旋转角度装配误差对成像质量影响的定量分析

定量分析了集成成像系统中显示面板与重构微透镜阵列之间的旋转角度装配误差对重构图像质量的影响．首先,根据集成成像的原理,利用几何光学和光线追迹理论,考虑光轴平移和像素信息错位,建立了旋转角度装配误差理论模型;然后,基于上述理论模型对旋转角度装配误差导致的集成成像系统质量降质进行仿真;最后,引入峰值信噪比,定量分析了旋转角度装配误差对重构图像质量的影响程度,并给出不同微透镜尺寸、显示面板与微透镜阵列的距离等参数下满足观察者观测容忍度对应的旋转角度误差极限．     

虚拟弯曲透镜阵列的集成成像特性

虚拟弯曲透镜阵列已成为提高三维集成成像质量的有效手段.针对典型虚拟弯曲透镜阵列的集成成像系统,依据集成成像记录与重构原理,利用ABCD矩阵光学理论,推导了三维物体与三维集成图像的映射位置关系模型,实现了虚拟弯曲透镜阵列集成图像的计算生成与重构;引入成像取样率模型,定量分析了记录过程单元图像取样率与不同深度重构集成图像质量的关系.最后,利用相关度图像度量因子比较了虚拟弯曲透镜阵列和传统平面透镜阵列的集成图像质量,证明了虚拟弯曲透镜阵列在提高三维集成成像质量方面的优越性.     

微图像阵列参数不匹配对集成成像3D显示的影响

集成成像具有裸眼观看、无立体观看视疲劳、全真再现等优点,是目前主流的一种裸眼3D显示技术。在集成成像3D显示器研制过程中,由于微图像阵列尺寸不等于显示器像素的整数倍,将产生微图像阵列尺寸的缩放,同时由于集成成像3D显示器装配误差或微透镜阵列制作工艺精度不够等问题,将使得微图像阵列相对于微透镜阵列产生一定程度的平移。针对微图像阵列尺寸缩放和平移对集成成像重建的3D图像在图像深度和3D观看视角方面的影响问题,本文基于几何光学原理,采用集成成像图像重建技术和视角分析方法,分别分析微图像阵列尺寸缩放和平移时重建3D图像的深度以及3D观看视角的变化情况。通过计算机模拟仿真实验和实际的光学再现实验对理论分析进行了验证。仿真实验结果表明,3D图像深度随着微图像阵列尺寸的放大而增大,反之则减小;光学再现实验结果表明,3D观看视角随着微图像阵列尺寸的放大而增大,反之则减小,微图像阵列平移对3D观看视角产生了一定的平移,而对3D观看视角大小的影响甚微。根据仿真实验和光学再现实验结果,得出结论,微图像阵列缩放将引起3D图像深度畸变和3D观看视角的改变,而微图像阵列平移对集成成像3D显示的影响较小。该研究结果将为集成成像3D显示器的研制和优化起到实际的指导作用。     

蜂窝式立体元图像阵列的生成

提出了一种蜂窝式透镜阵列立体元图像的生成方法。首先,通过分析真实透镜的成像原理,建立了成像模型。然后,利用虚拟相机阵列模拟透镜阵列,根据显示端透镜阵列和显示器的参数设置虚拟相机的采集参数。最后,采用投影的方式生成立体元图像阵列。实验结果表明:利用本文方法生成的蜂窝式立体元图像阵列在水平和垂直方向均具有连续的视差变化,且满足子图像与立体元图像之间的投影关系,可以真实再现3D物体的空间信息。本文方法既克服了透镜阵列直接采集存在的空间反转和串扰等问题,又可避免光学采集设备带来的误差,节约成本,可为基于组合成像系统研究提供各种图像来源。     

基于柱透镜光栅的虚模式下一维集成成像显示特性

针对柱透镜光栅的分光特性,构建了虚模式下一维集成成像系统的显示平台,对显示分辨率、观看视角和重构图像深度三个表征显示特性的参数进行了系统分析,并在此基础上,提出了一种一维集成成像显示过程中观看视点图像的计算机模拟重构方法,该方法利用光在柱透镜中的传播规律,依次计算观看视点在每个柱透镜中所看到的图像信息并最终合并成一幅视点图像。实验结果表明,计算机模拟重构的视点图像与显示平台的显示效果完全吻合,可以真实描述一维集成成像的显示过程,分析得到的显示特性参数可以作为一维集成成像系统设计的理论依据。     

基于狭缝光栅的一维集成成像双视3D显示

集成成像双视3D显示是集成成像3D显示技术与双视显示技术的结合,可以在不同的观看方向上呈现不同的3D图像。但是,现有的集成成像双视3D显示存在分辨率较低的缺点。基于此,该文提出了一种基于狭缝光栅的一维集成成像双视3D显示。微图像阵列由两组图像元相间排列组成,两组图像元分别从两个不同的3D场景拍摄获取。首先根据几何光学推导出图像元节距与狭缝节距的数理关系,然后根据3D视区宽度推导出观看视角的计算公式,并分析了最佳观看距离与系统结构参数的数理关系。建立了一维集成成像双视3D显示样机,在左18°~左2°范围内观看到3D场景"CS",而在右2°~右18°范围内观看到3D场景"SC"。     

采用低分辨率空间光调制器的大尺寸高像质空中三维立体成像

采用低分辨率空间光调制器基于数字光学位相共轭原理设计了一套三维立体相干成像系统。该系统通过一个绝热锥形单模光波导束直接对物光进行分解和数字重建,并利用光路可逆性原理消除了传统光学透镜系统的像差和景深限制,可实现大范围、大视角空中立体成像,无论屏幕前的立体实像和屏幕后的立体虚像都可象观看真实物体一样多人同时观看。计算表明在屏幕前方0.1～10 m范围内,图像分辨率可以达到1～112μm。     

提高非匹配超透镜的光学成像分辨率研究

非匹配超级透镜具有类似于超透镜(Superlens)突破衍射极限的超分辨光学成像特性,为进一步提高不匹配超级透镜的分辨率,将金属膜细分为多层膜以减少金属的吸收效应,在入射波长为442 nm的p偏振光源下,保持透镜总厚度不变,将设计好的非匹配超透镜SiO2(15 nm)/Ag(25 nm)/SiO2(15 nm)划分为5组等比缩小多层膜.相应于非匹配超透镜,等比缩小后的多层膜透镜组的光学分辨率从λ/5提高到λ/7.     

高分辨率计算集成成像自由视点光场重构方法

针对传统自由视点集成成像计算重构方法重构图像分辨率较低的问题,提出了一种基于光场模型的自由视点计算重构方法.根据视点位置和观看方向,采用光场投影矩阵将微单元图像阵列投影到重构平面上,充分利用微单元图像阵列中的信息,实现了高分辨率的自由视点集成成像计算重构.仿真结果表明,采用文中方法可以实现集成成像系统的自由视点计算重构,且重构图像的分辨率比传统方法重构图像的分辨率有了很大提高.     

立体元图像阵列的分布式预测编码

为解决组合立体成像系统中立体元图像阵列的存储和传输问题,采用分布式预测编码的方法对立体元图像阵列进行压缩.利用立体元图像间的像素关系,将立体元图像阵列变换成子图像阵列;根据子图像阵列的规律性变化,采用最优位移预测结合PRISM分布式编码结构对子图像阵列进行分级编码.实验结果表明,所提算法的率失真性能明显优于JPEG编码标准;在立体元图像阵列分辨率一定的情况下,组合立体成像系统的显示分辨率越高,本方法的压缩性能越好,对未来高分辨率显示的组合立体成像系统具有更好的适应能力.     

狭缝光栅1维集成成像3D显示器的狭缝孔径宽度对性能参数的影响

狭缝光栅的参数设计是一维集成成像3D显示器结构设计的关键之一。为了分析狭缝孔径宽度对显示器性能参数的影响,首先根据几何光学推导出分辨率的计算公式以及单个狭缝的观看视角与狭缝孔径宽度的关系,然后根据图像元串扰度推导出狭缝光栅的观看视角的计算公式,并研制了一维集成成像3D显示器原型样机,通过实验验证了减小狭缝孔径宽度可以增大显示器的分辨率和观看视角。该结论对设计基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示器具有指导意义。     

稀疏采集集成成像系统

针对集成成像系统采用3DS MAX虚拟采集立体元图像(EI)阵列需要摆放大规模摄像机阵列难以应用到实际这个问题,建立了稀疏采集的集成成像系统.为了提高视差计算的准确率,提出采用颜色分割和积分投影的方法求取相邻图片每个颜色物体的视差平均值作为最终视差值.首先,在3DS MAX里建立虚拟场景和微透镜阵列模型.根据立体元图像(EI)和子图像(SI)之间的映射关系,采用通过先采集子图像再求取立体元图像的方法达到稀疏采集.对于渲染得到的图像采用基于颜色的图像分割法和积分投影法求取相邻图像中不同颜色物体的视差平均值,然后采用固定大小的矩形窗按照视差平均值平移截取渲染图像得到子图像.最后将子图像按顺序拼接,映射求取立体元图像用于立体显示.实验结果表明:原本需要59×41台摄像机才能拍摄得到的EI图像阵列仅需12×12台摄像机拍摄就可以得到,且立体显示效果明显.视差计算的误差率在水平方向和垂直方向均为0.433%,明显优于视差误差率为2.597%和4.762%的其它方法.文中方法更准确的实现方便快捷的集成成像稀疏采集系统,可用于大屏幕立体显示的EI内容采集.     

基于压缩感知的多目标认知成像方法

为利用有限雷达资源实现对多ISAR目标的实时高分辨成像,提出了一种基于压缩感知的相控阵雷达多目标稀疏孔径认知高分辨成像方法．在对目标稀疏特性认知的基础上,构建了基于目标横向稀疏度和成像积累时间的雷达资源动态分配函数,并给出了成像质量评估标准,最终实现了有限雷达资源条件下不同ISAR目标的高分辨认知成像．仿真结果表明,利用该方法成像不仅可以减少雷达成像发射脉冲数,而且可以有效减少雷达观测时间,同时还能获得高质量的目标ISAR像．     

基于调制传递函数的CCD亚像元成像质量评价

从调制传递函数值的定义出发,导出了各种表面结构线阵电荷耦合器件(CCD)亚像元成像的调制传递函数.对其中两种表面结构线阵CCD的调制传递函数作了具体的数值计算.结果显示,理论上亚像元成像获得图像的分辨率几乎能够达到CCD分辨率的两倍,使得获取高于器件极限分辨率的数字图像成为可能;在空间频率低于CCD的Nyquist频率时,亚像元成像质量也明显好于一般成像质量.     

成象系统分辨特性分析

成象过程可视为原图象通过成象系统,并产生与原图象有差异的图象估计的过程。成象系统的结构(可由数学模型表示)决定了图象估计的质量.因此,我们通过分析成象系统结构特征就可以达到分析成象系统分辨能力的目的。本文较细致地定义了成象系统分辨特征指标,并指出了这些指标的分析计算过程。作为实例,我们用本文的分析方法分析了ISAR R—D成象系统的分辨特性。     

Research on indoor experimentation of range SAL imaging system

By means of advantages of both SAR and lidar, the combination of the techniques of (inverse) synthetic aperture and lidar makes it possible to obtain high resolution 2-D image. In this paper, an indoor experimental system of inverse synthetic aperture lidar imaging is given and a processing approach is presented. The given system is in the mode of lidar system with separated receiver and transmitter, which can effectively eliminate the jamming from the lens or/and the intersection between two optic fibers. ...     

光学微扫描显微热成像系统超分辨力图像处理方法研究

为提高已研制光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力,基于改进的频域图像配准技术和凸集投影超分辨力算法,提出了显微热成像系统光学微扫描超分辨力图像处理方法。给出了该方法的原理及步骤,采用不同重构方法行了仿真研究,给出了评价参数和结论。利用光学微扫描显微热成像系统采集低分辨力显微热图像序列进行了超分辨力处理实验,实验结果表明本文提出方法的有效性,光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力得到提高从而可满足需要高分辨力显微热分析的场合。该方法还可以应用于其它不可控光学微扫描成像系统中,具有广泛的应用前景。     

采用相干单距离多普勒干涉的太空碎片成像

对于尺寸小于雷达距离分辨率的太空碎片的雷达成像,假设在平动运动完全补偿的条件下,根据太空碎片的运动特点,提出了采用相干单距离多普勒干涉的成像方法．该算法同时利用信号时频谱的强度和相位分布,通过正弦曲线搜索实现对信号的相干积分,从而获得太空碎片的高分辨二维图像．此外,分析了该算法的分辨率及图像质量与时频谱的关系,据此给出一种对应的窗函数的选取准则．