Objective: To report a mathematical function that characterizes the double-pass line spread function (LSF) of the human eye. Determining analytical functions that represent the double-pass LSF is important because it ...Objective: To report a mathematical function that characterizes the double-pass line spread function (LSF) of the human eye. Determining analytical functions that represent the double-pass LSF is important because it allows modeling the optical performance of the eye. Methods: Optical section retinal images, generated in normal human eyes using a modified slit-lamp biomicroscope, were analyzed to derive the double-pass LSF by plotting the intensity distribution of laser light reflected/ scattered from the vitreoretinal interface. Three mathematical functions (Lorentzian, Gaussian, exponential) were fitted to the double-pass LSF and the root mean square error (RMSE) was calculated to provide a measure of the goodness of fit. Results: The Lorentzian function provided the best representation of the double-pass LSF of normal human eyes. The full width at half maximum (FWHM) of the Lorentzian fitted curve was positively correlated with age, indicating that the double-pass LSF broadens with age. Furthermore, the goodness of fit of the Lorentzian function was significantly better in younger subjects as compared with older subjects, suggesting that the fitted function to the double-pass LSF may vary according to age. Conclusion: The results demonstrate an age-related change in the double-pass LSF width and the goodness of fit of the Lorentzian function.展开更多
随着光学镜头在工业自动化检测领域中的广泛应用,快速且准确地评价镜头的成像质量具有重要意义。为满足这一需求,调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)测量仪已经得到研发并投入使用。其测量方法主要有垂直狭缝法和倾斜刃边...随着光学镜头在工业自动化检测领域中的广泛应用,快速且准确地评价镜头的成像质量具有重要意义。为满足这一需求,调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)测量仪已经得到研发并投入使用。其测量方法主要有垂直狭缝法和倾斜刃边法,但垂直狭缝法需保证狭缝与传感器严格对齐,在实际操作难以实现。而倾斜刃边法在测量过程中由于其微分过程导致噪声放大且无法避免,从而影响测量结果。为了应对这些挑战,提出了一种改进的倾斜狭缝法。该方法解决了倾斜刃边法中的噪声放大问题,同时适用于倾斜狭缝的情况,从而实现精确的MTF测量。该方法在去噪方面采用多帧图像像素平均的方法去除随机噪声得到狭缝图;截取图像部分纯背景区域求像素均值作为背景噪声的值,用该图减去该值去除背景噪声。此外,针对此狭缝图引入了一种新的求质心方法。首先以图像的一行或一列的线扩散函数(Line Spread Function,LSF)中最高像素值为中心,遍历其左右像素以确定有效狭缝区域,对此区域数据应用三次样条插值算法,得到亚像素级的质心位置。以当前行或列获得的质心位置为中心,以相机像元尺寸的0.25倍亚像素间距对各像素位置进行离散采样并归档,将沿着狭缝方向对落入同档位的像素值进行均值计算,从而得到4倍超采样的亚像素级线扩散函数。倾斜狭缝法不仅能精确计算狭缝的倾斜角度,而且能精确测量镜头的MTF。对实验中影响MTF测试精度的因素进行了详细分析,结果表明,与国外先进仪器的对比中,该方法在超采样前的奈奎斯特频率以内,MTF值的测量误差小于1%;超采样后,在2.6倍奈奎斯特频率以内,测量误差小于1.3%。实验结果验证了该方法的有效实用性,表明其能够满足工业生产的需求。这一方法的应用可以有效解决购买国外先进MTF测试仪昂贵和难以自主控制的问题。展开更多
电子轰击有源像素传感器(electron bombarded active pixel sensor,EBAPS)是一种新型的真空-固体混合型微光夜视器件,而调制传递函数(modulation transfer function,MTF)作为EBAPS的性能参数之一,能够反映成像系统对不同频率成分的传递...电子轰击有源像素传感器(electron bombarded active pixel sensor,EBAPS)是一种新型的真空-固体混合型微光夜视器件,而调制传递函数(modulation transfer function,MTF)作为EBAPS的性能参数之一,能够反映成像系统对不同频率成分的传递能力,但目前国内缺少相应的测试手段。因此,为了表征并评价EBAPS的成像质量,基于像增强器狭缝法测试MTF的原理,设计并搭建了一套EBAPS的MTF测试系统。通过驱动EBAPS器件,利用USB接口将采集到的数据传输至上位机进行图像分析,对狭缝图像进行处理获得线扩散函数(line spread function,LSF),经离散傅里叶变换后得到相应的调制传递函数曲线。在狭缝靶标处照度为2×10^(-2) lx时,一定范围内随着电压升高,EBAPS的MTF先升高后降低,且在外加-1 000 V时取得最大值。在光成像模式下,微调狭缝与传感器成像面的相对位置,连续5次测试得到几个重要频率点的MTF值的标准差均低于0.01,稳定性较好。展开更多
调制传输函数MTF(Modulation Transfer Function)是评价光学传感器性能的一个重要的指标。本文对MTF在轨评估技术中的刃边法算法进行深入研究,通过分析对比当前主流算法在刃边法关键环节上的处理方法,对算法进行了优化,然后利用仿真方...调制传输函数MTF(Modulation Transfer Function)是评价光学传感器性能的一个重要的指标。本文对MTF在轨评估技术中的刃边法算法进行深入研究,通过分析对比当前主流算法在刃边法关键环节上的处理方法,对算法进行了优化,然后利用仿真方法对优化算法进行了精度分析,并与国际标准组织提供的MTF评估算法(ISO 12233)进行了比较。精度分析结果表明:在相同仿真条件下,该算法的计算精度优于ISO12233评估算法,适用于高分辨率光学载荷的MTF在轨评估。展开更多
基金supported by the National Eye Institute, Bethesda, MD (Nos. EY14275 and EY1792)Department of Veteran Affairs, and the Research to Prevent Blindness, UIC Eye Center, New York, NY, USA
文摘Objective: To report a mathematical function that characterizes the double-pass line spread function (LSF) of the human eye. Determining analytical functions that represent the double-pass LSF is important because it allows modeling the optical performance of the eye. Methods: Optical section retinal images, generated in normal human eyes using a modified slit-lamp biomicroscope, were analyzed to derive the double-pass LSF by plotting the intensity distribution of laser light reflected/ scattered from the vitreoretinal interface. Three mathematical functions (Lorentzian, Gaussian, exponential) were fitted to the double-pass LSF and the root mean square error (RMSE) was calculated to provide a measure of the goodness of fit. Results: The Lorentzian function provided the best representation of the double-pass LSF of normal human eyes. The full width at half maximum (FWHM) of the Lorentzian fitted curve was positively correlated with age, indicating that the double-pass LSF broadens with age. Furthermore, the goodness of fit of the Lorentzian function was significantly better in younger subjects as compared with older subjects, suggesting that the fitted function to the double-pass LSF may vary according to age. Conclusion: The results demonstrate an age-related change in the double-pass LSF width and the goodness of fit of the Lorentzian function.
文摘随着光学镜头在工业自动化检测领域中的广泛应用,快速且准确地评价镜头的成像质量具有重要意义。为满足这一需求,调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)测量仪已经得到研发并投入使用。其测量方法主要有垂直狭缝法和倾斜刃边法,但垂直狭缝法需保证狭缝与传感器严格对齐,在实际操作难以实现。而倾斜刃边法在测量过程中由于其微分过程导致噪声放大且无法避免,从而影响测量结果。为了应对这些挑战,提出了一种改进的倾斜狭缝法。该方法解决了倾斜刃边法中的噪声放大问题,同时适用于倾斜狭缝的情况,从而实现精确的MTF测量。该方法在去噪方面采用多帧图像像素平均的方法去除随机噪声得到狭缝图;截取图像部分纯背景区域求像素均值作为背景噪声的值,用该图减去该值去除背景噪声。此外,针对此狭缝图引入了一种新的求质心方法。首先以图像的一行或一列的线扩散函数(Line Spread Function,LSF)中最高像素值为中心,遍历其左右像素以确定有效狭缝区域,对此区域数据应用三次样条插值算法,得到亚像素级的质心位置。以当前行或列获得的质心位置为中心,以相机像元尺寸的0.25倍亚像素间距对各像素位置进行离散采样并归档,将沿着狭缝方向对落入同档位的像素值进行均值计算,从而得到4倍超采样的亚像素级线扩散函数。倾斜狭缝法不仅能精确计算狭缝的倾斜角度,而且能精确测量镜头的MTF。对实验中影响MTF测试精度的因素进行了详细分析,结果表明,与国外先进仪器的对比中,该方法在超采样前的奈奎斯特频率以内,MTF值的测量误差小于1%;超采样后,在2.6倍奈奎斯特频率以内,测量误差小于1.3%。实验结果验证了该方法的有效实用性,表明其能够满足工业生产的需求。这一方法的应用可以有效解决购买国外先进MTF测试仪昂贵和难以自主控制的问题。
文摘调制传输函数MTF(Modulation Transfer Function)是评价光学传感器性能的一个重要的指标。本文对MTF在轨评估技术中的刃边法算法进行深入研究,通过分析对比当前主流算法在刃边法关键环节上的处理方法,对算法进行了优化,然后利用仿真方法对优化算法进行了精度分析,并与国际标准组织提供的MTF评估算法(ISO 12233)进行了比较。精度分析结果表明:在相同仿真条件下,该算法的计算精度优于ISO12233评估算法,适用于高分辨率光学载荷的MTF在轨评估。
