光学与光电系统成像性能评测

光学与光电系统成像性能评测§3.1光电系统成像性能评测基本理论§3.2分辨率测量§3.3光学传递函数测量§3.4畸变测量　　光学（或光电）成像系统的成像性能，即成像质量问题，是光学测量所关注并要研究和解决的重要问题。在成像用的光学（或光电）系统的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、制造和使用中，十分关注该系统的成像性能，如何有效地 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 出系统的成像质量，则是评价一个成像光学系统性能优劣的前提。随着成像系统朝着红外和紫外波段延伸，多种新型光电成像器件的涌现，对成像系统的评测从纯光学系统向复杂光电系统方向发展，也对光学（或光电）系统成像问题提出了新的课题。　　光学系统成像性能的要求有两个方面：第一方面是光学特性，包括焦距、物距、像距、放大率、入瞳位置、入瞳距离等；第二方面是成像质量，光学系统所成的像应该足够清晰，并且物像相似，变形要小。图3-1　影响图像质量的因素　　从物理光学或波动光学角度出发，人们推导出波像差和传递函数等像质评价指标；从几何光学角度出发，人们推导出几何像差等像质评价指标。　　　用于成像质量评价的指标有几何像差、波像差、点列图、分辨率、星点检验和光学传递函数。几何像差、波像差和点列图主要是在设计阶段用于评价系统的设计质量；分辨率和星点检验主要用于生产制造过程中检验产品的实际成像质量。光学传递函数则是对设计、制造和使用都适用的客观统一的成像质量评价标准。§3.1光电系统成像性能评测基本理论§3.1.1光电成像性能的研究方法概述如图3-2所示,光学（电）成像系统,可以把成像系统的功能描述为,接收其输入物信息后,将其转换为所需求的和感兴趣的输出像信息。该输入物信息包括，如目标物的辐照度分布及其频谱、色谱，时间响应特性，及其背景和传输介质等，还包括其目标物的散射等特性。该输出像信息既包括输入物的相似性或一致性的信息，也包括其它附加的或衍生的信息。　　一个光学（电）成像系统也可以描述为一种空间/时间滤波器。对于一个静态的常规光学成像系统则可以描述为一个等效的空间低通滤波器。　　对于成像系统，撇开时间响应特性后，最主要关心的是下列三个基本问题。★物与像的辐照度分布一致性问题　　所涉及的像质判据有光学传递函数、畸变、分辨率、星点、波像差、灰阶和动态范围等等，统称为成像的失真度性能。★光度或辐射度性能的问题　　所涉及的像质数据有透射比、杂光、像面辐照度均匀性、信噪比等，统称为光度或辐射度性能。★色度性能的问题　　系统的颜色还原空间的色调、饱和度和明度等，统称为色度性能。　　随着科学技术的迅猛发展，对于成像仪器的要求也在某些性能要求和范围方面提升。尤其是新型光电成像系统与探测器件的应用，除要考虑包括光学系统的性能参数外，还应研究诸如人眼、胶片、扩放照片、CCD或CMOS、液晶屏显示、荧光屏等光电转换的特性，及其与光学系统组合后的总体性能。§3.1.2光学像质的基本成像理论1、光的衍射成像理论及其计算　　常用的圆孔衍射受限光学系统，反映其三维辐照度分布的等强度线如图3-4所示，图中横坐标采用归一化光轴单位，纵坐标采用归一化焦平面单位。其中，沿轴上的归一化幅照度分布,其公式为：　　　　　　　　　　　　　　　　　（3-1）　　其焦面上的归一化点像辐照度分布则是圆孔函数的傅里叶变换的模的平方，即艾里斑分布：（3-2）　　在实际工作中，常用艾里斑分布公式评估像斑尺寸、分辨能力等。2、线性空间不变系统与空间卷积成像　　　　　　　　　　——空域的点扩散函数(1)线性系统　　满足线性条件的系统，其像平面上任一点处所形成的光强　　　可以看成是物平面上每一点处的光强　　　，在像平面　　　处所形成的光强的线性叠加（如图3-5）即：　　　　　　　　　　　　　　　　　(3-3)　　对于非相干成像光学系统，一般认为满足辐照度的线性叠加条件。(2)空间平移不变性　　　空间平移不变性是指:当一个物点在光学系统的物平面上移动时，其像平面上只会发生所对应像点按一定比例的平移，而像点在平移过程中的辐照度分布则没有发生变化。对于实际光学系统来说，不同物面位置或不同视场位置的物点，在像平面上的辐照度分布总会有所差别。但对经过良好消像差处理的光学系统，通常能将其分割为几个视场区域，在每个视场区域内，分别近似满足空间平移不变性条件，称满足空间平移不变性条件的视场区域为该光学系统的等晕区。(3)空间卷积成像　　　将物方图样分解为无穷多个独立的、具有不同辐照度的点基元。这些点基元，可以理解为一个个无限小的点光源，故用单位脉冲函数δ来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示。这个过程可以用如下数学关系式描述：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3-4)　　在光学系统满足线性和空间不变性的条件下，像方图样的辐照度分布　　　　可用如下的线性算子，即卷积形式来表示：(3-5)　　式(3-5)表示了线性空间不变性系统的成像过程。该式表明，将任意的物辐照度分布与该系统的点像分布作卷积就可得到像的辐照度分布，点物基元的像分布完全决定了系统的成像特性。只有当点物基元的像分布为δ函数，才能严格保证物像之间的点对应点的关系。但是，对于受限衍射的光学系统，每一个点物基元通过其焦面上的归一化点像幅照度分布是艾里斑分布，而不是δ函数。加上残余像差和工艺疵病等的影响，其点像分布要比艾里斑分布弥散还要大。　　因此，一个实际光学系统，其像分布是对其物分布经点像分布的卷积，结果是对原物辐照度分布起了平滑作用，从而造成点物基元经系统成像后的“失真”。　　总之，通过一个物方图样与点像分布的卷积就可得到像方图样，这种从物空间点基元出发来描述光学成像系统的成像过程，其本质上是一个“空间域的卷积成像”过程，该系统的成像基元就是点扩散函数。　　如何通过实验手段获取一个实际成像系统的点物基元的像分布，是完整描述和评价该系统成像性能的关键所在。(4)线性空间不变系统的测量保证　　具体可采用的技术 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 有如下三条。①对有一定尺寸的目标物采用良好的非相干照明。②对测量仪器中采用的光电接收器件都有一个线性响应的工作范围，超过此范围则其会产生显著的非线性。因此，要对其进行实际的标定测试后，保证其工作在良好的线性响应区内，或者对响应信号进行非线性修正。③注意将测量仪器的目标物的限度尺寸限制在等晕区内工作。3、线性空间低通滤波器与频域滤波成像　　　　　　　　　　——频域的光学传递函数　　对于线性空间不变的成像系统，像面上的分布是考虑了物象放大比例关系后的物面上辐照度分布与点像辐照度分布的卷积。对于成像系统的整个像面,总可分为若干等晕区,在各个等晕区内,有各自的点像辐照度分布,其像面上的点像辐照度分布与物面上辐照度分布是一个空域卷积成像的关系。由于卷积计算比较麻烦，如果把它用傅里叶积分算子变换到频谱域内，式(3-5)则变为如下简单的乘积关系：（3-6）　　定义在非相干照明条件下，点物所成点像的归一化辐照度分布为点扩展函数，记为　　　　：　　它是某像面上的相对辐照度分布(单位面积上的辐射功率)。这时，其相应的傅里叶变换就是该成像系统的光学传递函数，记为：　　其中　　　　和　　　　分别定义为光学系统的调制传递函数和相位传递函数。　　光学传递函数是一个复值函数，其模　　　　称为光学系统的调制传递函数，表示了像方图样中各种频率余弦成分的调制度衰减大小，由此线性叠加后的像，因各种余弦成分有了不同调制度的衰减，就决定了成像的清晰度性能；其辐角　　　　称为光学系统的相位传递函数，其中的非线性部分对应于光强分布各种谐波成分空间位移不一致，由此导致了成像分布的变形。　　由上所述，对于非相干成像的线性光学系统，其成像的物理本质就是“频域滤波成像”过程。　　图3-7所示在空间频率域描述成像系统的物像关系时，不同空间频率成分的余弦幅照度的物分布，通过该线性空间滤波器后，仍一一对应于各个空间频率成分的余弦幅照度的像分布，只是该频率成分像分布的调制度有不同程度的衰减，直至某个空间频率后完全被截止。①系统成像几何轮廓形状是否清晰，对应的是像的低频成分调制度衰减的大小，即对应像低频成分是否能很好分辨；②系统成像轮廓锐度的大小，对应的是像的高频成分调制度衰减的大小，即对应像高频成分是否能分辨；③如果说，系统成像的层次感丰富、清晰度高，对应是像的低频、中频和高频成分调制度衰减都少，即整个调制传递函数曲线（面）和光传感器阈值曲线（面）以上所围的面（体）积所含的成像信息量高。④成像的形状是否失真，即是否变形，对应的是成像系统不同视场的放大率不一致引起的分布形状的几何形变，又称为畸变。在频谱域中，畸变反映的本质就是，该成像系统不同视场的零频处相位传递函数斜率发生变化不为零。4、复合成像系统的成像关系　　　复杂的成像仪器是由多个光学或光电系统或器件组合而成。它们之间在成像作用中的关系有三种不同的耦合成像的情形(以物镜组与目镜组之间插入不同的光学介质为例)。①物镜组与目镜组之间插入一块透明分划板，可以把三者合为一个光学系统，即完全相干耦合成像的关系。②物镜组与目镜组之间插入光纤面板、带荧光屏变像管或毛玻璃屏之类“接像”器件的情况，即非相干成像的关系。③物镜组与目镜组之间插入部分相干的成像器件，三者之间变为部分相干成像的关系。§3.2光电成像系统像质评价技术§3.2.1分辨率测试技术　分辨率测量能以确定的数值作为评价被测系统像质的综合性指标。分辨率测量始终是生产检验一般成像光学系统质量的主要手段之一。现在，由于采用了高性能CCD等光电成像阵列器件及数字图像处理技术，这种因人而异的主观和人工操作的目视测量分辨率方法的局限性也已经被突破。特别是对数字摄像机、数码相机和热像仪等光电成像系统的分辨率指标，可以通过对视频接口输出的分辨率图像处理而获得其分辨率的客观评测。1）分辨率法原理　　在衍射受限光学系统（即不考虑像差的无像差理想光学系统）中，由于光的衍射，两个独立的发光物点成像后得到两个衍射光斑，即艾里(Airy)斑。当两个物点逐渐靠近时，两衍射光斑也逐渐发生重叠；当两物点靠近到距离小于某一限度时，两衍射光斑重叠部分的合光强将大于或等于每个衍射斑的中心亮斑光强，此时人眼已无法判断区分这两个衍射光斑，两者“合二为一”。显然，光学系统的衍射程度和几何像差越小，即点像光斑越小，成像质量越好，因此，可以用判别两个点像光斑的方式来确定光学系统的像质。图3-8两衍射斑中心距不同时辐照度分布曲线和光斑合成图(a)中心距等于中央亮斑直径d；(b)中心距等于0.5d；(c)中心距等于0.39d。瑞利(Rayleigh)判据：当两衍射中心距正好等于第一暗环的半径时，人眼刚能分辨开这两个像点。道斯(Dawss)判据:斯派罗(Sparrow)判据:（3-11）（3-12）（3-10）图3-11瑞利、道斯和斯派罗判据的三维合成辐照度分布图★望远物镜：★照相物镜：★显微物镜：（3-13）（3-14）（3-15）表3-1三类光学系统的理论分辨率以上讨论的各类光学系统的分辨率公式只适用于视场中心的情况。对望远系统和显微系统而言，由于视场很小，因此只需考虑视场中心的分辨率。但对照相系统而言，由于视场通常较大，除考察视场中心的分辨率外还应考察中心视场以外的分辨率。图3-12轴外点理论分辨率与轴上点理论分辨率的关系在斜光束成像情况下，理论分辨率的计算公式将与轴上分辨率公式有所不同。如图3-12所示，为斜光束成像时物镜出瞳处的子午波面，它在OC’方向上成一理想像点C’。M’为过C’点垂直于主光线OC’的线段上的一点，而且C’M’就等于斜光束成像情况下中央亮斑的半径，即：(3-16)照相物镜轴外点子午和弧矢方向的理论分辨率为：(3-17)(3-18)可看出，理论分辨率随视场增大而下降，而且子午方向的分辨率比弧矢方向的分辨率下降得更快。2）分辨率测量方法★分辨率图案　　直接用人工方法获取两个相互非常靠近的非相干点光源作为检验光学系统分辨率的目标物是比较困难的，实际中常采用由不同粗细的黑白条纹组成的人工特制图案作为目标物来检验光学系统的分辨率。由于各类光学系统的用途不同、工作条件不同、要求不同，所以设计制作的分辨率图案在形式上也很不一样。图3-13为两种较为典型的常用分辨率图案。下面以ZBN35003-89国家专业标准分辨率图案为例，介绍其设计计算方法。该分辨率图案中的单元线条设计如图3-14所示。图3-13两种分辨率图案左：国家专业标准分辨率图案右：辐射式分辨率图案（1）线条宽度　　黑（白）线条的宽度P按等比级数规律依次递减。(3-19)式中（A1号板第1单元线宽），，。实际图案上的线条宽度按式(3-19)计算后只保留三位有效数字。图3-14单元线条几何参数线条宽度（/分辨率板号A1A2A3A4A5A6A7单元号单元中每组明暗线条总数线条宽度（u/mm）1716080.040.020.010.07.505.002715175.537.818.99.447.084.723714371.335.617.88.916.684.454713567.333.616.88.416.314.205912763.531.715.97.945.953.976912059.930.015.07.495.623.757911356.628.314.17.075.303.5481110753.426.713.36.675.013.3491110150.425.212.66.304.723.15101195.147.623.811.95.954.462.97111389.844.922.411.25.614.212.81121384.842.421.210.65.303.972.65131580.040.020.010.05.003.752.50141575.537.818.99.444.723.542.36151571.335.617.88.914.453.342.23161767.333.616.88.414.203.152.10171163.531.715.97.943.972.971.98181359.930.015.07.493.752.811.87191356.628.314.17.073.542.651.77201353.426.713.36.673.342.501.67211550.425.212.66.303.152.361.57221547.623.811.95.952.972.231.49231744.922.411.25.612.812.101.40241742.421.210.65.302.651.991.32251940.020.010.05.002.501.881.25线条长度（u/mm）1～16单元1.20.60.30.150.0750.056250.037517～25单元0.80.40.20.10.050.03750.025⑵分组　　将85种不同宽度的分辨率线条分成七组，通常称为1号到7号板，即A1～A7分辨率板。每号分辨率板包含有25种不同宽度的分辨率线条，同一宽度的分辨率线条又按四个不同的方向排列构成一个“单元”，见图3-13，25个单元在分辨率板上的排列顺序见图3-12，每号板的中心都是第25号单元。对A1～A5号板，每号板内的第13单元到第25单元分别与下一号板内的第1单元到第13单元相同，即相邻两号分辨率板之间有一半单元是彼此重复的，见图3-15。A5和A7号板也有一半单元是重复的，A6号板与前后相邻A5、A7号分辨率板的关系略有不同。图3-15A1-A7分辨率图案单元重复关系示意图★望远系统分辨率的测量　　★照相物镜目视分辨率测量　　图3-17在光具座上测量照相物镜分辨率的光路图§3.2.2光学传递函数测量　　光学传递函数已在国际上被确认为是光学仪器成像质量可靠性的评定方法。它能把衍射、像差、渐晕及杂散光等影响成像质量的各种因素综合在一起反映，客观地评定光学系统的成像质量。它既适用于光学系统的设计阶段，也适用于光学仪器的产品检验阶段，而且可以用于各类型的光学系统，在国外一些国家已把它作为检验光学系统像质的主要方法。我国已经制定并完善了有关光学传递函数术语、符号，光学传递函数测量导则，传递函数应用，光学传递函数测量准确度等国家标准。　　光学成像系统的空间频谱特性，一般指的是光学传递函数OTF。它的概念是建立在系统的线性和空间不变性（也称等晕性）基础上的。对于一般的经过良好消像差设计的纯光学系统，总可以认为满足线性条件和空间不变性条件。而对于离散采样成像系统，由于它往往包含扫描、多路复用等过程，以及包含CCD等离散探测元阵列和图像采集卡等离散采样器件，传统的OTF概念不能完全适用于这类系统。因此，采样成像系统不具备空间不变性，有时甚至不满足线性特性。1）光学传递函数基本原理和特性　　对于一般的非相干光学成像系统，在 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 光学传递函数特性时，总认为光强分布是满足线性和空间不变性条件的。1、点扩展函数形式的光学传递函数定义　　定义在非相干照明条件下，点物所成星点像的归化辐照度分布为点扩展函数（PointSpreadFunction），记为　　　　：　　　　　　　　　　　　　　　　　其中　为整个像面区域，、为像面坐标，　　为星点像光强分布函数。　　通常所说的光学传递函数　　　　就是相应点扩展函数的傅立叶变换，用公式表示为：(3-31)　而：　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3-32)其中　　　　和　　　　分别定义为光学系统的调制传递函数和相位传递函数。２、光瞳函数形式的光学传递函数定义　　由基尔霍夫衍射公式可推导出，像平面上光复振幅分布　　　与光学系统在出射光瞳上光扰动的复振幅分布（即光瞳函数）　　有如下关系：其中：为波像差函数，　　　为入瞳范围内的复振幅分布，　为出瞳到像面之间的距离。　　光学传递函数和光瞳函数之间有如下关系：(3-33)即，光学传递函数与光瞳函数的规化自相关有关。由此我们可以根据光瞳函数来计算系统的光学传递函数。光瞳函数与点扩散函数的关系为:３、余弦基元法定义将任意物目标的辐照度分布用傅里叶频谱分析法分解成各种频率成分的余弦基元，并分析各个余弦基元在通过光学系统成像后的调制度、相位的变化情况，从而得到光学传递函数。实际工作中，常用各种不同频率的余弦光栅来进行分析。余弦光栅透过光的辐照度分布如图中的实线所示，虚线则表示该余弦光栅通过光学系统成像后的像面辐照度分布。图3-18余弦光栅成像振幅相位变化特性经理论分析可给出下面的结论：A、余弦光栅所成的像仍是同频率余弦光栅；B、余弦光栅像的调制度与物的调制度之比，就是该频率下的调制传递函数值；C、余弦光栅成像时将产生相移现象，相位变化量就是该频率下的相位传递函数值。4、衍射受限系统的光学传递函数及特性　　一般地，对于一个理想衍射受限系统，它的波像差　　　为零，于是可认为光瞳函数为常量1，因此(3-33)式的分子部分可认为是光瞳和移位光瞳之间的重叠区域面积，分母可认为是光瞳面积。经推导，可得它的传递函数为：　　　　　　　　　　　　　　　　(3-34)其中　　　　，　称为系统的截止频率，　　，　为出瞳直径。　　从图(3-19)可以看出，当光瞳位移量x=D时，则G=0，ＯTF（r）=0，此时对应的空间频率称为截止频率　。截止空间频率可用来确定测量的最高频率。G是光瞳和位移光瞳重叠区的面积，S是光瞳面积。图3-19圆瞳衍射受限系统ＯTF计算公式的几何表示图3-20圆光瞳理想衍射受限系统的调制传递函数曲线2）光学传递函数的测量方法　　光学传递函数常用的测量方法有扫描法和干涉法等，现在随着技术的革新，又出现了数字图像分析法。１、扫描法　　采用扫描机构扫描狭缝像实现传递函数的测量。根据扫描屏的不同，分为多种测量方式：２、干涉法　　是基于光瞳函数原理的测量方法。把光学系统出射光瞳位置的波面与一标准波面相干涉，或与波面自身产生剪切干涉，便可以利用干涉图得到出瞳面的光瞳函数。根据光学传递函数是光瞳函数的自相关这个运算关系，可以计算得到光学传递函数。干涉测量方法常见的测量设备有两种：双臂波前剪切干涉仪、偏振棱镜分光波前剪切干涉仪。３、数字图像分析法　　数字图像分析法，从采集点扩散函数PSF(u,v)或线扩散函数出发，或者采集刀口扩散函数后数值微分得到线扩散函数，进而用快速傅里叶变换得被测系统的光学传递函数。这种测量光学传递函数方法的特点是，A、充分利用现代电子技术、自动控制技术和计算机技术；B、采用“电子扫描”代替机械扫描，测量速度快；C、测量操作具有较大的简易性和灵活性；D、测量设备小巧，智能化程度较高；E、测量精度与传统机械扫描法相当。图3-22测量光学传递函数的光路原理图3）采样成像系统光学传递函数测量方法　　采样成像系统是指包含离散接收器、信号采样器件、离散成像器件或电子扫描作用的光电成像系统。通常由以下几部分构成：线性连续光学成像系统、离散接收器（离散光电探测元阵列例如CCD、成像光纤束端面、光纤面板等）、电子滤波电路。图3-23采样成像系统构成示意图　　离散采样成像系统输出的重建图像　　　可以用空间域卷积来描述：　　　　　　　　　　　(3-35)式中　　　是光学成像子系统的空间响应函数，　　　　是梳状采样函数，　　　是图像重建子系统的空间响应函数。　　离散采样器件由于采样单元有一个有限大小的尺寸，因此并非点采样，而是入射在采样单元区域内的光强的积分平均。然而可以通过将点采样函数卷积一个采样重建函数的方式，把区域平均过程用重建过程来实现，从而使区域平均简化为点采样。　　CCD在一定的使用范围内是线性的。但由于它是一个在时间和空间上是离散的采样器件，因此它没有平移不变性，而存在采样场景相位现象。采样使得CCD不具备平移不变性特性，因此CCD器件没有通常意义下的传递函数。应用于线性平移不变系统分析的MTF法一般不能直接用于离散采样系统的分析，整个系统的传递函数特性不能简单地根据各个分系统的传递函数的乘积来获得。必须采用特殊的方式来评价离散采样器件的传递函数特性。１、扫描法　　扫描法的实质是利用亚像元级精确机械扫描来实现超分辨率，减少频谱混叠现象对测量结果的影响。刀口或狭缝扫描法被广泛应用在测量离散采样器件的调制传递函数。　　根据奈奎斯特(Nyquist)定理，如果图像欠采样则会出现混频效应。所谓混频，就是由于模拟信号在空间域中被离散采样，在频率域中其各个周期性频谱之间可能出现重叠现象。当采样频率小于奎斯特频率时，将出现混频现象，此时的采样状态称为欠采样状态。２、光栅调制度法　　离散采样器件的调制传递函数也可用光栅调制度法测量，通常采用正弦光或矩形光栅。该类方法的实质是将光栅以某种方式成像到离散采样器件，通过数字图像分析技术和相应的数学算法计算出基频分量的调制度衰减量。测试过程中必须注意测试条纹图像与采样元之间的对准位置关系，多次对准和测试以便能遍历多种采样场景相位。这种方法实际上测量得到的是包含成像光学系统在内的系统调制传递函数。图3-24是某种矩形条纹测试图。３、激光散斑法　　激光散斑法是利用激光散斑的随机性测量CCD等离散采样成像器件的一种新方法，激光散斑法不需要扫描机构和精确对准机构，操作简单方便。　　激光散斑是一种干涉现象。当相干辐射光从粗糙表面漫反射，或穿过随机透射屏时，在反射光场或透射光场的任意位置上存在着大量具有不同相位的相干子波，这些子波相互干涉，便出现颗粒状散斑干涉场。激光散斑法测量不需要成像光学系统，可以直接将激光辐射到CCD靶面上。测量的关键是计算CCD接收到的图像的功率谱分布。§3.3畸变测量§3.3.1畸变定义畸变是主光线的像差。球差的存在导致不同视场的主光线通过光学系统后与高斯像面的交点高度不等于理想像高，其差别就是系统的畸变，用表示：在光学设计中，通常用相对畸变来表示畸变的大小：其中，为理想放大率；为某一视场的实际放大率。畸变仅是视场的函数，不同视场的实际垂轴放大率不同，畸变也不同。§3.3.2基于全场数字图像处理法的畸变测量A、畸变测量的模型CCD成像过程可分为两部分：理想成像过程和畸变过程。理想成像时不考虑镜头的畸变，采用近轴成像模型。畸变过程描述关键在于确定此映射关系，采用多项式模型。根据成像原理，距光轴越近畸变越小，所以中心视场很小一部分可以认为是理想成像，以此为多项式模型的初始值来确定多项式的系数，从而根据多项式模型及实际像点来确定理想像点的位置，达到畸变测量和恢复理想图像的目的。对于结构已知的光学系统，根据像差理论，给定物距和入瞳位置时，视场和孔径决定光学系统空间光线的像差。像差展开为级数时，当视场和孔径为0时，像差即为0，因此级数展开式中不应含有常数项，并且畸变仅与物高有关，其畸变随改变而改变，故在其展开式中只存在的奇次项，如下式所示。其中第一项为初级畸变，第二项为二级畸变，第三项为三级畸变。取到三级畸变即可满足一般的光电系统的精度要求。B、畸变测量CCD自动跟踪观瞄系统畸变测量装置图B、畸变测量理想点和畸变点对比图畸变点和理想点偏差分布图B、畸变测量图像畸变校正图图像畸变校正残差分布图B、畸变测量习题１、光学系统成像质量评价方法有哪些？为什么说光学传递函数作为像质评价指标是更为客观和全面的定量指标？分辨率与传递函数的关系?