Разработка и исследование алгоритмического и программного обеспечения для решения задач оценки качества изображения прецизионных оптических систем

• Автор: Ле Зуй Туан
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Глава 1 Обзор состояния вопроса и информационное исследование

1.1. Понятие качества изображения оптической системы и способы измерений

1.2. Функции рассеяния точки и линии

1.3. Пограничная кривая

1.4. Концентрация энергии в пятне рассеяния

1.5. Передача изображения через оптическую систему

1.6. Задача исследования структуры пятна рассеяния

Выводы по главе

Глава 2 Теоретический анализ методов оценки качества изображения и концепция изофотометрии

2.1. Традиционные методы оценки качества изображения, их достоинства и недостатки

2.2. Метод видео-сканирования

2.3. Метод изофотометрии ФРТ
2.4. Контроль качества изображения по функции рассеяния линии
Выводы по главе
Глава 3 Разработка и исследование метода компьютерной изофотометрии для анализа характеристик качества изображения по функции рассеяния точки
3.1. Разработка метода компьютерной' изофотометрии ФРТ с изменяющимся временем накопления
3.2. Аппаратура
3.3. Экспериментальные исследования структуры пятна рассеяния
3.4. Погрешности метода изофотометрии ФРТ
Выводы по главе

Глава 4 Разработка и исследование компьютерной изофотометрии для анализа характеристик качества изображения по ФРЛ
4.1. Разработка компьютерной изофотометрии ФРЛ с изменяющимся световым потоком
4.2. Аппаратура
4.3. Экспериментальные исследования качества изображения объектива по ФРЛ
4.4. Погрешности метода изофотометрии ФРЛ
Выводы по главе
Глава 5 Косвенные методы оценки качества изображения
5.1. Интерференционные методы контроля оптики
5.2. Интерферометр сдвига
5.3 Интерферометр сдвига с дифракционной решеткой Ронки
5.4. Интерферометры с дифрагированным эталонным (опорным) волновым фронтом
5.5. Основы обработки интерференционных картин
5.6. Разработка программного обеспечения для обработки интерферограмм
Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ 1: Интерфейс программы «КИЗО-ФРТ»
ПРИЛОЖЕНИЕ 2: Интерфейс программы «КИЗО-ФРЛ»
ПРИЛОЖЕНИЕ 3: Интерфейс программы “Tiger”
ПРИЛОЖЕНИЕ 4: Применение метода изофотометрии для аттестации ближнепольных оптических зондов по распределению светового поля в дальней зоне
Актуальность работы
Развитие оптико-электронных приборов и комплексов, например, наблюдательных оптических приборов, особенно - космических, цифровых камер, медицинских приборов, оптических систем для микроэлектроника сопровождается повышением требования к качеству изображения, даваемого оптическими системами. Для получения требуемого качества необходимо оценивать основные параметры, характеризующие качество изготовленных оптических систем, с необходимой точностью.
Выполнение этих задач невозможно без совершенствования и развития методов и средств контроля и аттестации оптической продукции; возможностями этих средств в настоящее время во многом определяется успешное развитие оптической промышленности и аппаратуры. В то же время применяемые в производстве средства оптического контроля и исследования нередко по своим возможностям не удовлетворяет указанным требованиям. В целом производство испытывает нехватку современных приборов оптического контроля. Преобладают субъективные визуальные оценки. Слабо решаются задачи комплексного оснащения рабочих мест в условиях крупномаштабного производства, торговли, эксплуатации и ремонта.
В последнее время развиваются новые средства оптических измерений, которые основаны на достижениях в цифровой технике и цифровой обработке изображений. Такие устройства оснащены видеокамерой, которая подключена к компьютеру. В результате обработки и анализа цифровых изображений, которые дает камера, получаем результаты контроля и измерения.
Данная работа служит для решения указанных проблем путем применения новых технологий в нетрадиционном сочетании методов

масштабе, поэтому не обязательно определить значение К, а достаточно при регистрации серии изофот держать параметры камеры постоянными, чтобы значение К не менялось.
Технические характеристики камеры, предназначенной для выполнения изофотометрии позволяют путем внешнего управления изменять время экспозиции в определенном диапазоне (/mjn ч- tmax). Для определения максимального значения ФРТ нужно установить минимальное значение t = tmin, тогда hmax -K/tmin (рис. 3.3 а), а если t > ?min значение ФРТ станет равным h = К lt (рис. 3.3 б, с).
ФРТ в относительных единицах для ряда изофот (во всех точках изофоты) определяется по формуле:
йп= — = —. £sä!2L = £ш!П- (3.6)
р hmm t К t
Постепенно увеличивая t с tmin до tmax, получим ФРТ в диапазоне относительной освещенности 1 ■¥■ /тах / tmin
б) Алгоритм выделения изофоты
Рис. 3.4. Принцип формирования изофоты
На основе принципа изофотометрии видно, что можно определить ФРТ,
если получить и обработать ряд фотографий пятна рассеяния,
регистрируемых с постепенным увеличением времени накопления, путем
нахождения изофоты для каждой фотографии. Изофотой здесь является
множество точек, полученных при пересечении функции изображении