在传统成像系统设计中,光学透镜往往以传递函数和视场FOV(field of view)等为目标进行人工优化及调制,这通常会导致复杂的镜头堆积。为了简化成像系统,本文基于光学成像原理,运用改进的遗传算法,提出一种端对端协同设计方法,设计一种具...在传统成像系统设计中,光学透镜往往以传递函数和视场FOV(field of view)等为目标进行人工优化及调制,这通常会导致复杂的镜头堆积。为了简化成像系统,本文基于光学成像原理,运用改进的遗传算法,提出一种端对端协同设计方法,设计一种具有高质量40°大视场的单透镜成像系统。该方法对不同视场下的单透镜成像模糊核PSF(point spread function)进行数值优化,不仅有效抑制了焦斑旁瓣能量和背景杂散光,还使各视场的PSF趋于一致,改变了因不同视场PSF空间变化导致的图像复原不均匀问题。同时,该方法能够很好地校正大视场角引发的像散、场曲等初级像差。最后,使用优化后的单透镜系统对灰度图像进行实时成像,并通过维纳逆卷积复原。大量对比测试显示,相较于传统的非球面单透镜,本文方法所构建的单透镜系统在40°的视场角下,峰值信噪比(peak signal to noise ratio, PSNR)和结构相似性指数(structural similarity index measure, SSIM)分别提高11%和15%,对于成像质量的提升程度也稳定在(11±3)%左右。该方法可应用于无人机监控、公安侦察、智能监控等可见光/红外民用光电成像设备的镜头设计。展开更多
文摘在传统成像系统设计中,光学透镜往往以传递函数和视场FOV(field of view)等为目标进行人工优化及调制,这通常会导致复杂的镜头堆积。为了简化成像系统,本文基于光学成像原理,运用改进的遗传算法,提出一种端对端协同设计方法,设计一种具有高质量40°大视场的单透镜成像系统。该方法对不同视场下的单透镜成像模糊核PSF(point spread function)进行数值优化,不仅有效抑制了焦斑旁瓣能量和背景杂散光,还使各视场的PSF趋于一致,改变了因不同视场PSF空间变化导致的图像复原不均匀问题。同时,该方法能够很好地校正大视场角引发的像散、场曲等初级像差。最后,使用优化后的单透镜系统对灰度图像进行实时成像,并通过维纳逆卷积复原。大量对比测试显示,相较于传统的非球面单透镜,本文方法所构建的单透镜系统在40°的视场角下,峰值信噪比(peak signal to noise ratio, PSNR)和结构相似性指数(structural similarity index measure, SSIM)分别提高11%和15%,对于成像质量的提升程度也稳定在(11±3)%左右。该方法可应用于无人机监控、公安侦察、智能监控等可见光/红外民用光电成像设备的镜头设计。
