基于调制传递函数光学低通滤波器评价函数

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1、第C&卷第C期"%%(年C月物理学报Y*0@C&，X*@C，>/Z，"%%(!%%%G$")%O"%%(OC（&%C）O"(C’G%DEL?E8UVNWLENWXWLE!"%%(L[-=@8[Z2@N*.@"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""基于调制传递函数的光学低通滤波器评价模型与实验研究!!）"）#!）!）!）戚巽骏林斌曹向群陈钰清!）（浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，国家光学仪器工程技术研究中心，杭州$!%%"&）"）（安徽

2、师范大学物理与电子信息学院，芜湖"’!%%%）（"%%&年&月$日收到；"%%&年(月")日收到修改稿）为了量化评价光学低通滤波器（*+,-./00*1+/223-0,45，6789），利用调制传递函数（:*;<0/,-*=,5/=23453<=.,-*=，>?9）建立了一个包含6789的二维数字光学成像系统模型，并以此模型为基础构建了6789的评价函数@应用该评价函数，计算三种典型6789的滤波特性，计算结果表明随着理想光学系统空间截止频率的增大，三种6789的滤波性能均有先微弱增强，后迅速减弱的趋势；当光学系统!数大于

3、’A’时，采用嵌入“两层四点”式6789的数字成像系统的低通滤波效果优于另外两种，而当光学系统!数小于’A’时，采用嵌入“三层八点”式6789的数字成像系统效果最好；在光学系统!数为"A(时“，三层八点”式的6789相对于“两层四点”式和“三层四点”式的滤波性能分别改善了"(A$B和$&ACB@最后，三种6789的成像滤波实验表明“两层四点”式和“三层四点”式的滤波图像仍有部分莫尔条纹和伪彩色残余，而“三层八点”式的滤波图像的莫尔条纹和伪彩色均抑制得较好，实验结果与理论计算相符合@关键词：光学低通滤波器，调制传递函数，评价

4、函数，空间频率!"##：%&D(，%&D%，’"(%成为评价成像系统的一个定量描述参数@目前，!A引言6789主要有双折射低通滤波器（Q-5435-=R4=,0*1G+/223-0,45，S79）和光栅低通滤波器（R5/,-=R*+,-./00*1G+/22近几年来，数字图像传感器在各领域得到了大3-0,45，T679）两类，而这两类光学低通滤波器中，又量的应用@由于LLM或者L>6N等数字图像传感器有多种不同结构，因此，客观量化地评价这些6789的像素是离散的，根据奈奎斯特抽样定理，其所能的滤波性能具有重要意义@此外，传

5、统设计和评价分辨的最高空间频率是它的空间采样频率的!O"，6789的低通性能仅仅考虑6789与数字图像传感即奈奎斯特极限频率@若图像的空间频率高于奈奎器（LLM或者L>6N）的匹配，而忽略了与光学系统斯特极限频率，在传感器上高频部分将被反射到基的匹配，即对于一个既定的光学系统，选取何种结构本频带，造成图像周期频谱交叠，即混频现象，致和参数的6789能达到最佳滤波效果从未进行过研［!，"］使成像质量降低@因此，运用光学低通滤波器究@本文将利用>?9建立一个包含6789的二维数（*+,-./00*1+/223-0,45，678

6、9）成为消除混频现象的有字光学成像系统模型，并构建相应的评价函数@利用［$—C］效手段@此评价函数，可以评价多种类各种结构6789和优光学传递函数是用亮度以空间频率（单位长度化特定结构6789具体参数等@为了验证该模型和上的周期数）作正弦变化的线状物体的成像状态来评价函数的正确性，将三种典型结构的6789嵌入说明光学系统的性能@经过P-,,4=2,4-=等人的推广，到整个数字成像系统中，计算得到三种6789与整光学传递函数已经广泛地应用于离散抽样成像系统个成像系统的滤波性能并加以讨论分析比较@最后［!］中@光学传递函数的模

7、是调制传递函数（:*;<0/,-*=设计了成像滤波实验来验证模型和计算结果的正,5/=23453<=.,-*=，>?9），也叫对比传递函数，现在已经确性@!国家高技术研究发展计划（(D$）（批准号："%%’EE%%!%!)）资助的课题@#FG:/-0：H<=I<=J-K!D$A.*:D期戚巽骏等：基于调制传递函数的光学低通滤波器评价模型与实验研究!JDD可以得到实际的滤波器和理想滤波器差距的评!"含#$%&光学系统模型价函数为"0%［)+&;<-（4,!"，!#）2)+&,-.（/!"，!#）在实际数字成像使用中，#$%&

8、总是处在一定的’光学系统中，因此假设被摄景物经过一定圆形孔径>)+&（!，!）］!