基于波前編碼延長焦深技術(shù)研究.pdf

1、延長光學系統(tǒng)的焦深在需要有高分辨率的生物識別采集系統(tǒng)、需要大相對孔徑的光學遙感器、電視攝像以及顯微鏡等許多實際應用中有著深遠的應用意義。傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)焦深與相對孔徑成反比,所以傳統(tǒng)光學設(shè)計過程中,由于焦深與成像質(zhì)量互為矛盾的兩難處境而難于得到理想的結(jié)果。本文研究了一種利用光學與圖像信息處理相結(jié)合的波前編碼延長焦深技術(shù)很好地解決了這個問題。
　　波前編碼技術(shù)通過在光學系統(tǒng)入瞳處加入一個特殊設(shè)計的非球面掩膜板,對非相干波前進行編碼,使

2、光學系統(tǒng)在一定的范圍內(nèi)對離焦變化不敏感。后期則運用圖像處理技術(shù)對中間圖像進行圖像恢復,最終得到清晰圖像。這種新型的圖像系統(tǒng)融合了光學和數(shù)字圖像處理技術(shù)。它可以減少系統(tǒng)功耗,降低硬件復雜性與系統(tǒng)運算時間,大大擴大系統(tǒng)的焦深,使得系統(tǒng)在較大離焦范圍內(nèi)有很好的成像質(zhì)量。
　　本文設(shè)計得到具有延長焦深并保持高分辨率的對數(shù)位相掩膜板的數(shù)學模型。結(jié)合波前編碼擴大焦深圖像系統(tǒng)的特性,提出了具有良好特性的基于波前編碼的圖像恢復算法,明顯改善了基于

3、波前編碼擴大焦深系統(tǒng)的成像質(zhì)量。模擬測試了基于波前編碼延長焦深功能的虹膜識別采集系統(tǒng)的運行效果,實驗表明相對于普通圖像系統(tǒng)能夠識別的范圍擴大了?5cm。與有關(guān)單位合作研發(fā)由鍵盤、數(shù)據(jù)通信、門禁電鎖控制、語音、光源等組成的虹膜識別門禁控制電路。
　　通過以上幾方面的研究工作,完成了基于波前編碼延長焦深技術(shù)的數(shù)學模型,并且對模型在虹膜采集上的應用進行了分析論證。從理論和計算機仿真兩方面較系統(tǒng)全面地研究了波前編碼延長焦深技術(shù)的原理和應用