基于波前編碼延長(zhǎng)焦深技術(shù)研究.pdf

1、延長(zhǎng)光學(xué)系統(tǒng)的焦深在需要有高分辨率的生物識(shí)別采集系統(tǒng)、需要大相對(duì)孔徑的光學(xué)遙感器、電視攝像以及顯微鏡等許多實(shí)際應(yīng)用中有著深遠(yuǎn)的應(yīng)用意義。傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)焦深與相對(duì)孔徑成反比,所以傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)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(xué)與圖像信息處理相結(jié)合的波前編碼延長(zhǎng)焦深技術(shù)很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。
　　波前編碼技術(shù)通過(guò)在光學(xué)系統(tǒng)入瞳處加入一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的非球面掩膜板,對(duì)非相干波前進(jìn)行編碼,使

2、光學(xué)系統(tǒng)在一定的范圍內(nèi)對(duì)離焦變化不敏感。后期則運(yùn)用圖像處理技術(shù)對(duì)中間圖像進(jìn)行圖像恢復(fù),最終得到清晰圖像。這種新型的圖像系統(tǒng)融合了光學(xué)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(fù)雜性與系統(tǒng)運(yùn)算時(shí)間,大大擴(kuò)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(jì)得到具有延長(zhǎng)焦深并保持高分辨率的對(duì)數(shù)位相掩膜板的數(shù)學(xué)模型。結(jié)合波前編碼擴(kuò)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(fù)算法,明顯改善了基于

3、波前編碼擴(kuò)大焦深系統(tǒng)的成像質(zhì)量。模擬測(cè)試了基于波前編碼延長(zhǎng)焦深功能的虹膜識(shí)別采集系統(tǒng)的運(yùn)行效果,實(shí)驗(yàn)表明相對(duì)于普通圖像系統(tǒng)能夠識(shí)別的范圍擴(kuò)大了?5cm。與有關(guān)單位合作研發(fā)由鍵盤(pán)、數(shù)據(jù)通信、門(mén)禁電鎖控制、語(yǔ)音、光源等組成的虹膜識(shí)別門(mén)禁控制電路。
　　通過(guò)以上幾方面的研究工作,完成了基于波前編碼延長(zhǎng)焦深技術(shù)的數(shù)學(xué)模型,并且對(duì)模型在虹膜采集上的應(yīng)用進(jìn)行了分析論證。從理論和計(jì)算機(jī)仿真兩方面較系統(tǒng)全面地研究了波前編碼延長(zhǎng)焦深技術(shù)的原理和應(yīng)用