中期汇报-三子镜与三臂形稀疏孔径的对比研究

第四章,与,三子镜 三臂稀疏孔径成像研究,2014.5.8,1,2,3,4,三子镜结构,三臂结构,三子镜结构,三臂结构,F=20%,F=34%,基于ZEMAX的MTF分析,三子镜结构的MTF峰值要明显高于三子镜结构；三臂结构因为子孔径多的原因，MTF曲线更加平稳，但峰值低。, F=20%：该三子镜结构实际截止频率为11.4 lp/mm，三臂结构是26.6 lp/mm, F=34%：三子镜结构的实际截止频率达到了28.3 lp/mm，在20.8 lp/mm处MTF值达到了最大的0.33。,此时三臂结构实际截止频率为29.37 lp/mm，与三子镜结构相当，但是它的最大MTF值基本维持在0.16左右，获取信号能力较差，最终成像与三子镜结构相比也是较模糊的。,利用ZEMAX模拟成像,三子镜结构,三臂结构,F=5%,F=34%,相同填充情况下，三子镜所成的像对比度更高，三臂结构的成像明显较暗,随着填充因子的增大，两结构都出现了图像较模糊的现象，原因之一是由于填充因子的增大导致整个系统的通光量减少,图像增强,由于稀疏孔径光学系统非全填充情况，必然会引起图像模糊的问题，主要采用微分算子对图像进行了增强，能在一定程度上解决稀疏孔径成像模糊的问题。,阶数连续可调的分数阶微分算子,特点：对图像中高频信息的强化相对缓和，有利于在强化细节的同时更好地保留轮廓信息。,图像增强后的对比,三子镜,三臂,增强前,增强后,增强后，图像的轮廓明显变得更加清晰，不同线对之间的界限更加明显，图像的对比度相较于增强前也得到了明显改善。,比如：三臂结构，F=34%,实际模拟图,增强图,在63 pl/mm处，原始图线对之间模糊不清，但增强后，不同线对之间的界限更加清楚，同时，图像的对比度相较于增强前也得到了明显改善。,因此，利用微分算子进行图像增强可以认为是处理模糊图像的有效方法，有利于在强化细节的同时更好地保留轮廓信息。,10,gaussian noise,speckle noise,salt & pepper noise,三子镜,三臂,选取F=34%时的模拟图像，噪声密度取为0.05,可见，噪声影响下的成像很不理想。,为消除混入图像的噪声，需要对图像进行滤波处理。在数字图像处理过程中，要遵循两个原则： 1、不能损害图像轮廓及边缘等重要信息 2、图像要清晰，要有较好的视觉效果,均值滤波,定义：对待处理的图像要先设定一个模板，该模板包含了其周围的邻近像素，然后原来图像的像素值全部用模板中全体像素的均值来代替。,不足之处： 所有点一视同仁，噪声点与原始图像点像素都会被同时增加（降低），导致图像模糊。,中值滤波,指对于原图像中某点（i,j），中值滤波以该点为中心的邻域内的所有像素的统计排序中值为（ i,j ）点的响应。,F=34%，在高斯噪声污染下的三子镜结构成像图,经中值滤波后,经均值滤波后,高斯噪声污染图,中值滤波后的图像横、竖都能够分辨到40 lp/mm，而均值滤波后的图像只能分辨到32 lp/mm，在35 lp/mm时已经模糊不清。,F=34%，在均值噪声污染下的三子镜结构成像图,经中值滤波后,经均值滤波后,中值、均值滤波后的图像，其背景仍然含有大量的噪声颗粒，显然对于均匀噪声污染的图像，中值和均值滤波都不是很好的方法。,均值噪声污染图,F=34%，在椒盐噪声污染下的三子镜结构成像图,椒盐噪声污染图,经中值滤波后,经均值滤波后,中值滤波很好的去除了椒盐噪声，但仍有部分椒盐颗粒未去除，滤波后的图像，横向可以分辨到36 lp/mm，竖向可以分辨到40 lp/mm。,均值滤波后的图像有大量的黑点分布在整个图像表面，即黑胡椒噪声（负脉冲）未被过滤。食盐噪声（正脉冲）则很好的被滤掉。,中