像质评价方法分析

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1、像质评价方法分析光学系统的主要作用是把口标光线，按要求改变其传播方向，最终送入仪器接收器，而整个过程的主要目的是让我们得到目标光线的各种我们所需的信息，因此，成像质量的评价就反映了这个光学系统对目标信息的还原能力，譬如光学系统所成的像应该足够清晰，并H物像相似，变形耍小。像质评价人致可分为检测阶段和设计阶段的评价，检测阶段的像质评价指标常用星点检测和分辨率检测来评价，设计阶段的像质评价指标常用几何像差，垂轴像差,波像差，光学传递函数,点列图，点扩散函数，包围圆能量等来评价。星点检验是观察点光源通过光学系统所得到的像斑形状。光学系统没有儿何像差吋，像斑为标准的艾里圆，有几何像差或离焦吋，光强

2、分散。分辨率法比较简单、方便、意义明确，能够用数量表示。但它只能表述细节能不能分辨的界限,对于较粗线条的成像质量，不能作出定量的评价。基于几何像差的概念，用米字形光阑模拟光线，测量除畸变、倍率色差外的其它五种儿何像差。其优点是§测量结果可直接与光线追踪结果和比较。但它没考虑衍射，耳测量工作量大。此外还有阴影法、干涉法，它们比较适用于非成像光学系统，对于成像光学系统主耍用于测量轴上点成象质量，测量范围受限制。一.常见的像质评价方法由于课上及课件中我们对于分辨率法,瑞利判断等的推导，对原理都已经有了一定的了解，并冃掌握了一些判定技巧，在这里就不再进行赘述。下面我们对常见的几种评价方式的优缺点分

3、别进行简单的分析与概括：1瑞利判断和中心点亮度1.1瑞利判断定义：实际波面与参考球面波之间的最犬波像差不超过4/入吋，此波面可看作是无缺陷的。优点：便于实际应用缺点：不够严密。适用范围：是一种较为严格的像质评价方法，适用于小像井光学系统。1.2中心点亮度1）中心点亮度：光学系统存在像差时，其成像衍射斑的中心亮度和不存在像差时衍射斑的小心亮度之比S・D来表示光学系统的成像质量。2）斯托列尔准则：当S.D20・8,认为光学系统的成像质量是完善的。3）适用范围：是一种高质量的像质评价标准，适用于小像井光学系统。4）缺点：计算相当复朵，很少作为计算评价方法使用。2分辨率分辨率反映光学系统分辨物休细

4、节的能力，是一个很重要的指标参数，故也可用分辨率作为光学系统的成像质量评价方法。2.1分辨率基本公式根据衍射理论，光学系统的最小分辨角为△（）：△（）=1・22X/D,对不同类型的光学系统，可由上式得到不同的表示形式。2.2优缺点缺点：1）只适用于大像差光学系统；2）与实际情况存在差异；3）存在伪分辨现彖•故用分辨率来评价光学系统的成像质量也不是一种严格而可靠的评价方法。优点：其指标单一，便于测量，在光学系统像质检测中得到广泛应用。3点列图3.1点列图定义在儿何光学的成像过程屮，由一点发出的许多条光线经光学系统成像后，由于像井的存在，使其与像面的交点不再集中于一点，而是形成一个分布在一定范

5、围内的弥散图形，称为点列图。3.2适用范围适用于大像差光学系统。照相物镜的像质评价：利用集＞1*30%以上的点或光线所构成的图形区域作为其实际有效的弥散斑，弥散斑直径的倒数为系统的分辨率。3.3优缺点优点：简便易行，形象直观。缺点：工作量非常大，只有利用计算机才能实现。4波差干涉检验4.1原理：通过对被检波面与已知波面所形成的干涉条纹的观察、测定，得出光学系统的波像差。4.2优缺点优点：干涉检验能定量，并且测试精度高，可测得入/10的波像差缺点：检测设备成本太高，而且反映不岀系统的杂光情况。5光学传递函数评价成像质量前而所列举的几种像质评价方法的共同的缺点是没有一种方法能在设计和制造两个阶

6、段都能用，而光学函数弥补了这一缺陷，它不仅用于控制光学自动设计过程像并校止和设计结果像质评价，还能用于光学镜头质量检验，光学系统总体设计和光学信息处理等方面。5.1传递函数定义若把光学系统看成是线性不变系统，那么物体经光学系统成像，可视为物体经光学系统传递后，其传递效果是频率不变的，但其对比度下降，相位要发生推移，并在某一频率处截止，即对比度为零。这种对比度的降低和相位推移是随频率不同而不同的，其函数关系我们称为光学传递函数。5.2优点：客观町靠，能同时运用于小像差光学系统和大像差光学系统。5.3利用光学传函评价成像质量5.3.1用MTF曲线评价成像质量用光学传函评价系统成像质量，目前最常

7、用的方式是给出若干视场用子午和弧矢振幅传函MTFt和MTFs曲线来代表成像质量。因为MTF表示多种不同频率匕正弦强度分布函数经光学系统成像后其对比度的衰减程度，当某一频率对比度下降到0时，说明该频率光强分布已经无亮度变化，即该频率被截I上。这是利用光学传函來评价光学系统像质主要方法。具体来说，MTF有以下用途：5.3.1.1确定不同对比度目标，经光学系统成像后，光学系统截止空间频率就是该系统分辨率极限，用不同接收器接收时