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共形光学系统的气动光学效应抑制方法研究
1
作者
王浩然
朴明旭
+6 位作者
张贤
李晨霄
娄一辰
邹慧田
童英然
王俊淞
张博
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第7期296-304,共9页
传统光学球罩难以适应现代高速飞行器复杂的气动光学环境,共形光学球罩具有优异的空气动力学性能,成为新一代光学系统的理想选择。然而,共形光学系统在高速运动时,会由气动光学效应引发动态像差与图像畸变。针对现有校正技术依赖相位板...
传统光学球罩难以适应现代高速飞行器复杂的气动光学环境,共形光学球罩具有优异的空气动力学性能,成为新一代光学系统的理想选择。然而,共形光学系统在高速运动时,会由气动光学效应引发动态像差与图像畸变。针对现有校正技术依赖相位板或光学元件补偿导致的系统复杂度与重量增加,文中提出了一种基于光-数联合的气动光学效应抑制方法,利用泽尼克多项式拟合波前像差,构建广义光瞳函数模型,并基于傅里叶变换推导非对称全视场点扩散函数模型。通过反卷积算法实现多扫描角度模糊图像的复原,各个扫描角度复原后的图像梯度总和至少提升1.4E+07,部分扫描视场的提升量可以达到2.0E+07。该方法无需引入额外校正元件,在保证系统轻量化与低成本的同时,显著提升了气动光学效应对成像质量的影响。
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关键词
共形光学系统
光-数联合
气动光学效应
图像梯度总和
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职称材料
可见光波段计算单层衍射光学元件设计
2
作者
邹慧田
朴明旭
+4 位作者
张贤
童英然
王浩然
娄一辰
蒋红梅
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第8期320-331,共12页
在光学成像领域,为了优化系统结构并提升成像质量,单元件成像系统与计算成像技术的结合已成为一种关键的技术趋势。提出了一种计算单层衍射光学元件(Computational Single-layer Diffractive Optical Element,CSDOE)的设计方法,基于赛...
在光学成像领域,为了优化系统结构并提升成像质量,单元件成像系统与计算成像技术的结合已成为一种关键的技术趋势。提出了一种计算单层衍射光学元件(Computational Single-layer Diffractive Optical Element,CSDOE)的设计方法,基于赛德尔像差理论,推导了CSDOE的色差表达式,并通过分析不同颜色通道之间的关系,建立了考虑衍射效率的色差校正模型。设计并加工了焦距为50 mm、全视场为3°、波段范围为405~690 nm的CSDOE,利用考虑衍射效率的色差校正模型结合优化迭代算法处理图像,消除了色差与衍射效率对成像的影响。理论模拟和实际测试结果表明,对比度、灰度值梯度和标准差分别提高了17%、22.2%、21.7%和17.6%、41.1%、10.3%。该方法不仅实现了光学系统的小型化和轻量化,还为光学系统的设计与发展提供了新的思路。
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关键词
光学设计
计算成像
衍射元件
点扩散函数
消色差
衍射效率
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职称材料
题名
共形光学系统的气动光学效应抑制方法研究
1
作者
王浩然
朴明旭
张贤
李晨霄
娄一辰
邹慧田
童英然
王俊淞
张博
机构
长春理工大学光电工程学院
出处
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第7期296-304,共9页
基金
国家自然科学基金项目(62105041)。
文摘
传统光学球罩难以适应现代高速飞行器复杂的气动光学环境,共形光学球罩具有优异的空气动力学性能,成为新一代光学系统的理想选择。然而,共形光学系统在高速运动时,会由气动光学效应引发动态像差与图像畸变。针对现有校正技术依赖相位板或光学元件补偿导致的系统复杂度与重量增加,文中提出了一种基于光-数联合的气动光学效应抑制方法,利用泽尼克多项式拟合波前像差,构建广义光瞳函数模型,并基于傅里叶变换推导非对称全视场点扩散函数模型。通过反卷积算法实现多扫描角度模糊图像的复原,各个扫描角度复原后的图像梯度总和至少提升1.4E+07,部分扫描视场的提升量可以达到2.0E+07。该方法无需引入额外校正元件,在保证系统轻量化与低成本的同时,显著提升了气动光学效应对成像质量的影响。
关键词
共形光学系统
光-数联合
气动光学效应
图像梯度总和
Keywords
conformal optical systems
optical numerical joint
pneumatic optical effect
sum of image gradients
分类号
O435 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
可见光波段计算单层衍射光学元件设计
2
作者
邹慧田
朴明旭
张贤
童英然
王浩然
娄一辰
蒋红梅
机构
长春理工大学光电工程学院
出处
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第8期320-331,共12页
基金
国家自然科学基金项目(62105041,62305032)。
文摘
在光学成像领域,为了优化系统结构并提升成像质量,单元件成像系统与计算成像技术的结合已成为一种关键的技术趋势。提出了一种计算单层衍射光学元件(Computational Single-layer Diffractive Optical Element,CSDOE)的设计方法,基于赛德尔像差理论,推导了CSDOE的色差表达式,并通过分析不同颜色通道之间的关系,建立了考虑衍射效率的色差校正模型。设计并加工了焦距为50 mm、全视场为3°、波段范围为405~690 nm的CSDOE,利用考虑衍射效率的色差校正模型结合优化迭代算法处理图像,消除了色差与衍射效率对成像的影响。理论模拟和实际测试结果表明,对比度、灰度值梯度和标准差分别提高了17%、22.2%、21.7%和17.6%、41.1%、10.3%。该方法不仅实现了光学系统的小型化和轻量化,还为光学系统的设计与发展提供了新的思路。
关键词
光学设计
计算成像
衍射元件
点扩散函数
消色差
衍射效率
Keywords
optical design
computational imaging
diffraction element
point spread function(PSF)
achromatic
diffraction efficiency
分类号
O436 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
共形光学系统的气动光学效应抑制方法研究
王浩然
朴明旭
张贤
李晨霄
娄一辰
邹慧田
童英然
王俊淞
张博
《红外与激光工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
可见光波段计算单层衍射光学元件设计
邹慧田
朴明旭
张贤
童英然
王浩然
娄一辰
蒋红梅
《红外与激光工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
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