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1、超分辨光學(xué)系統(tǒng)成像原理與技術(shù)查為懿2015年1月中圖分類(lèi)號(hào)：TQ028.1UDC分類(lèi)號(hào)：540超分辨光學(xué)系統(tǒng)成像原理與技術(shù)作者姓名查為懿學(xué)院名稱(chēng)光電學(xué)院指導(dǎo)教師常軍研究員答辯委員會(huì)主席李林教授申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科專(zhuān)業(yè)光學(xué)工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年1月ImagingPrinciplesandTechnologiesoftheSuper-resolvingOpticalSystemCandidateName：WeiyiZhaSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectronicFacultyMentor:Prof.JunChangChair,
2、ThesisCommittee：Prof.LinLiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：OpticalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何
3、貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文旨在探索一種大視場(chǎng)局部超分辨成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與方法，該系統(tǒng)的成像特點(diǎn)使其能夠廣泛應(yīng)用于偵查、救援等領(lǐng)域。達(dá)到該目標(biāo)的主要難點(diǎn)在于：如何實(shí)現(xiàn)超分辨，以及如何將超分辨技術(shù)與現(xiàn)有的光學(xué)設(shè)計(jì)方法相結(jié)合。在對(duì)光學(xué)超分辨方法廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，我們選用應(yīng)用最為廣泛的光瞳濾波技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)局部超分辨成像的主要技術(shù)途徑，研究?jī)?nèi)容也主要針對(duì)光瞳濾波技術(shù)展開(kāi)。本文的主要研究成果如下：（1）光瞳濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化應(yīng)用Toraldo理論，在Matlab中編寫(xiě)了超分辨光瞳濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，從而設(shè)計(jì)得到最
4、優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)（包括各環(huán)帶的半徑及相位透過(guò)率）。應(yīng)用該算法，我們成功地設(shè)計(jì)了二段式、三段式、四段式以及連續(xù)分布式的位相型光瞳濾波器。（2）光學(xué)系統(tǒng)及光瞳濾波器的整體超分辨效果仿真我們獨(dú)立探索出一種應(yīng)用通用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX對(duì)光瞳濾波器進(jìn)行建模仿真的方法。通過(guò)在常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)的光瞳處引入特殊面形GRIDPHASE，可以近似模擬光瞳濾波器對(duì)基底光學(xué)系統(tǒng)的影響，并由系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)獲得超分辨的評(píng)價(jià)指標(biāo)量值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶有光瞳濾波器的光學(xué)系統(tǒng)的整體分析和仿真。（3）超分辨光學(xué)系統(tǒng)的公差分析考慮到實(shí)際光瞳濾波器的加工或?qū)嶒?yàn)誤差，創(chuàng)新性地應(yīng)用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)在Matlab與ZEMAX間建立通信，對(duì)其可能產(chǎn)
5、生的偏心、位置公差、位相公差進(jìn)行了分析，并編寫(xiě)了相應(yīng)的計(jì)算模擬程序。（4）超分辨實(shí)驗(yàn)樣機(jī)搭建根據(jù)設(shè)計(jì)的超分辨光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)行了合理的實(shí)驗(yàn)器件選型，完成光學(xué)元件加工、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加工，最終在光學(xué)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了超分辨聚焦實(shí)驗(yàn)和分辨率板實(shí)驗(yàn)，有效驗(yàn)證了超分辨光瞳濾波的技術(shù)方法。（5）大視場(chǎng)局部超分辨的實(shí)現(xiàn)受到小凹成像的啟發(fā)，我們創(chuàng)新性提出了機(jī)械掃描和光楔掃描實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、局部超分辨成像的方案，克服了超分辨光瞳濾波器引起的旁瓣增強(qiáng)的技術(shù)缺陷。關(guān)鍵詞：超分辨；光瞳濾波；系統(tǒng)仿真；公差分析I北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractThispaperaimedatexploitinganapproachofd
6、esigninganimagingsystemwithalargefieldofviewandregionalsuperresolution,whoseuniquepropertiesaregenerallywantedindetectingandrescuing.Thedifficultyofachievingthisgoalliesonhowtorealizesuperresolutionandhowtocombinethesuper-resolvingtechniquewiththetraditionaloptialdesignprocedure.Basedonourextensiv
7、eresearchonopticalsuper-resolvingtechniques,wehavechosenpupilfiltering,whichismostwidelyused,asthemaintechnicalapproachandourdeeperresearchalsoconcentratedonthispupilfilteringtechnique.Theachievementsofthispapera
