稀疏模型在波前编码成像系统中的应用

摘要

传统上常通过缩小系统的相对孔径来增大光学系统的景深，但相应的也会造成光学系统空间成像分辨率和像面照度值的降低。如何在不牺牲系统成像分辨率和像面照度值的前提下增大光学系统的景深一直是比较热门的研究领域。Dowski等人提出一种新的景深拓展方法，即波前编码技术，其基本原理与传统景深拓展方法完全不同，它通一片插入在系统孔阑处的特殊形式的三次位相板对成像光束的波前进行调制，使光学系统的光学传递函数在某一离焦范围内对焦距的变化不敏感，最后利用简单的图像处理算法对中间成像结果进行解码恢复，便可以得到一个大景深光学成像系统。波前编码技术没有改变入瞳的大小，因此能够在景深拓展的同时保持较高的成像分辨率和像面照度。本文主要从光学系统仿真建模和编码图像后期恢复两个方面对波前编码技术进行探索研究，主要有以下几方面的工作:
　　1、基于传统库克三片式光学系统，并以不同焦距下的MTF之间的相似性作为优化评价函数，设计了一款景深拓展28倍的波前编码成像光学系统，并对此波前编码系统的光学成像特性进行了相关分析。
　　2、利用维纳滤波算法对波前编码系统的中间成像结果进行解码恢复，分析比较了不同离焦量下解码图像的恢复质量，并对波前编码系统中离焦不敏感性和编码图像后期可恢复性之间的关系进行了相关理论分析。
　　3、研究学习了稀疏模型在图像处理中应用的理论基础，利用稀疏模型修复了不同离焦量下点扩散函数之间存在的差异性，并以此改善波前编码系统的成像质量。

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 研究意义和研究目的

1．3 波前编码技术研究现状

1．4 本文的研究内容和章节安排

2 波前编码成像光学系统

2．1 波前编码成像技术理论基础

2．2 波前编码成像光学系统仿真建模

2．3 波前编码成像光学系统图像恢复

2．4 本章小结

3 图像的稀疏表示模型

3．1 图像稀疏表示的基本理论和方法

3．2 稀疏表示字典的统计学习方法

3．3 稀疏模型在图像去模糊中的应用

3．4 本章小结

4 利用稀疏模型改善波前编码系统的成像质量

4．1 稀疏模型在波前编码系统中应用的理论基础

4．2 利用稀疏模型修复不同离焦量下点扩散函数之间存在的差异性

4．3 本章小结

5 总结与展望

参考文献

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