| 【中文题名】 | 光学系统MTF快速测量仪的研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 光学工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-7-19 |
| 【中关键词】 | 光学传递函数,MTF测量,空间频率,对比度,傅立叶变换,CCD |
| 【英关键词】 | Optical transfer function,MTF measurement,spatial frequency,contrast,Fourier transfer function,CCD,image grabbing,MTF curves, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>光学仪器>光学计量仪器> |
| 【论文摘要】 | 光学传递函数已被公认为目前评价光学系统成像质量客观、有效的方法。随着光学仪器制造水平的提高和应用范围的扩大,对光学系统的传递函数测量的准确性、速度和测量的范围等方面也提出了更高的要求。因此在MTF测量理论基础上,需结合日益发展的计算机技术、图像采集器件和图像处理手段,使其测量速度更快,图像数据处理更精确完整,装置更精巧,测量范围更大。
本文对光学系统成像质量的评价方法、光学传递函数测量原理和常用方法进行了系统地讨论。在分析现有的MTF测量仪器优缺点的基础之上,提出一种快速测量光学系统MTF的新方法。该测量方法以LCD屏上各种空间频率的等间距黑白条纹为目标物,以CCD为图像采集器件,通过计算机控制条纹空间频率的变换和图像的采集,经处理后得到像面上各空间频率的对比度从而获取被测系统的MTF曲线。搭建了测量实验装置,编写了应用软件,通过一系列测量结果,对测量系统的性能、精度和需改进处进行了探讨。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
2-3 |
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Abstract |
3-4 |
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目录 |
4-7 |
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第一章 概述 |
7-15 |
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§1.1 光学传递函数的历史发展 |
7-8 |
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§1.2 传递函数的重要性和优点 |
8 |
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§1.3 国内外OTF／MTF测量技术的发展现状 |
8-12 |
|
§1.3.1 国外的发展现状 |
9-10 |
|
§1.3.2 国内的发展现状 |
10-12 |
|
§1.3.3 测量仪器的优缺点 |
12 |
|
§1.3.4 发展趋势 |
12 |
|
§1.4 本文的工作 |
12-13 |
|
§1.5 本章参考文献 |
13-15 |
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第二章 像质评价和光学传递函数 |
15-35 |
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§2.1 像质评价的常用方法 |
15 |
|
§2.2 光学传递函数与其它像质判据间的联系 |
15-18 |
|
§2.2.1 与中心点亮度的关系 |
15-16 |
|
§2.2.2 与能量分布的关系 |
16 |
|
§2.2.3 与波像差的关系 |
16-17 |
|
§2.2.4 与鉴别率的关系 |
17-18 |
|
§2.3 基于光学转递函数的像质评价方法 |
18-21 |
|
§2.4 光学传递函数的推导 |
21-23 |
|
§2.4.1 点扩展函数与光学传递函数 |
21-22 |
|
§2.4.2 线扩展函数与一维光学传递函数 |
22-23 |
|
§2.5 MTF/OTF的测量方法的分类 |
23-24 |
|
§2.6 扫描法 |
24-31 |
|
§2.6.1 光学傅立叶分析法 |
24-26 |
|
§2.6.2 光电傅立叶分析法 |
26-28 |
|
§2.6.3 电学傅立叶分析法 |
28-30 |
|
§2.6.4 数学傅立叶分析法 |
30-31 |
|
§2.7 干涉法 |
31-34 |
|
§2.7.1 传递函数与光瞳函数的关系 |
31-34 |
|
§2.8 本章参考文献 |
34-35 |
|
第三章 对比法测量的理论架构 |
35-48 |
|
§3.1 正弦波 |
35-36 |
|
§3.2 矩形波 |
36-39 |
|
§3.3 相对测量法和比较测量法 |
39-41 |
|
§3.3.1 标准镜头定标 |
40 |
|
§3.3.2 相对测量法 |
40 |
|
§3.3.3 比较测量法 |
40-41 |
|
§3.4 在Matlab中的模拟 |
41-46 |
|
§3.4.1 在Matlab中模拟及其结果 |
41-44 |
|
§3.4.2 实例 |
44-46 |
|
§3.5 采用矩形波对比法测量的优点 |
46-47 |
|
§3.6 本章参考文献 |
47-48 |
|
第四章 测量系统的硬件组成及其具体实现 |
48-57 |
|
§4.1 系统功能图 |
48 |
|
§4.2 测试步骤 |
48-49 |
|
§4.3 实验装置的组成 |
49 |
|
§4.4 CCD成像器件 |
49-53 |
|
§4.4.1 CCD的出现和应用 |
49-50 |
|
§4.4.2 CCD的工作原理 |
50-51 |
|
§4.4.3 本实验装置所使用的CCD |
51-53 |
|
§4.5 LCD显示屏 |
53 |
|
§4.6 图像采集卡 |
53-55 |
|
§4.7 步进电机 |
55-56 |
|
§4.8 本章参考文献 |
56-57 |
|
第五章 软件部分 |
57-71 |
|
§5.1 测量系统总体框架 |
57-70 |
|
§5.1.1 MTF算法流程 |
58-60 |
|
§5.1.2 LCD屏图像产生 |
60-62 |
|
§5.1.3 CCD图像采集 |
62-63 |
|
§5.1.4 主程序与LCD显示屏控制程序间的通信 |
63-65 |
|
§5.1.5 步进电机控制 |
65-66 |
|
§5.1.6 测量前的系统调整 |
66-70 |
|
§5.2 本章参考文献 |
70-71 |
|
第六章 测量结果及其分析 |
71-83 |
|
§6.1 测量结果 |
71-78 |
|
§6.1.1 轴上视场 |
71-74 |
|
§6.1.2 轴外视场 |
74-78 |
|
§6.2 测量系统主要误差分析及其校正方法 |
78-81 |
|
§6.2.1 CCD对测量结果的影响 |
78-81 |
|
§6.2.2 LCD的调制传递函数对测量的影响 |
81 |
|
§6.2.3 其他因素 |
81 |
|
§6.3 本章参考文献 |
81-83 |
|
第七章 总结和展望 |
83-85 |
|
硕士在读期间发表的论文 |
85-86 |
|
致谢 |
86 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.94895 |
