2)光学系统
A. 光学系统对成像的影响
光学系统可以理解为一个光学镜片或者一组光学镜片构成。由于大气衰减的影响,并非
场景采样点的辐照度能够完全到达光学系统入瞳表面,并且不同的镜头具有不同的焦距、
透射率( ./-..-0-1)、通光量(由光圈定义)等属性,调整这些属性,也会改变辐射
到传感器表面的光子能量分布,进而产生不同的图像。对光学系统建模,能够根据镜头的
属性计算出实际抵达传感器表面的辐照度(- !- ))值,以及传感器表面光能量的分布。
因此,光学系统对成像的影响可概括为两部分:
①改变光路传播
②产生能量衰减
B. 光学现象
① 像差
由于实际镜头由具有一定厚度的透镜构成,并且镜头中的孔径光阑具有一定的面积和形
状,能够对通过光学系统的光束起限制作用,这导致光路在镜头中无法按照理想情况进行
传播,其最直接改变光路传播而导致的现象可归结为像差。我们把光学系统的实际成像与
理想成像的差别,统称为像差。像差是光学镜头的固有特性,无可避免。像差可分两类:
第一,色像差。简称色差,是由于透镜材料的折射率是波长的函数,可见光的波长范围
大约 /$/,不同波长的光颜色各不相同,其通过透镜时折射率也各不相同,因此
在成像会形成色斑或晕环,使像模糊不清,也会产生彩色边缘,这些现象都称为色差。
第二,单色像差。单色像差是指即使在高度单色光时也会产生的像差。对于单色像差,
德国的赛德尔在 2 年提出“赛德尔五像差”可以概括,其中包括球差,彗差,场曲,像散,
畸变。按产生的效果,五像差可以分成使图像模糊和使图像变形两类。使图像模糊类中包
括球面像差、彗形像差和像散,而后一类有像场弯曲和畸变。
② 景深
对于不在对焦点上的物点,在存在像差模糊的同时,其在 面出也无法聚焦成一点,
会形成一个弥散圆,这是景深产生的原因。
③ 暗角
各个角度入射光所对应的积分立体角有所不同,入射角较大的光积分立体角比较小,
这是暗角产生的原因。
④ 衍射
衍射斑是光线衍射造成的圆形光斑,造成的结果是图像模糊。
3)CCD
以上所提及的量全部都是连续的,但是 是由离散的像元组成,在每个像元面积上在
曝光时间内对辐照度做双重积分,就会得到该 像元接收到的能量,当然同样有能量谱
密度的信息。这部分能量首先照到 * 1 滤波器上,之后照到 像元上,然后 像元
上会产生噪声和高光溢出,经过信号放大和离散采样,生成 # 图像,也就是我们所说的
源图像。