【001】光学系统的像质评价方法

光学系统的成像质量评价主要有两个阶段：
1. 设计过程中，通过大量的光线追迹和衍射分析，对系统成像情况进行模拟分析；
2. 样品加工装配后，投入大批量生产前，通过实验检测实际成像效果。
光学系统的成像质量主要受系统的像差和衍射效应的影响。
五类传统的像质评价方法：
1. 瑞利判断与波前图
  - 实际成像波面相对理想球面波的变形程度；
  - 瑞利判断—实际波面与理想球面波之间的最大波像差不超过1/4波长，光学系统的成像质量是良好；
  - 瑞利判断的缺点：只考虑波像差的最大允许公差，没有考虑缺陷部分在整个波面面积中的比重；
  - 瑞利判断适用于小像差光学系统；
  - 波前图—实际光线与理想光线之间的光程差，绘制出实际出射波面的变形程度。伪彩色图或等高线。
2. 中心点亮度与能量包容图
  - 像点能量的弥散程度；
  - 中心点亮度—成像衍射斑的中心亮度与不存在像差时衍射斑的中心亮度之比S.D；
  - S.D≥0.8时，认为成像质量良好；
  - 中心点亮度适用于小像差光学系统；
  - 能量包容图—以高斯像点或能量弥散斑的形心为圆心画圆，随着半径的增大圆形区域内将包含越来越多的像点能量。
3. 分辨率与点扩散函数
  - 分辨率反映光学系统分辨物体细节的能力。弥散斑越大则该系统的分辨率越差；
  - 艾里斑的半径—能分辨两个等亮度点间的距离，即一个亮点的衍射图案中心与另一个亮点的衍射图案的第一暗环重合时，这两个两点刚好被分开。
  - 光学系统的理论分辨率：▲ θ =1.22入/D，▲ θ为光学系统的最小分辨角，D为入瞳直径。
  - 分辨率只适用于大像差系统，只能反映分辨率的高低，不能体现分辨范围内分辨质量的好坏。
  - 点扩散函数—光学系统的脉冲响应函数。X、Y代表偏离高斯像点的距离，Z轴代表相对能量值。
4. 星点检测法与点列图
  - 根据像点弥散斑的几何尺寸，尤其是形状来观察像质优劣，并分析产生像差原因和改进的方法；
  - 星点检测法—在物方放置一个带有微孔且获得良好照明的星点板，然后通过显微镜观察所成图像的形状的大小，并迅速评定出镜头的成像质量好坏。星点直径一般为0.05mm；
  - 星点检测法在工厂的生产测试中得到广泛应用。
  - 点列图—在大像差系统中，用几何光线追迹计算得到的成像弥散斑。
  - 点列图中集中60%以上的点所构成的图形区域为实际有效弥散斑，弥散斑直径的倒数为系统的分辨率。
5. 光学传递函数评价成像质量
  - 光学传递函数—把物体看作是由各种频率的谱组成。
  - 光学传递函数与系统的像差有关，也与系统的衍射效率有关。
  - **光学传递函数反映光学系统对物体不同频率成分的传递能力。**高频反映物体的细节，中频反映物体的层次，低频反映物体的亮度和轮廓。
  - 调制传递函数—各频率经光学系统传递后其对比度的降低情况。
  - 利用MTF曲线来评价成像质量，利用MTF曲线的积分值来评价成像质量。
杂散光分析
1. 杂散光—所有到达成像面的非成像光束。
2. 杂散光会影响成像的清晰度和对比度，会形成**“眩光”或“鬼像”**使成像质量严重劣化。
3. 杂散光的来源：
  - 光学系统外面的辐射源，外杂光。如太阳光、大气漫射光；
  - 光学系统的内部辐射源，内杂光。如电机、温度较高的光学元件；
  - 成像光线经光路表面的非正常传播。
  - 可见光系统中，外杂光起主要作用；红外系统中，内杂光起主要作用。
4. 抑制杂散光—设置遮光罩、改变孔径光阑位置以及特别设计消杂光光阑。

【001】光学系统的像质评价方法相关推荐

通俗易懂理解几何光学（六）光学系统的像质评价
这里写自定义目录标题瑞利判断法中心点亮度分辨率点列图与星点检测法光学传递函数成像质量评价的方法分为两大类,第一类用于在光学系统还没有制造出来,即在设计阶段通过计算就能评价系统的质量(像质评 ...
ZEMAX像质评价及六种像差汇总
一.像质评价像质评价包括:特性曲线(FANS),点列图(spot diagrams),调制传递函数(MTF),点扩散函数,波前,曲面,均方根等 1.特性曲线(FANS) 包括光线像差(Ray Abe ...
医学图像质量评价方法SSIM
医学图像质量评价中的梯度加权SSIM探说来源:http://pklunwen.com/ 摘要:Zhou Wang等人提出了著名的图像客观质量评价方法:结构相似度(SSIM),其理论基础是人眼视觉系统 ...
图像质量评价方法中客观评价方法又可以分为三类
早期的图像处理是随由于通讯方面的要求而发展起来的,随着图像处理技术的发展,数字图像处理技术与理论已经成为计算机应用的一个重要领域,广泛应用于众多的科学与工程应用,如遥感.医学.气象.通信等.然而随着图 ...
计算机专业课程评价,职校学生专业课程评价方法:职校计算机专业课程
［提要］随着课程改革的深入发展,传统的课程教学评价标准已成了制约课程改革的"瓶颈".现行的中职专业课程教学评价还存在较多不科学的问题,要想推动职业教育的深度改革,构建具有专业课特 ...
MPB：东林牛犇组玉米根系简化细菌群落的定量与其生物防治效果的评价方法(视频)...
为进一步提高<微生物组实验手册>稿件质量,本项目新增大众评审环节.文章在通过同行评审后,采用公众号推送方式分享全文,任何人均可在线提交修改意见.公众号格式显示略有问题,建议电脑端点击文末阅 ...
音视频技术：视频质量评价方法简介
视频质量评估(VQA)一直是个很活跃的研究领域,原因其一是业内一直缺少一种统一且准确的评估标准,其二是影响视频质量的因素过多,且包含很多主观因素,难以客观.定量地评价.经过这么多年的研究,已经诞生了非 ...
音视频技术：视频质量评价方法简介 1
视频质量评估(VQA)一直是个很活跃的研究领域,原因其一是业内一直缺少一种统一且准确的评估标准,其二是影响视频质量的因素过多,且包含很多主观因素,难以客观.定量地评价.经过这么多年的研究,已经诞生了非 ...
机器学习第10天：模型评价方法及代码实现
文章目录一.分类评价指标 1.精确率(Precision) 2.召回率(Recall) 3.准确率(Accuracy) 4.F1_score 二.回归评价指标 1.平方根误差(RMSE) 2.均方误 ...

【001】光学系统的像质评价方法

【001】光学系统的像质评价方法

【001】光学系统的像质评价方法相关推荐

最新文章

热门文章