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1、第1期光学技术No.11998年1月OPTICALTECHNOLOGYJan.1998X光电成像系统中的光学传递函数陈自宽翟宏琛母国光(南开大学光学信息技术科学开放研究实验室,天津300071)摘要:本文研究了光电成像系统中的光学成像、抽样和重建等各个过程对整个系统的光学传递函数的影响。分析了光电成像系统在积分抽样和图像运动情况下的光学传递函数,重建图像中的频谱混叠和假响应情况,由此给出光电成像系统获取图像的一些原则。关键词:光电成像系统,光学传递函数,频谱混叠,积分抽样,假响应。OpticalTransferFuntioninanOpto-electri
2、cScanningImagerChenZikuanZhaiHongchenMuGuoguang(OpticalinformationScienceLaboratory,NankaiUniversity,Tianjin300071)Abstract:Thispaperistostudytheopticaltransferfunctioninanopto2electricscanningimagingsystem,itprovidesuswithanunderstandingofhowopticalimagingsubsystem,integralsampli
3、ngandreconstructionaffecttheoverallperformance.Thespuriousresponseinthereconstructedimageisanal2ysedandsomeinstructiveprinciplesaregivenforpracticalimageacquisition.Keywords:opto2electricimager,opticaltransferfunction,aliasing,integralsampling,spuriousre2sponse.一、引言系统的滤波处理会在低频部分产生
4、模糊效应光学成像系统用光学传递函数来评价其成(blurring),它对抽样引起的高阶项的截止或衰像,其输入和输出都是连续的图像。现代光电成减可以减少或消除重建图像中的假响应(spu2[3]像系统不仅有光学成像的部分,同时还有光电riousresponse)。在另一方面,图像源的光强扫描机制对图像进行抽样;不仅对输入的图像变化及图像相对于抽样阵列的运动地光电成像要进行光学滤波,还要在图像重建过程进行电系统的成像质量也有影响。一般情况下,光电成[1～6]子滤波。因此传统的光学传递函数就需要像系统的空时传递函数(spatiotemporaltrans2[2]进行
5、推广,以适应这种扫描成像系统的情况。传ferfunction)的空间和时间影响是不可分的。统的光学成像系统的等晕条件在光电扫描系如果图像相对于抽样阵列的运动较慢,在抽样统中推广为局部等晕条件(partial过程的时间内可认为是相对静止的,则图像的isoplantism),这种局部等晕条件是由光电成像运动在不同的抽样过程对高阶项上增加一个位[1]系统中的抽样过程的具体参数确定的。光电相因子。本文分析了影响整个光电成像系统性成像系统用于带限的图像(bandlimitedimage)能的各个过程,并给出了实际情况下光电成像时,只要抽样频率高于图像的Nyquist
6、频率的系统用于图像获取的一些原则。两倍,重建系统进行滤波处理,就可完全恢复图二、光电扫描成像系统的光学传递函数像,与光电系统的抽样过程无关。实际情况下,一个典型的光电扫描像系统如图1所示图像的带宽并不满足带限及系统的Nyquist条(一维抽样情况)。件,抽样过程会引起频谱混叠(aliasing),重建整个光电成像由光学成像子系统、抽样子X收稿日期:1997年3月27日57©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net光
7、学技术1998年1月光学成像抽样重建f(x,y)——输出的连续图像;g(x,y)f(x,y)fs(x,y)g′(x,y)子系统子系统子系统3——表示卷积运算。3h(x,y)comb(x)3r(x,y)21图像抽样过程。图1光电扫描成像系统框图实际的光电图像扫描系统的抽样点不是数系统和重建子系统三部分组成。光学成像系统学上的点,而是有限大小的像元,每个抽样点的把图像源(即场景)成像在图像传感器的接收面值是抽样点领域内的光能量的积分,因此实际上,其中伴有光学滤波过程;抽样过程发生在光的抽样过程都是积分抽样过程。若像元宽度为学成像子系统的连续输出和重建系统的离散
8、输b,抽样间距为a,(如图2所示),则积分抽样可入之间,抽样像素的
