[发明专利]一种基于波前编码的钝化共形光学系统像差的方法

说明书

本发明公开了一种基于波前编码的钝化共形像差的方法，所述方法步骤如下：在共形光学系统的光阑处加入奇对称相位掩模板，对光学系统的波前进行调制，在探测器上形成编码图像，通过数字滤波手段对编码图像进行图像解码处理，得到最终的清晰图像。波前编码技术的引入可以在保证共形光学系统的光通量和成像分辨率的情况下，实现更大的焦深的目的，同时还可以抑制了像散、球差、色差以及由安装误差和温度变化引起的离焦带来的像差。本发明操作简单，可以在不增加共形光学系统复杂度的情况下钝化像差、提高像质，从而提高导引头的捕获性能和跟踪精度。

技术领域

本发明涉及一种利用计算光学的方法来校正共形光学系统像差的方法，尤其涉及一种利用波前编码成像技术来校正共形光学系统像差的方法。

背景技术

共形整流罩具有优异的气动外形，虽然可以改善导弹的气动性能，但是是以牺牲光学导引头成像质量为代价的。像质的好坏直接关系到导引头的捕获性能与跟踪精度。由于共形整流罩在不同的目标视场下，系统失去旋转对称性，从而引入了大量的随着目标视场变化的动态像差，必须引入像差补偿机构改善像质，光学像差的校正问题亟待解决。

而传统的校正共形光学系统像差的方法又有着各自的局限性：固定像差校正器对于大口径、大视场的共形光学系统像差校正效果不理想；动态像差校正器引入了附加的机械和电子元件，致使导引头重量增加、体积增大、系统结构复杂、工作稳定性下降。

发明内容

本发明针对现有的校正共形光学系统像差方法的不足，提供了一种基于波前编码的钝化共形光学系统像差的方法，引入像差补偿机构钝化共形光学系统动态像差，改善像质，从而提高导引头的捕获性能和跟踪精度。波前编码光学系统原理图及MTF比较如图1所示。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于波前编码的钝化共形像差的方法，包括如下步骤：

在共形光学系统的光阑处加入奇对称相位掩模板，对光学系统的波前进行调制，在探测器上形成编码图像，通过数字滤波手段对编码图像进行图像解码处理，得到最终的清晰图像。

本发明在共形光学系统的光阑处加入奇对称相位掩模板，对光学系统的波前进行调制，使得各个视场的成像质量趋于一致，其光学传递函数(OTF)或者点扩散函数(PSF)基本保持不变，从而在探测器上形成差异极小的模糊的中间成像，并且这些中间图像可以通过数字滤波的手段复原成清晰的最终成像(解码过程包括逆滤波、维纳滤波等技术，不影响本发明的最终结果)。

本发明具有如下优点：

1、波前编码(WFC)技术的引入可以在保证共形光学系统的光通量和成像分辨率的情况下，实现更大的焦深的目的，同时还可以抑制了像散、球差、色差以及由安装误差和温度变化引起的离焦带来的像差。

2、在共形光学系统加入相位掩模板后，光学成像部分的点扩散函数(PSF)增大，使得能量分布较为分散，用CCD接受中间图像时不易发生饱和现象，有利于测量。

3、操作简单(仅仅是在光学系统光阑处放置一个纯相位掩模板)，可以在不增加共形光学系统复杂度的情况下钝化像差、提高像质，从而提高导引头的捕获性能和跟踪精度。

附图说明

图1为波前编码光学系统原理图及MTF比较，(a)成像过程，(b)MTF比较；

图2为共形光学系统结构图(视角：左0°右30°)；

图3为共形光学系统MTF(视角：左0°右30°)；

图4为共形光学系统PSF(视角：左0°右30°)；

图5为加入CPM后的共形光学系统MTF(视角：左0°右30°)；

图6为加入CPM后的共形光学系统PSF(视角：左0°右30°)。