研究[J]. 梁金星,萬曉霞.  光學(xué)學(xué)報. 2017(09)
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[6]基于星點圖像的小像差復(fù)原[J]. 陳新華,季軼群,沈為民.  光學(xué)精密工程. 2012(04)
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[8]基于Richardson-Lucy的圖像去模糊新算法[J]. 趙博,張文生,丁歡.  計算機工程與應(yīng)用. 2011(34)
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[10]基于數(shù)碼相機的光譜重構(gòu)研究[J]. 陳奕藝,徐海松,張顯斗,M.Ronnier Luo.  光學(xué)學(xué)報. 2009(05)

博士論文
[1]基于計算光學(xué)的非完善光學(xué)系統(tǒng)圖像質(zhì)量提高及其應(yīng)用研究[D]. 崔金林.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2018
[2]基于光學(xué)成像特性的高分辨圖像復(fù)原技術(shù)研究[D]. 陶小平.浙江大學(xué) 2010

碩士論文
[1]提升成像質(zhì)量的計算光學(xué)設(shè)計方法研究[D]. 王嬌陽.西安電子科技大學(xué) 2017
[2]基于計算光學(xué)的簡單透鏡成像技術(shù)[D]. 郝建坤.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2015
[3]基于空變系統(tǒng)圖像恢復(fù)的點擴散函數(shù)獲取研究[D]. 郝玲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：2983822