离焦模糊图像的维纳滤波恢复

为消除离焦误差产生的图像模糊,介绍了基于逆滤波和维纳滤波的离焦模糊图像复原方法。从光学成像原理出发,根据高斯方程计算离焦误差,建立离焦误差与光学传递函数之间的关系。讨论了离焦误差对光学成像系统传递函数的影响。通过建立线性空间不变的模糊模型,构建点扩散函数和光学传递函数,采用与模糊过程相反的处理方法进行图像复原,消除离焦误差造成的图像模糊。测试实验中,对标准样本Lena图像进行了离焦模糊处理,采用维纳滤波算法复原图像,选择不同的离焦半径和维纳滤波参数进行对比。实验结果表明:维纳滤波方法可有效消除离焦模糊;抑制噪声干扰和"振铃效应";可把图像峰值信噪比提高到6dB以上。     

离焦像差在非稳腔中的演化及腔内补偿

在几何光学近似下,研究了非稳腔中的离焦像差的演化,解析地给出了正支共焦非稳腔中离焦像差的线性修正公式。结合氧碘化学激光器的模拟结果表明:光腔的放大率越小,像差演化的影响越明显;变形镜直接放在凹面镜处的补偿效果最好。对比直接补偿,考虑像差演化的补偿可以使光束质量的β值平均降低35%。     

基于人眼光学质量的球差和离焦补偿关系研究

基于人眼光学质量客观评估方法,通过实测的屈光手术前后人眼波前像差数据,研究和分析了球差与离焦的补偿关系。结果表明,对于屈光手术前的近视眼患者,离焦与球差的补偿关系并不明显。对于屈光手术后的近视眼患者,离焦与球差的补偿关系明显,残余离焦可以部分补偿由于高阶像差增加引起的视功能降低。当残余离焦处于0.27D～0.74D范围内,离焦与高阶像差组合后,光学质量提高了20%以上。在屈光手术方案设计时,预留0.27D～0.74D的离焦时,可以使80%的人眼达到更好的视觉矫正效果。     

空间碎片天基光学探测系统离焦问题分析

从相对距离、大气压力、温度变化三个方面分析了天基光学探测系统离焦产生的原因及离焦变化情况,提出通过离焦调制传递函数模型分析离焦对系统性能影响的方案,仿真分析了不同离焦量下系统等效调制传递函数的变化及其对成像质量的影响.结果表明,随着离焦量的增加,图像质量逐渐下降,相对距离变化导致的离焦为正值,大气压力变化导致的离焦为负值,温度变化导致的离焦在中心温度左右有正有负,三者导致的离焦量可部分抵消.该研究为天基光学探测系统的设计、补偿措施的制定以及性能评估提供了数据支持.     

主动离焦三维测量的调制度全局计算方法

提出了离焦三维测量的全局计算方法。通过向物体投射正弦光栅,使物体上任一点的光分布在光栅频率(局域傅里叶变换)处的光强度等于该处的调制度,利用拍摄物体的两幅离焦像的调制度之比,得到了物体的深度分布。不但消除了过去主动离焦三维测量采用局域傅里叶变换带来的测量误差,同时计算程序简单、速度快,具有较好的实用性。     

联合变换相关器在光纤检测中离焦影响的讨论

对联合变换相关器在光纤检测中离焦采集谱问题进行了理论分析,计算机模拟以及光纤缺陷检测实验。得出了离焦距离与相关峰值的关系曲线,示出了对不同相似程度的输入物的离焦谱和焦面谱两种情况下进行相关的计算机模拟结果;提供了在焦面上和离焦一定范围两种情况下缺陷程度不同的光纤的相关检测结果。     

曲率半径干涉测量定焦误差分析

为了提高曲率半径定焦准确度,从移相干涉仪,标准镜头透射波前误差,被测光学元件表面面形误差及调整误差等方面出发,分析影响干涉仪定焦准确度的各因素,并给出各误差补偿表达式.通过对比实验发现,在猫眼及共焦位置处调整误差补偿后,离焦量及曲率半径测量结果的变化趋势由近似线性变为随机变化,同时由离焦量引入的曲率半径变化量由7.05μm减小为0.5μm.在曲率半径干涉测量中,调整误差为影响定焦准确度的主要误差源,调节调整误差可有效控制离焦量的变化,提高曲率半径测量准确度.     

光学列阵单元的共焦的研究

本文应用４×４矩阵方法，研究了光学元件列阵的各光学单元之间的共焦问题，给出了较好的近似理论公式，它包括了傍轴光线近似的特殊情况。     

数字无透镜傅里叶变换全息术中非傍轴及离焦像差的校正

对数字无透镜傅里叶变换全息图直接采用逆傅里叶变换进行物场的数值重建时.需要满足两个条件:第一,全息图的记录过程必须满足傍轴近似条件,否则再现过程中会产生非傍轴像差;第二,记录全息图时物平面与参考点光源到全息图记录平面的距离必须相等,否则再现过程中会产生离焦像差.理论分析了非傍轴及离焦记录条件下数字无透镜傅里叶变换全息图的灰度分布特点,并提出了相应的非傍轴及离焦像差的数值校正方法.根据实际的非傍轴或离焦记录情况.分别给所记录的数字全息图灰度分布矩阵乘以适当的非傍轴或离焦校正因子,以消除灰度矩阵中非傍轴或离焦因素的影响.然后再对校正后的伞息图灰度矩阵做逆傅里叶变换处理.即可得到准确的数字再现像.实验结果表明.该数值重建方法能够有效地消除无透镜傅里叶变换全息术中数字再现像的非傍轴像差及离焦像差,提高再现像的质量.     

光学可分离小波变换的研究

为改进光学小波变换,提出了光学可分离小波变换的概念。通过对光学小波变换的必要条件进行分析,采用层叠算法和二维可分离小波变换构造方法计算出了尺度和小波函数的二维离散近似序列。将新的母小波引入到光学小波变换中,获得了光学可分离小波变换。通过与现有光学小波变换及二维可分离离散小波变换进行比较说明了其优点。     

Characterization of ultrasonic imaging systems using transfer functions

The transfer functions for focussed and defocussed, coherent and confocal optical imaging systems have been applied to the equivalent ultrasonic imaging systems. The transfer functions with varying degrees of defocus were calculated to show the defocus effects for ultrasonic imaging systems. Assuming that the acoustic waves are reflected perfectly on the surface of the step edge, the theoretical line-scans for small amplitude signals across a step edge, with various degrees of defocus, were generated. The first derivative of the line-scan for a step edge is shown theoretically to yield the same impulse response as that calculated using the inverse Fourier transform applied to the original transfer function. These results show how the real and imaginary parts of the transfer functions contribute to ultrasonic image formation. A method for the experimental determination of the impulse response, and the transfer functions for the characterization of an ultrasonic imaging system, such as an acoustic microscope, is provided.     

倒谱在混合模糊图像分析中的应用

降晰参数识别在模糊图像恢复过程中具有很重要的作用。在各种图像捕获系统中,有两种形式的图像模糊比较常见:一种是由光学系统散焦造成的散焦模糊;另一种是物体与照相机之间的相对运动造成的运动模糊。相对单个模糊模型的参数识别来说,混合了散焦和运动模糊的图像,其模糊参数的识别要复杂得多。许多识别方法一般都是用来分析某一特定的模糊模型的,而对两种模糊混合在一起的情况来说是很难区分的。提出了一种倒谱分析方法,在倒谱域同时对这两种模型参数进行识别。在分析过程中,仍需要利用这两种模糊模型在频域的特征,首先应用一些调整性的变换,然后再转换到倒谱域,以便更准确地评估模糊参数。     

基于不对称非标准傅里叶变换的光学图像加密

针对以往光学图像加密系统中输入面和频谱面对称性的缺点，在不增加系统元件的基础上，利用球面波照射不对称非标准傅里叶变换系统进行图像加密。通过把相位掩模置于该系统的傅里叶变换平面，利用不对称非标准傅里叶变换系统的输入面和频谱面的不对称性以及频谱面对于点光源相关参数的依赖性，克服了以前光学加密系统中输入面和频谱面的对称性所带来的安全隐患，并且获得了除相位掩模以外的另外四重密匙。理论分析和模拟实验表明：该方法不仅可行，而且多增加了几重密匙，增强了系统的安全性能。     

Comparison of the angular selectivity characteristics for an off-axis holographic storage system calculated by Born approximation and coupled-wave theory

The first Born approximation is applied to calculate the angular selectivity for different positions on the reconstructed image as a function of the object beam's optical axis angle theta(ob) and reference beam angle theta(rw) for a holographic data storage system that records the Fourier transform holograms in a medium with an infinite plane-wave reference beam. Results are compared with those calculated by the coupled-wave theory.     

基于分频域和菲涅耳域的光学图像加密方法

结合分数傅里叶变换及菲涅耳变换,在光学图像加密系统中分别具有多密钥性和无透镜性的优点,提出了基于分频域和菲涅耳域的光学图像加密方法。基于分数傅里叶变换的光学加密系统,引入菲涅耳变换及全息技术,使原有的加密系统在不增加光学元件的基础上提高了系统的安全性。理论分析和计算机仿真模拟证明了这种方法的可行性。     

An optical image cryptosystem based on Hartley transform in the Fresnel transform domain

A novel method for image encryption and decryption based on Hartley transform in the Fresnel transform domain is presented. Different from the conventional method which requires lens to perform the Fourier transform for achieving Hartley transform, the proposed new optical architecture of Hartley transform is based on the Fresnel diffraction which requires no Fourier transform lenses. The position coordinate as well as the wavelength in the Fresnel transform is used as encoding keys that can ensure the sufficient information security. The main advantages of this proposed image security system are that it uses fewer optical devices and the decryption scheme is straightforward and more secure than the previous works.     

基于离焦图像复原的光学设备实时视频对焦方法

针对大口径光学设备使用过程中因传感器靶面离焦导致的图像模糊问题，从图像复原方法入手，推导光学设备的离焦点扩散函数和离焦传递函数，提出图像离焦程度判断方法，运用爬山法、逆滤波方法，寻找最佳离焦量值和方向，复原模糊图像为清晰图像，给出了大口径光学设备的实时视频对焦方法,并进行实验验证。结果表明该方法在外场光学设备的自动调焦中具有重要的推广应用价值。     

Optical image encryption based on multifractional Fourier transforms

We propose a new image encryption algorithm based on a generalized fractional Fourier transform, to which we refer as a multifractional Fourier transform. We encrypt the input image simply by performing the multifractional Fourier transform with two keys. Numerical simulation results are given to verify the algorithm, and an optical implementation setup is also suggested.     

双重分数傅里叶变换计算全息

提出了双重分数傅里叶变换计算全息，在这种方法中，将两个图像的信息分别经不同阶的分数傅里叶变换后，记录在同一张分数傅里叶变换计算全息图上，它需要两个特定的分数傅里叶变换系统才能再现出所记录的图像信息，利用其再现方式的特殊性，可制成一种新的安全认证系统。     

Off-resonant defocus-contrast imaging of cold atoms

We demonstrate the retrieval of column-density images of cold atoms, using a noninterferometric phase-recovery technique based on a single off-resonant and defocused intensity image. The quantitative column density is retrieved via Fourier inversion and remains robust with respect to detuning and defocus. The technique offers excellent prospects for simple, nondestructive imaging of atoms in magnetic and optical traps and condensates.