提高光学成像质量的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提高光学成像质量的装置及方法，装置包括光学成像系统和计算机（３１），光学成像系统将输出光学图像信息传送给计算机（３１）；其特征在于：还包括差值采集系统，所述差值采集系统获取差值数据ｅ（ｍ，ｎ）后，再传送给所述计算机（３１）；计算机（３１）获得最终成像数据ｆ↓［ｏｕｔ２］（ｍ，ｎ）＝ｆ↓［ｏｕｔ１］（ｍ，ｎ）－ｅ（ｍ，ｎ），其方法的特征在于：步骤一、利用光学成像系统获得成像数据ｆ↓［ｏｕｔ１］（ｍ，ｎ）；步骤二、差值采集系统获取差值数据ｅ（ｍ，ｎ）；步骤三、利用计算机（３１）获得最终成像数据ｆ↓［ｏｕｔ２］（ｍ，ｎ）；本发明专利技术的显著效果是：能克服相干噪声以及透镜的像差、色差和光学器件制造工艺、光学系统定位误差等因素的影响，减少光学成像系统的误差，同时具有快速、并行且互联密度高的优点，节省图像处理的时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种光学成像
，具体地说，是一种。
技术介绍
目前，在信息光学中，利用光学器件如傅立叶透镜、光栅、全息干板等直接实现光学图像的傅立叶变换、图像滤波、图像相关运算等，这一技术已逐步开始应用于图像模式识别、空间滤波、噪声抵消等。如图3所示光学成像系统由氦氖激光器、扩束镜、针孔、准直透镜、第一傅立叶透镜、第二傅立叶透镜和第一光电转换器组成，氦氖激光器生成的光束经所述扩束镜处理后将光束发送给针孔，该针孔将光束扩散到所述准直透镜后，得到相干性较好的平行光束，光束照射原始的输入图像，并将所述输入图像的光信息透射到所述第一傅立叶透镜上，在第一傅立叶透镜的谱面上聚焦后，再透射到所述第二傅立叶透镜上，经第二傅立叶透镜将图像信息由所述第一光电转换器采集，该第一光电转换器连接有计算机，计算机利用第一光电转换器采集的图像信息获得输出光学图像相对应的成像数据fout1(m，n)。可以用计算机计算出它与原始输入图像相比的均方误差值MSE是MSE=Σ0≤m≤MΣ0≤n≤N(fin(m,n)-fout1(m,n))2M×N;]]>其峰峰信噪比值PSNR值是 PSNR=10log10255*255MSE.]]>其中fin(m，n)为输入图像的像素点的值，fout1(m，n)为输出图像的像素点的值；m和n分别为图像的空间位置坐标值，M和N是数字图像的尺寸，255为常用的8bit灰度图像的最大灰度值。如4f光学系统的输出图像峰峰信噪比值PSNR只有17-20dB左右。其缺点是由于相干噪声以及透镜的像差、色差和光学器件制造工艺、光学系统定位误差等因素的影响，导致传统光学成像系统的误差很大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，能克服相干噪声以及透镜的像差、色差和光学器件制造工艺、光学系统定位误差等因素的影响，减少光学成像系统的误差。为达到上述目的，本专利技术所述的一种提高光学成像质量的装置，包括光学成像系统，该光学成像系统由光源、光学成像设备和第一光电转换器组成，其中光学成像设备从光源获取输入光学图像的信息，并将该输入光学图像的信息透射到所述第一光电转换器上，由该第一光电转换器采集，将采集到的输出光学图像信息转换为成像数据fout1(m，n)后，再传送给计算机；其关键在于还包括差值采集系统，所述差值采集系统由第一分光器、第二分光器、光学减法器和第二光电转换器组成，其中第一分光器在所述光学成像设备的前端获取输入光学图像的信息，并透射到所述光学减法器上；第二分光器在所述光学成像设备的后端获取所述输出光学图像信息，并反射到所述光学减法器上，所述光学减法器对两组图像信息进行相减得到差值图像，该差值图像被所述第二光电转换器采集，该第二光电转换器将差值图像的信息转换为差值数据e(m，n)后，再传送给所述计算机；所述计算机获得最终成像数据fout2(m，n) fout2(m，n)＝fout1(m，n)-e(m，n)。所述光源由氦氖激光器、扩束镜、针孔、准直透镜组成，其中氦氖激光器生成的光束经所述扩束镜后透射到针孔，并由该针孔将光束扩散到所述准直透镜后，得到相干性较好的平行光束，光束照射所述输入光学图像给所述光学成像设备；所述光学成像设备由第一傅立叶透镜和第二傅立叶透镜组成，所述输入光学图像的信息经过所述第一傅立叶透镜后，在第一傅立叶透镜的谱面处得到频谱，再继续透射到所述第二傅立叶透镜，经第二傅立叶透镜将所述输出光学图像的信息照射到所述第一光电转换器；所述光学减法器由第一反光镜、第一成像透镜、第一液晶光阀、偏振分光棱镜、第二液晶光阀、第三傅立叶透镜、光栅和第四傅立叶透镜组成，其中所述第一反光镜接收到所述第一分光器反射出的所述输入光学图像信息后，反射到所述第一成像透镜上，再透射过第一成像透镜，成像到所述第一液晶光阀，再由所述偏振分光棱镜读出；所述第二分光器反射出的所述输出光学图像信息反射到所述第二液晶光阀后，再由所述偏振分光棱镜读出；所述偏振分光棱镜同时将两组图像信息照射到所述第三傅立叶透镜，由第三傅立叶透镜聚焦到所述光栅上，并被光栅调制后，透射到所述第四傅立叶透镜上，由所述第四傅立叶透镜透射到所述第二光电转换器上，并得到所述差值采集系统获得的差值数据e(m，n)；所述光学减法器设置有补充光源，该补充光源由第二反光镜、准直透镜、针孔、扩束镜和第二氦氖激光器组成，所述第二氦氖激光器生成光束经所述扩束镜扩束，再由所述针孔照射所述准直透镜上，由准直透镜生成一组平行光被所述第二反光镜反射到所述偏振分光棱镜上，并被偏振分光棱镜分成二路光线分别透射到所述第一液晶光阀和第二液晶光阀上，作为所述差值采集系统的光能输入。光学成像系统为传统公知的典型光学系统，获得输入光学图像的成像数据fout1(m，n)并输出给计算机，光学差值采集系统从典型光学系统光路中截取输入光学图像和典型光学系统的输出光学图像信息，并作为差值采集系统的两组输入图像信息，由偏振分光棱镜处理后，两组输入图像信息再经过第三傅立叶透镜和第四傅立叶透镜，并被光栅调制，由第二光电转换器生成差值数据e(m，n)并输出给计算机。所述第一分光器位于所述输入光学图像和第一傅立叶透镜之间，并将所述输入光学图像的部分光信息反射到所述第一反光镜上，第一反光镜再反射到所述第一成像透镜，第一成像透镜使输入光学图像倒立后，成像到所述第一液晶光阀，被所述偏振分光棱镜读出，作为光学差值采集系统的第一路图像信息输入；所述第二分光器位于所述第二傅立叶透镜和第一光电转换器之间，并将第二傅立叶透镜生成的图像信息反射到所述第二液晶光阀，被所述偏振分光棱镜读出，作为光学差值采集系统的第二路差值图像信息输入；所述第二氦氖激光器生成光束经所述扩束镜扩束，再由所述针孔滤波后照射所述准直透镜上，由准直透镜生成一组平行光被所述第二反光镜反射到所述偏振分光棱镜上，并被偏振分光棱镜分成二路光线分别透射到所述第一液晶光阀和第二液晶光阀上，作为光学差值采集系统的光能输入。所述第二液晶光阀和偏振分光棱镜之间的光路上设置有玻片。玻片可以改变光程。所述光源由氦氖激光器、扩束镜、针孔、准直透镜组成，其中氦氖激光器生成的光束经所述扩束镜后透射到针孔，并由该针孔将光束扩散到所述准直透镜后，得到相干性较好的平行光束，光束照射所述输入光学图像给所述光学成像设备； 所述光学成像设备由第一傅立叶透镜和第二傅立叶透镜组成，所述输入光学图像的信息经过所述第一傅立叶透镜后，在第一傅立叶透镜的谱面处得到频谱，再继续透射到所述第二傅立叶透镜，经第二傅立叶透镜将所述输出光学图像的信息照射到所述第一光电转换器；所述光学减法器由第一反光镜、第一成像透镜、第二成像透镜、分光镜、第三傅立叶透镜、光栅和第四傅立叶透镜组成，其中其中所述第一反光镜接收到所述第一分光器反射出的所述输入光学图像信息后，反射到所述第一成像透镜上，并透过第一成像透镜和第二成像透镜，再透过所述分光镜；所述第二分光器反射出的所述输出光学图像信息照射到所述分光镜上，所述分光镜同时将两组图像信息照射到所述第三傅立叶透镜，由第三傅立叶透镜聚焦到所述光栅上，并被光栅调制后，透射到所述第四傅立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高光学成像质量的装置，包括光学成像系统，该光学成像系统由光源、光学成像设备（３０）和第一光电转换器（１１）组成，其中光学成像设备（３０）从光源获取输入光学图像（５）的信息，并将该输入光学图像（５）的信息透射到所述第一光电转换器（１１）上，由该第一光电转换器（１１）采集，将采集到的输出光学图像信息转换为成像数据ｆ↓［ｏｕｔ１］（ｍ，ｎ）后，再传送给计算机（３１）；其特征在于：还包括差值采集系统，所述差值采集系统由第一分光器（６）、第二分光器（１０）、光学减法器和第二光电转换器（２１）组成，其中第一分光器（６）在所述光学成像设备（３０）的前端获取输入光学图像（５）的信息，并透射到所述光学减法器上；第二分光器（１０）在所述光学成像设备（３０）的后端获取所述输出光学图像信息，并反射到所述光学减法器上，所述光学减法器对两组图像信息进行相减得到差值图像，该差值图像被所述第二光电转换器（２１）采集，该第二光电转换器（２１）将差值图像的信息转换为差值数据ｅ（ｍ，ｎ）后，再传送给所述计算机（３１）；所述计算机（３１）获得最终成像数据ｆ↓［ｏｕｔ２］（ｍ，ｎ）：ｆ↓［ｏｕｔ２］（ｍ，ｎ）＝ｆ↓［ｏｕｔ１］（ｍ，ｎ）－ｅ（ｍ，ｎ）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田逢春，刘伟，陈建军，徐鑫，刘云宏，唐光菊，李立，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]