光学传递函数是一个客观、准确、定量的像质评价指标,并且能够直接方便的测量,已经广泛应用于光学设计、加工、检测和信息处理中。基于图像分析的光学传递函数测试技术是通过分析被测光学系统对特征目标所成的像,来计算光学传递函数的方法,因其系统结构简单,无原理性误差成为光学传递函数测试方法的发展趋势。本文结合863具体项目中大孔径长焦距光学系统光学传递函数的测试需求,对基于图像分析的光学传递函数测试技术进行了深入研究。 论文的主要研究内容和创新点如下: (1)研究了基于特征目标图像分析的光学传递函数测试技术。 在狭缝像分析法中,提出了自适应平均行数处理算法,即在低频采用较多平均行数抑制噪声,在高频采用较少平均行数避免由于卷积平滑效应引起的测量误差,从而有效克服了传统算法不能兼顾低频高信噪比和高频测试精度的不足。对微倾斜狭缝像的能量分布进行了深入分析,提出了确定亚像元采样间隔的自动扫描算法,该算法通过扫描各行狭缝像能量分布,来准确获得狭缝像能量分布刚好相差一个像元的行数,然后通过整数分割确定亚像元采样间隔,实际测试计算表明该算法准确、有效、可靠。 针孔像分析法能直接二维光学传递函数的测试,其像面能量低、易受噪声污染是针孔像分析法存在的主要问题。本文在深入分析针孔像特点的基础上,提出了回型窗和自适应采集窗的新算法,实验结果表明回型窗算法能够有效抑制暗背景影响,自适应采集窗能够自动确定图像分析的采样范围。 在刀口像分析法中,采用拟合、傅立叶变换和加窗处理等算法实现了光学传递函数的计算,并给出了采用光学传递函数模型进行图像恢复的实例,证明了光学传递函数在图像处理中的作用。 (2)测试系统参数设置及其对测试精度影响和修正方法的研究。附加光学系统经过良好像差校正的情况下,它对光学传递函数测试精度的影响可以采用由像差引起的光学传递函数进行修正。确定了影响空间频率校准的系统参数,并给出了确定方法,提出在不增加测试负担的情况下,采用栅条板标定的方法