Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-3-334-341
УДК 535.317
Анализ методов определения центра пятна рассеяния в присутствии аберраций
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Иванова Т.В., Летова Е.Ю., Калинкина О.С., Никифорова Д.В., Стригалев В.Е. Анализ методов определения центра пятна рассеяния в присутствии аберраций // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 3. С. 334–341. doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-3-334-341
Аннотация
Предмет исследования. Рассмотрены методы определения центра пятна рассеяния и их погрешность в зависимости от типа и величины аберраций. Разработан модифицированный метод центра масс, позволяющий увеличить точность при наличии комы. Методы. Для оценки погрешности определения центра пятна рассеяния различными методами смоделированы пятна рассеяния с отдельными видами симметричных и несимметричных аберраций 3-го и 5-го порядков, а также их сочетаний. Проанализирована погрешность определения центра пятна рассеяния методом максимальной интенсивности и методом центра масс. Предложен модифицированный метод центра масс, в котором значения пикселов с большей интенсивностью имеют повышенный вес, что усиливает чувствительность метода. Выполнено сравнение модифицированного метода центра масс с другими методами. Основные результаты. Анализ погрешности методов определения центра пятна рассеяния показал, что метод центра масс дает точное положение центра пятна только в отсутствии комы. Метод максимальной интенсивности также не может быть применим при наличии комы, но и в отсутствии комы дает менее стабильный результат, чем метод центра масс. Модифицированный метод центра масс дает более стабильные и точные результаты при наличии комы, в том числе в сочетании с другими аберрациями. Практическая значимость. Предложенный метод увеличивает точность определения центра для пятен рассеяния с аберрациями, а следовательно, и точность определения функции передачи модуляции по изображению точечного тест-объекта. Точность определения центра пятна рассеяния также увеличивает сходимость метода восстановления фазы по пятну рассеяния методом параметрической оптимизации.
Ключевые слова: пятно рассеяния, аберрации, определение центра, функция передачи модуляции, методы восстановления фазы
Список литературы
Список литературы
1. Krist J.E., Burrows C.J. Phase-retrieval analysis of pre- and post-repair Hubble Space Telescope images // Applied Optics. 1995. V. 34. N 22. P. 4951–4964. doi: 10.1364/AO.34.004951
2. Wesner J., Heil J., Sure T. Reconstructing the pupil function of microscope objectives from the intensity PSF // Proceedings of SPIE. 2002. V. 4767. P. 32–43. doi: 10.1117/12.451320
3. Gladysz S. Adaptive optics point spread function reconstruction directly from target data // Proc. Imaging and Applied Optics. 2016. P. AOT2C.1. doi: 10.1364/AOMS.2016.AOT2C.1
4. Клебанов Я.М., Карсаков А.В., Хонина С.Н., Давыдов А.Н., Поляков К.А. Компенсация аберраций волнового фронта в телескопах космических аппаратов с регулировкой температурного поля телескопа // Компьютерная оптика. 2017. Т. 41. № 1. С. 30–36. doi: 10.18287/0134-2452-2017-41-1-30-36
5. Gerchberg R.W., Saxton W.O. A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures // Optik. 1972. V. 35. N 2. P. 237–246.
6. Kalinkina O., Ivanova T., Kushtyseva J. Wavefront parameters recovering by using point spread function // CEUR Workshop Proceedings. 2020. V. 2744.
7. Иванова Т.В., Калинкина О.С., Куштысева Ю.О., Завгородний Д.С. Анализ влияния расфокусировки на определение параметров волнового фронта телескопа по пятну рассеяния методом параметрической оптимизации // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21. № 1. С. 65–72. doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-1-65-72
8. Сизиков В.С. Спектральный способ оценки функции рассеяния точки в задаче устранения искажений изображений // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 2. С. 36–44.
9. Пальчикова И.Г., Смирнов Е.С. Экспериментальное определение функции рассеяния точки в установках компьютерной цитофотометрии // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. 2014. № 4(25). С. 104–114. doi: 10.17212/1727-2769-2014-4-104-114
10. Liang L., Zhang P., Ding H., Wang G. An improved method of calculating MTF from PSF based on CT phantom images // Proc. 2nd IET International Conference on Biomedical Image and Signal Processing (ICBISP). 2017. doi: 10.1049/cp.2017.0098
11. Ягнятинский Д.А., Ляхов Д.М., Боршевников А.Н., Федосеев В.Н. Алгоритм управления адаптивной оптической системой на основе минимизации радиуса фокального пятна // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 11. С. 949–953. doi: 10.15372/AOO20161108
12. Шилин А.Н., Дементьев С.С. Оптический метод регистрации прогибов линейной опоры для диагностики состояния ЛЭП // Известия вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61. № 6. С. 490–497. doi: 10.17586/0021-3454-2018-61-6-490-497
13. Мишин С.В., Кулакова Н.Н., Тарасишин А.В. Адаптация алгоритма поиска координат энергетического центра изображения автоколлимационной точки для работы с цифровым автоколлиматором // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 2. C. 117–124. doi: 10.18698/0236-3933-2016-2-117-124
14. Tolstoba N.D. Gram-Schmidt technique for aberration analysis in telescope mirror testing // Proceedings of SPIE. 1999. V. 3785. P. 140–151. doi: 10.1117/12.367612
15. Tolstoba N. Analysis of Hartmann testing techniques for large-sized optics // Proceedings of SPIE. 2001. V. 4451. P. 406–413. doi: 10.1117/12.453650
16. Дрыгин Д.А., Острун А.Б. Разработка алгоритма расчета концентрации энергии инфракрасных оптических систем с учетом влияния эффекта перетекания зарядов на матричном фотоприемном устройстве // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 9. С. 3–11. doi: 10.17586/1023-5086-2020-87-09-03-11
17. Гудмен Дж. Введение в Фурье-оптику. М.: Мир, 1970. 364 с.
18. Bezdidko S.N. Theory of orthogonal aberrations and its use in lens design // Optical Review. 2014. V. 21. N 5. Р. 632–638. doi: 10.1007/s10043-014-0101-2