双远心光学测量镜头匹配滤波特性及应用研究

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1、硕士学位论文双远心光学测量镜头匹配滤波特性及应用研究作者姓名詹翠平学科专业物理电子学指导教师马国欣副教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2016年4月ResearchandApplicationofMatchedFiltersinBTCMeasuringLensesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhanCuipingSupervisor：Prof.MaGuoxinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou

2、,China分类号：TN247学校代号：10561学号：201320107985华南理工大学硕士学位论文双远心光学测量镜头匹配滤波特性及应用研究作者姓名：詹翠平指导教师姓名、职称：马国欣副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：物理电子学研究方向：光电信息处理与传感技术论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，

3、本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论

4、文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要现代工业发展对光学影像测量的精度要求越来越高，相对传统光学系统而言，双远心光学系统有低畸变、大景深等显著特点，近年来在几

5、何量精密测量中得到有效应用。但其在实施超精密测量时，也存在一些局限性，如为获取大的景深而限制了光学分辨率以及进行几何测量时边界检出的半功率共焦点往往会因物件的尺寸变化而产生漂移，且边界信号斜率也会因此改变，限制了高精度（微米甚至亚微米）的边界检出。对这类系统的临界状态进行细致的研究就显得十分重要，在实际工程应用中，可对残差的深度补偿提供一种途径。以一款用于超精密光学磨床系统的双远心光学镜头为基础展开上述的系列理论和实验研究。论文将以傅里叶光学理论为基础、相关的仿真软件为主要数学工具，建立实验系统进行仿真和实验研究。主要

6、进行了以下几个方面的工作：1、通过大量的文献调研和深入学习，综述了目前远心光学系统在工业测量中的应用特点以及可能的改进途径，并深入分析了双远心（BTC）光学系统的结构。2、针对运用于超精密光学磨床系统中的BTC系统，设计了针对轮廓精密测量如直径测量的典型输入面物函数，并给出了系统输出评价标准；分析计算了该光学系统的相干传递函数、非相干传递函数、调制传递函数以及系统的截止频率。3、在确定双远心光学系统滤波器实现方式的基础上，从两个方面对提高该系统的测量性能进行了滤波器设计与仿真：针对该系统的衍射受限问题，结合致力于突破衍

7、射极限的光学超分辨技术，将典型的圆环型振幅超分辨光瞳滤波器运用到该系统中，实现其极限分辨率的突破；其次，针对轮廓精密测量如直径测量，设计优化边界检出滤波器，研究不同的光瞳大小、不同的滤波器对不同直径测量精度的影响，并进行了仿真与实验。超分辨光瞳滤波器运用于BTC测量系统使系统的极限分辨率最大提高约4lp/mm。在针对BTC测量系统的直径测量中，确定了不同光瞳以及不同滤波器下直径测量的共焦点；给出了不同直径测量时，特定滤波孔径下其共焦点的漂移。关键字：双远心光学系统、传递函数、超分辨光瞳滤波器、直径测量IABSTRACT

8、Thedemandforaccuracyonopticalimagemeasurementishigherandhigherduetothemodernindustrialdevelopment.Comparestotraditionalopticalsystem,Bi-Telecentric(BTC)opticalsystemh