光电成像系统与人眼视觉的匹配问题论文
摘 要 :以电视、激光成像和热成像系统为代表的光电成像系统在军事和民用上有着广泛的用途,但光电成像系统与人眼视觉的匹配问题仍是按现有理论和方法难以准确解释或定量描述的普遍问题。从理论上阐述了此问题的本质,说明了在这种匹配系统中存在系统的最佳匹配,且匹配状态直接影响光电成像系统的总体设计,并对如何描述这种关系进行一些说明和分析。
关键词 :光电技术论文
前言:对光电成像系统性能的评价主要涉及光学系统和光电成像系统的优化。在对光电成像系统的优化过程中,涉及材料、机械和电子等多门学科。随着科技的不断发展,阵列探测器更新换代的速度相对较快,为了满足阵列探测器的发展需求,加强对光电成像系统的研究,并且对其进行性能优化具有重要的价值。
1.对光电成像系统的性能优化
对光电成像系统的性能优化目标主要是对光学和电学内容进行设计,并且提升光电成像系统的性能,同时降低系统的制作成本。在光电成像系统中,探测器的性能主要是由电荷扩散、几何尺寸和位相时钟等因素决定。在使用的过程中,探测器的性能同样受到环境、运输和温度等因素的影响。
在设计师对光学系统进行设计时,要根据成像倍率和瞬时视场角来决定光学系统的焦距;并且要根据信噪比来设计孔径;同时要根据尺寸来设计相应的视场角;另外,要根据使用换环境和加工难度来设计相应的传递函数余量。在理想的光学系统设计中,艾里斑直径为2.44λF,光学系统函数的截止频率为1/λF,探测器函数的截止频率为1/d,当艾里斑直径为1个像元时,艾里斑直径为d,光学函数截止频率为2.44/d。但是当艾里斑为一个像元时,系统明显的缺乏采样,继而会导致探测器受到一定程度的限制。当系统传递相应的频谱时,将会导致成像失真[1]。
针对系统成像的失真问题,设计师在设计系统的过程中,可以采用增加空间采样频率的方式来提升系统的分辨率。其主要体现在以下几个方面:第一,当系统的艾里斑直径为2个像元时,系统同样欠缺采样,这种设计方式主要应用于航空相机和空间相机,其传递函数相比于设计值较低。第二,当艾里斑函数为3个像元时,光电系统的.传递函数较为容易达到0.1,其一般应用于中小型的光电成像系统。第三,当艾里斑函数为4个像元时,光电系统的分辨率相对较高,适用于实验室等设计环境。由此可见,在光电成像系统的性能优化设计中,增加系统空间采样频率的方式可以较好的提升系统的分辨率,进而可以达到光电系统的使用性能[2]。
2 系统误差对函数的影响
在光学成像系统的设计中,由于涉及、制造和使用的过程中会出现相应的误差,继而会降低传递函数,从而会影响光电成像系统的使用性能。根据科学研究显示,其影响性能的因素主要体现在以下几个方面:
2.1波像差对函数的影响
在光学系统的设计中,波像差会对系统的分辨率产生较大的影响,而在系统的设计中,加工环境、设计和使用等变化均可以影响波像差的变化,从而会影响光电成像系统的使用性能。在光电系统的设计中,其下降因子与波像差之间的关系如公式1所示:
在公式1中,Wmrs是系统的波像差,单位是波长,ATF(v)是函数的下降因子,表示空间频率。当系统的Wmrs=0.05,0.07,0.1和0.125时,系统的下降因子会达到在最低值。因此,在设计师设计光学成像系统的过程中,需要对波像差和函数下降因子进行合理的分析,以便可以保证系统的使用性能[3]。
2.2离焦对函数的影响
在光学成像系统的设计中,需要对系统进行调焦,当调焦过程中出现误差,对系统的函数会产生较大的影响。当离焦的弥散斑直径是d的时候,离焦的函数如公式2所示:
在公式2中,MTF(u)为离焦,当探测器像元的尺寸分别为10%d-d时,离焦函数的下降幅度越来越大。在设计师设计系统的过程中,为了保证系统的分散率,必须将探测器的像元尺寸控制在30%d以内,以便可以保证光电成像系统的使用效率。
2.3像移对函数的影响
在光电成像系统的使用过程中,在曝光时间内,像在像面内会出现移动,从而会在一定程度上导致函数下降。像移主要包括线性异动、高频随机振动和正弦振动。当系统的线性位移数值为d时,系统函数如公式3所示:
在公式3中,ud主要代表空间频率,当系统探测器像元的尺寸分别为10%d、20%d、30%d、40%d、50%d和d时,像移的下降幅度会逐渐增大。
在光电成像系统的设计过程中,光电的函数主要是由波像差、离焦和像移的乘积得到。对于光学遥感中的光电成像系统,在设计的过程中,可以将空间频率设置在0.5左右,在光电系统加工后,其函数应该控制在0.2左右。而系统最终应用的函数应该控制在0.1左右[4]。因此,在光电成像系统的使用过程中,只有设计师根据实际使用要求来进行设计,才可以达到最佳的使用性能。
3 系统的平均传递函数
在光电成像系统中,光学传递函数在线性空间内属于不变的系统,但是探测器取样会不断的发生变化。在系统的使用中,为了满足系统的使用需求,设计师可以采用平均函数的方式来表示空间频率的变化,以便可以更好的对光电成像系统的性能进行优化。在光电成像系统的使用中,随着系统sin函数和cos数值的不断增加,系统的相位值会逐渐缩小,并且逐渐趋于标准理论值。在数据的使用过程中,规定相应的相位等于0.因此,在光电成像系统的设计过程中,设计师应该尽量的减少函数的数值,以便可以保证系统的分辨率。
4 系统的信噪比
在光电成像系统的使用过程中,信噪比是影响系统的重要指标。在信噪比的使用过程中,主要分为红外系统信噪比和光系统信噪比。其分别如公式4和公式5所示。
在公式4中,主要表示红外系统的信噪比,其中F为孔径数,L为地面的辐射亮度。通过公式4,可以较好的对系统的数值进行计算。
在公式5中,Se为信号电子数,Ne为噪声电子数,De为暗信号输出的电子数。在系统的设计中,设计师要根据实际情况来合理的选择信噪比的数值。
结语:光电成像系统的设计关系着其分辨率的大小,继而会影响人们对光电系统的使用性能。希望通过本文的相关介绍,设计师在设计光电成像系统的过程中,可以合理的设计像移、离焦和波像差,以便可以更好的提升光电系统的使用性能。
参考文献:
[1]石涵,都东,苏志宏,等.医用全身正电子发射成像探测系统技术的研发热点和进展[J].生物医学工程学杂志,2015,01(12):218-224.
[2]张颖,牛燕雄,吕建明,等.星载光电成像系统建模与性能评估[J].激光与光电子学进展,2015,02(13):148-154.
[3]乔健.舰载光电成像系统探测能力分析[J].光学精密工程,2013,10(10):2520-2526.
[4]马东玺,张文博,范大鹏.光电跟踪伺服系统的输入多采样率满意控制[J].红外与激光工程,2011,12(12):2484-2491.
1、摘要中应排除本学科领域已成为常识的内容;切忌把应在引言中出现的内容写入摘要;一般也不要对论文内容作诠释和评论(尤其是自我评价)。
2、不得简单重复题名中已有的信息。比如一篇文章的题名是《几种中国兰种子试管培养根状茎发生的研究》,摘要的开头就不要再写:“为了……,对几种中国兰种子试管培养根状茎的发生进行了研究”。
3、结构严谨,表达简明,语义确切。摘要先写什么,后写什么,要按逻辑顺序来安排。句子之间要上下连贯,互相呼应。摘要慎用长句,句型应力求简单。每句话要表意明白,无空泛、笼统、含混之词,但摘要毕竟是一篇完整的短文,电报式的写法亦不足取。摘要不分段。
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10.严格按照硕士论文书写规范进行论文撰写。论文的整体风格,编排要整洁清爽。
论文常被用来进行科学研究和描述科研成果的文章。它既是探讨问题进行科学研究的一种手段,又是描述科研成果进行学术交流的一种工具。
论文格式封面 论文常指用来进行科学研究和描述科研成果的文章。它既是探讨问题进行科学研究的一种手段,又是描述科研成果进行学术交流的一种工具。它包括学年论文、毕业论文、学位论文、科技论文、成果论文等,总称为论文[1]。论文格式就是指进行论文写作时的样式要求,以及写作标准。直观的说,论文格式就是论文达到可公之于众的标准样式和内容要求。
结构
论文一般由题名、作者、摘要、关键词、正文、参考文献和附录等部分组成,其中部分组成(例如附录)可有可无。论文各组成的排序为:题名、作者、摘要、关键词、英文题名、英文摘要、英文关键词、正文、参考文献、附录和致谢[2]。
题目
1.题名规范
题名应简明、具体、确切,能概括论文的特定内容,有助于选定关键词,符合编制题录、索引和检索的有关原则。
2.命题方式
简明扼要,提纲挈领。
3.英文题名方法
①英文题名以短语为主要形式,尤以名词短语最常见,即题名基本上由一个或几个名词加上其前置和(或)后置定语构成;短语型题名要确定好中心词,再进行前后修饰。各个词的顺序很重要,词序不当,会导致表达不准。
②一般不要用陈述句,因为题名主要起标示作用,而陈述句容易使题名具有判断式的语义,且不够精炼和醒目。少数情况(评述性、综述性和驳斥性)下可以用疑问句做题名,因为疑问句有探讨性语气,易引起读者兴趣。
③同一篇论文的英文题名与中文题名内容上应一致,但不等于说词语要一一对应。在许多情况下,个别非实质性的词可以省略或变动。
④国外科技期刊一般对题名字数有所限制,有的规定题名不超过2行,每行不超过42个印刷符号和空格;有的要求题名不超过14个词。这些规定可供我们参考。
⑤在论文的英文题名中。凡可用可不用的冠词均不用。
摘要
摘要是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜[3]。
摘要的规范
摘要是对论文的内容不加注释和评论的简短陈述,要求扼要地说明研究工作的目的、研究方法和最终结论等,重点是结论,是一篇具有独立性和完整性的短文,可以引用、推广。
关键词
关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作计算机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。
主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题分析,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。(参见《汉语主题词表》和《世界汉语主题词表》)。
很好写啊,光电工程毕业论文,我写的是《LED照明光学系统的设计及其阵列光照度分布研究》,不过几万字的研究生论文自己完成还要工作,肯定没时间。还是同事给我的莫文网,有专业老师帮忙写就是快,专业的说