【摘要】：隨著人類進入信息化時代,人們對于高清晰度圖像的需要也日益提升,光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計變的越來越復(fù)雜,復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)和精密的加工要求勢必導(dǎo)致加工成本的提高,除此之外還會導(dǎo)致鏡頭的重量和體積增大,而在某些特殊場合如航空偵查等領(lǐng)域,由于平臺負重量有限光學(xué)系統(tǒng)的重量會受到嚴格限制。本文提出一種單透鏡光學(xué)系統(tǒng)成像方法,將光學(xué)像差理論與圖像復(fù)原理論結(jié)合起來。由于單個透鏡成像質(zhì)量很差,必須使用圖像復(fù)原算法對單個透鏡形成的低質(zhì)量圖像進行恢復(fù),以提高整體的成像質(zhì)量。根本目的是減少成像時光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)校正負擔(dān),降低光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜程度。全文圍繞單透鏡成像模糊特點以及像質(zhì)提升方法展開研究,主要工作內(nèi)容如下:(1)從光學(xué)像差理論出發(fā)分析了單一透鏡成像模糊特點,討論了單透鏡光學(xué)系統(tǒng)像差對于成像質(zhì)量的各種影響,研究了單透鏡成像系統(tǒng)的圖像退化模型。(2)對單透鏡成像系統(tǒng)的點擴散函數(shù)以及模糊圖像進行了仿真,針對仿真得到的灰度模糊圖像的特點設(shè)計了單一顏色通道復(fù)原算法,引入了圖像二階導(dǎo)數(shù)矩陣的稀疏分布先驗,并應(yīng)用該算法對單透鏡所成灰度圖像進行了復(fù)原。(3)針對單透鏡所成彩色模糊圖像存在較大像差的問題,通過建立多個顏色通道內(nèi)圖像灰度矩陣的關(guān)系提出針對色差的復(fù)原算法。利用本文所提算法對含有色差的退化圖像進行復(fù)原,并與同類型的圖像復(fù)原算法的恢復(fù)效果做了比較,形成單透鏡成像系統(tǒng)應(yīng)用于多色成像系統(tǒng)的像差校正方法。(4)制作了使用一片焦距為120mm,口徑尺寸為30mm的平凸光學(xué)鏡片作為鏡頭的光學(xué)相機。搭建了單透鏡成像系統(tǒng)點擴散函數(shù)的測量系統(tǒng),在光學(xué)暗室中對點擴散函數(shù)進行了測量和實拍成像,使用采集得到的點擴散函數(shù)對實拍的單透鏡模糊圖像進行復(fù)原,驗證本文所提算法有效性。本文實現(xiàn)了單透鏡系統(tǒng)成像驗證,驗證了單透鏡成像系統(tǒng)方法可以用于減小成像系統(tǒng)光學(xué)器件總質(zhì)量,對輕型成像系統(tǒng)應(yīng)用有重要參考價值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;O439
【圖文】：

統(tǒng)成像技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀了提升照相機的成像清晰度，其主要手段般做法是利用多種類型的單透鏡組合來彌模糊，以提高相機光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜度、加學(xué)像差，從而提升光學(xué)相機成像質(zhì)量。但一定的不足之處，例如多透鏡組合的光學(xué)致系統(tǒng)透過率下降、增大光學(xué)相機體積和成像的研究具有非常重要的實用價值，目相關(guān)研究較少，近幾年才剛剛起步�？酥悄芟到y(tǒng)研究所的 Schuler[5]等人于 20念，并提出一種對光學(xué)系統(tǒng)像差以及馬賽原的交替迭代算法，其圖像處理算法運用好的成像結(jié)果，如下圖 1-1 所示是 Schule

圖 1-2 Heide 等人制作的單透鏡相機[6]技大學(xué)的李衛(wèi)麗[7]等人，對單透鏡光學(xué)相顏色通道內(nèi)顏色平緩變化的先驗進行了復(fù)鏡相機點擴散函數(shù)的方法，取得了一定的坤[15]等人對已有的稀疏性先驗算法進行了函數(shù)隨空間變化明顯這一特征，提出了特化圖像進行了復(fù)原，不過其復(fù)原算法沒有針色差。法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀學(xué)系統(tǒng)成像技術(shù)目前發(fā)展態(tài)勢結(jié)合實際問言其前端相機只有一片透鏡，優(yōu)化可能性于后端的圖像處理算法上，針對單透鏡成是本文的工作重點。像進行復(fù)原這一問題是圖像處理領(lǐng)域的熱

圖 2-2 光線在單個球面折射情況[50]透鏡的一個表面，C 是該曲面的中心A 和 A，分別代表物點和像點。式(2-1)和式(2-2)：r(U)rLI sinsinrUL-rI，，，sinsin 得到式(2-3)：UrLrsinI sin 有：，，U U I I折射，根據(jù)光的折射定理有式(2-5)：InsinI sin，，

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本文編號：2766681