开题报告-三臂形光瞳的调制传递函数分析1

附件六苏州科技学院毕业论文开题报告论文题目三臂形光瞳的调制传递函数分析院系数理学院专业应用物理学2008级学生姓名学号指导教师教授2012年3月4日开题报告填写要求1开题报告应在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见后方可进行论文正文写作；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3有关年、月、日等日期的填写，应当按照国标GB/T740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2006年9月25日”或“20060925”。1研究的背景、目的及意义一、背景光学望远镜系统口径越大，它的空间分辨率就越高。但是由于望远镜随着口径的增大，系统的重量、体积和制造检测难度急剧增大，从而导致费用非常高，甚至当口径大到一定程度时，现在的技术根本制造不出来，或难以发射到太空。为了在不增加单个望远镜直径的前提下实现更高的分辨率，人们开始研究各种基于多个子系统共相干涉的综合孔径成像方法，包括甚长基线光干涉成像和光学稀疏孔径系统成像。这些成像系统在空间探索、地球观察、天文学等领域有着重要的应用。航天遥感技术的不断发展，要求光学系统的空间分辨率越来越高。分辨率提高，光学系统的口径需要增大，但口径增大受材料、工艺和重量等因素的制约。因此，人们开始研究稀疏孔径系统。稀疏孔径系统是由各个子孔径按一定规律组合而成，各个子孔径的口径比整个全孔径口径小，克服了大孔径光学系统在制造等方面的困难。稀疏孔径结构有环型、环面、三臂、GOLAY结构等。其中，除GOLAY型是非冗余的结构外，其余都是有一定冗余度的对称型结构。三臂形光瞳望远镜系统的针对性研究还不多，作为稀疏孔径结构的一种，其结构优化，性能判定都还有待进一步分析研究。稀疏孔径光学成像系统有两种，一种是通过多个子镜合成主镜，它们共有一个次镜，这种结构可称为共次镜结构；另一种由多个望远镜组合而成，通过合成物镜得到目标像，可称为多望远镜结构。已有相关文献介绍了两种大口径稀疏孔径光学成像系统的原理，它们属于干涉成像，具有实现超大口径和超高分辨率的可能性，分析了设计和实现稀疏孔径光学系统时将会遇到的关键技术难题，指明了进一步研究的关键点。复合三子镜和三臂形结构的研究，三臂结构的子镜以Y形排列合成一个大孔径结构，每条臂上可有若干个子镜如图1。复合三子镜结构由九个子镜构成，每三个子镜组合成一个三子镜结构的次级光瞳，直径D；三个次级光瞳又组合成一个三镜结构的大孑L径光瞳。有相关研究对复合三子镜与其它对称型稀疏孔径系统的成像进行了比较，具体讨论复合三子镜和三臂两种对称型稀疏孔径的结构形式、调制传递函数MTF分布、模拟成像，以及维纳滤波图像处理，并和GOLAY6结构进行了比较。对称型稀疏孔径系统的子镜排列结构都具有对称的特点，与非冗余的GOLAY结构相比，上述两种对称结构的调制传递函数不均匀，有冗余。比较分析了三臂和复合三子镜两种对称型稀疏孔径结构、MTF分布，以及模拟成像，表明复合三子镜可选择的填充因子动态范围大，在各个方向上的分辨能力差别小，MTF值较高。缺点是冗余度高，MTF分布不均匀但同时由于它的对称性，便于安装和调试。二、目的和意义稀疏孔径光学成像系统作为实现大口径空间光学系统的方法之一，目前，各个科学家都在努力致力于稀疏孔径光学系统成像研究。稀疏孔径结构有环型、环面、三臂、GOLAY结构等。其中GOLAY型是非冗余的结构，其余都是有一定冗余度的对称型结构。已有很多致力于稀疏孔径系统的研究在进行，但是对于三臂形复杂光瞳望远镜系统的研究还不是很多。希望在稀疏孔径GOLAY型简单结构的研究基础上，参考复合三子镜等结构分析，进一步研究三臂形稀疏孔径系统的结构、光学性质、光学系统的调制传递函数。希望通过研究，能分析比较出三臂形结构与其他稀疏孔径结构的不同，找到其优越性，为实现大口空间径光学系统提供一种新的研究方案。在实际领域应用中，减缓增大光学系统口径时受材料、工艺和重量等因素的制约。2主要研究内容和预期目标一、研究内容研究复杂光瞳光学系统，了解复杂光瞳的性质，进行三臂形复杂光瞳光学系统的研究，在此基础上，研究三臂形复杂光瞳望远镜系统的调制传递函数。（1）研究复杂光瞳光学系统结构。（2）了解复杂光瞳光学系统的性质。（3）进行三臂形复杂光瞳的研究。（4）研究三臂形复杂光瞳光学系统的调制传递函数。二、预期目标通过查阅文献和相关期刊，在老师的指导下进一步了解和研究三臂形稀疏孔径的结构及性质，通过计算得出三臂形光瞳结构的调制传递函数，通过软件MATLAB进行模拟实验，验证计算所得调制传递函数的正确性，并对调制传递函数图像进行进一步分析。3拟采用的研究方法、步骤一、研究方法1文献查询法通过文献检索法收集资料，比如查看各大数据库中有关稀疏孔径系统的相关文献，了解研究方法，总结研究成果；2理论计算法结合之前所学的光学信息技术原理及应用相关知识，参照相关文献的研究方法，进行三臂形光瞳结构计算，得出调制传递函数，对结果进行逐项分析；3模拟实验法借助现代化信息设备，运用MATLAB软件进行三臂形光瞳结构的模拟分析，将实验模拟结果和理论计算结果进行对比分析。二、研究步骤1查询翻译相关参考文献，了解稀疏孔径的相关知识，学习研究其他形式的稀疏孔径的结构和性质；2结合相关知识，计算三臂形光瞳结构，调制传递函数；3通过MATLAB进行模拟实验，得出模拟结果；4对得出的调制传递函数进行分析，得出三臂形光瞳系统的相关性质；5总结研究成果，撰写毕业论文。了解稀疏孔径研究现状复习光学系统基础知识查阅翻译相关文献整理线性系统及傅里叶变换相关知识要点学习MATLAB基础知识练习简单的程序编写完成文献综述初步了解三臂形光学系统的相关知识确定三臂形光瞳的结构得到三臂形的光瞳函数通过理论计算，得出归一化调制传递函数MTF分析MTF表达式的结构，绘制三维草图通过MATLAB编写MTF表达式，得到三维图像对比两幅三维图像，结合MTF表达式，分析三臂结构光学系统的成像特性结合分析结果撰写毕业论文4主要参考文献1ROBERTDF,THEODOREATIMAGEQUALITYOFSPARSEAPERTUREDESIGNSFORREMOTESENSINGJOPTENG2002,418195719682MEINELAB,MEINELPMLARGESPARSEAPERTURESPACEOPTICALSYSTEMSJOPTENG2002,418198319943JAMESEE,RICHARDARPERFORMANCECHARACTERISTICSOFPHASEDARRAYANDTHINNEDAPERTUREOPTICALTELESCPESJOPTENG1988,2797627684钱霖,吴泉英,吴锋,沈为民复合三子镜的成像研究J光学学报,2005,258103010355吴泉英，钱霖，沈为民复合三子镜稀疏孔径光瞳结构的研究J光学学报，2006，262,1871926吴泉英,钱霖,沈为民两种稀疏孔径的成像研究J光学精密工程，2006,14126337钱霖,吴泉英,吴锋,沈为民复合三子镜的成像研究J光学学报,2005,258103010355具体进度安排（包括序号、起迄日期、工作内容）1（2011110820120221）师生交流沟通，查阅相关文献；2（2012022120120304）下达论文任务书，指导教师向学生讲解论文的要求等；3（2012022820120311）学生完成开题报告，教师修改和审定开题报告；4（2012031420120603）学生完成毕业论文相应内容，进行毕业论文写作；5（2012041820120429）论文中期检查，学生汇报课题进展；6（2012050920120520）学生完成论文初稿，教师批阅论文初稿提出修改意见；7（20120523201206