光学传递函数的测量与评判

光学传递函数的测量和评判引言光学传递函数是表征光学系统对不同空间频率的目标函数的传递性能传递函数成了像质评判的一种要紧方式。一、试验目的了解光学镜头传递函数的大体测量原理，把握传递函数测量和成像品质评判的近似方式，学习抽样、平均和统计算法，生疏光学软件的应用。二、大体原理光学系统在必定条件下能够近似看做线性空间中的不变系统，因此咱们能够在空间频率域来争论光学系统的响应特性。其大体的数学原理确实是傅里叶变换和逆变换，即：〔，〕

〔x,yexp[ixy)dxdy 1〕(x,y)(,)exp[i2(xy)]dd 〔2〕式中(,是(x,y(,过空间范围。〔或反差度〕下降，其次是相位发生转变，这一综合进程可表为

〔3〕式中〔，〕表示像的傅里叶频谱。H〔，〕它的模为调制度传递函数modulationtransferfunction,MT，相位部份那么为相位传递函数phasetransferfunction,PT。明显，当=1时，表示象和物完全全都，即成象进程完全保真，象包括了物的全数信息，没有失真,光学系统成完善象。由于光波在光学系统孔径光栏上的衍射和象差〔包括设计中的余留象差及加工、装调中的误差，信息在传递进程中不行幸免要显现失真，总的来讲，空间频率越高，传递性能越差。要取得像的复振幅散布，只需要将像的傅里叶频谱作一次逆傅里叶变换即可。在光学中，调制度概念为mII

maxmax

IImin (4)minImax、Imin下像和物的调制度之比：

m(,)MTF〔,=

im(,)o一样说来,MTF成像质量。通过CCD搜集的图像，然后通过运算机软件进展处置，就能够够得出MTF值；搜集极大值与微小值之差就代表该给定频率下的MTF〔依照操做步骤作完后就能够够看到直方图〕测出高、中、低不同频率的MTF，从而大体绘出被测光学系统的MTF曲线。三、仪器用具CCD、运算机终端〔包括图像搜集处置软件〕四、试验内容及操作步骤一．光学系统的调试，光路图如下：1 2 3 45 6 7 8 9 图1光路图1—光源 2—照明透镜 3—可变光阑4—红色滤光片5—减光片6—照明透镜7—波形发生器 8—待测光学系统 9—CCD系统二．两种方式进展图像搜集和处置：操作方式一：1Hrj2dHrj2d，MTF，点击功能表中的标定，点击工具栏上的黑框，并在黑色区域内选择适当面积〔留意鼠标选择的起始点应在面积选择框的左上角，点击Blac，选择透过率为0时，在灰度中键入标定植，点击ADD；一样，点击白色方框，在白色区域内选White1ADD，标定终止。2MTF，点横方框，在横向条纹区域选择适当面积，选择好后，点〔现在能够能够取得关于灰度或透过率的直方图〕，确信区域适当后，点击OK；点击竖方框，操作同上。3：输入视场〔通常在正入射时角度设置为，不然应测出相应视场角中选择相应滤光片的颜〔选红method1,2个MTF〔选择method2,2MTF值。如MTF1〔，1表示是用方式1r〕43个不同空间频率下的MTF值。5：作图，纵坐标为MTF值，横坐标为线数〔空间频谱。并作出分析。说明：method1-最小值；method2为两个累计数最大值对应的透过率之差，即灰度统计数最大值-最小值。操作方式二：1：点击Hrj2d，调剂波形发生器至适当位置(黑白横竖都显现)，选定位置后，按空格键选定图形。2：在图像运算中点击线灰度测量，拉红线，使其跨越欲测的区域，双击红线，通过灰度的散布是不是合理来确信所选位置时候适合〔这一步可与光路的调剂协作利用。3〔起名如〕,一样方式取得横竖条纹区域和黑色区域的相应文件。4MTF-new(要确保试验所得的4MTF-new文件在同一名目下，MTF-new文件在D：/Mcad/MTF-new),MTFdataprocessing下的acqisition中相应位置输入相应文件名column为子午线，即为横线，即横条纹对应得文件MTF在任何位置，在取得的文件名如前面加上途径名也行，或在MTF-new1下〔此文件已添好途径名，查找文件的方式：开头—程序—MathsoftAPPs—Mathcad2023professionalMTF-new〕即可取得相关MTF数据〔别离是弧矢方向和子午方向。5：改换线数，重复前步骤，取得至少36MTF值，记录数据，同时观看直方图，并进展分析。64个文件确认后删除。说明：MTFDataProcessingDataacqisition中，MN比表示数块长与宽ccd像素数data_column据，data_row表示弧矢光栅像的抽样数据，等等。五、数据记录和处置 ：MTFMTF曲线。六、摸索题：依照要求用两种操作方式得出每组MTF值，做出MTF 曲线。方式一与方式二试验结果有无不同，什么缘由？试分析缘由。调制传递函数值MTF 与哪些因素有关？七、附加说明在生产查验中，为了提高效率，通常承受如下近似处置：利用某几个乃至某一个空间频率0MTF由于正弦光栅较难制作，常常常使用矩形光栅作为目标物。本试验用CCD对矩形光栅的象进展抽样处置，测定象的归一化的调制度，并观看离焦MTFMTF一个给定空间频率下的满幅调制(调制度m=1)的矩形光栅目标物如图2(a01抽样统计，其直方图为一对δ函数，位于012(b2(c)AmaxAmin图2(a)满幅调制(调制度m=1)的矩形光栅目标函数 图2(a)满幅调制(调制度AmaxAmin图2(c)直方图统计; 图3(a)对矩形光栅的不完善象进展抽样(样点用”+”表示)；mmHLmmHL3(aA和最小值A3(a)所示图形实施max min抽样处置，其直方图见图3(b)。找出直方图高端的极大值m 和低端极大值m，它们的差H Lm m近似代表在该空间频率下的调制传递函数MTF的值。为了比较全面地评判象质，H L不但要测量出高、中、低不同频率下的MTF，从而大体给出MTF曲线，还应测定不同视MTF曲线。1．大体界面介绍1．大体界面介绍菜单栏取景窗快捷按钮a)b)a)b)c)d)3.重点工程解析a)成*.prn文件。b)/线灰度测量中得到在取景窗中一条直线上的灰度值c)可从图像运算/c)可从图像运算/直方图绘制中得到灰度分布的直方图60lp/mm进展像质评判。要紧说明菜单栏 取景框 MTF标定存、读取；退出

对系统的标定和对待测镜头的MTF测试

猎取全亮区域数据存 猎取灰度数据

猎取全暗区域数据图像捕获

纵条纹MTF横条纹MTF选择测试的通道〔红、绿、蓝〕点击后显示横向或纵向条纹关于灰度或透过率的直方图选择测试的通道〔红、绿、蓝〕点击后显示横向或纵向条纹关于灰度或透过率的直方图视场：为测试人员输入；method1:算法为灰度最大值-最小值；method2:算法为灰度统计数最大值-最小值；Black:Black:暗场统计值；White:亮场统计值输入透过率与灰度的对应值显示透过率与灰度的对应值把成像系统初步伐整好。点击图