在一个成像系统中,视角和焦距的关系是什么?视角和空间分辨率的关系是什么?

在一个成像系统中,视角和焦距的关系是什么?视角和空间分辨率的关系是什么?

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在对红外光学系统进行评估测试时需要选择合适空间频率的靶标进行成像测试,标准光学靶标是进行评价电视成像系统性能的关键器件,利用不同空间频率的测试靶标获取目标背景的模拟图案是进行作用距离客观判别实验的基础,光学靶标的选取也是实验结果准确性的主要影响因素之一。空间视觉上所进行的分辨率的研究大多都是以二维傅里叶分析为基础,在此基础上可将视觉模型视为多个单波组成,每个单波有其特有的空间频率。所以一般测试时选用正弦光栅作为标靶图案。但在实际制作过程中,正弦变化的周期条纹工艺复杂,制作较为困难,故而常用制作简单并具有跟正弦靶相似功能的条形靶来取代正弦靶。

靶标相关技术要求如下:评估系统焦距:EFL靶宽:t(mm)靶标周期频率:F=1/T=1/2t (cy/mm)角宽:tanα=T/EFL=2t/EFL,当角度很小时tanα≈α角周期:α=2t*1000/EFL(mRad)空间频率常被定义为单位观测角度内的条纹线周期数,其中,定义的空间周期为相邻黑杆与白杆间的中心距离(mm)。常用下式进行空间频率的计算,式中,Frequency为靶标空间频率,单位为(cy/mRad),EFL为评估系统焦距,t为条靶的宽度。空间频率:Frequency=1/α=EFL/(2t*1000) (cy/mRad)成像截止频率计算:瞬时视场:IFOV(mRad)=像素直径a(um)/焦距f(mm)

采样频率:f(sampling)=1/IFOV (cy/mRad)根据奈奎斯特采样定理:信号频率为采样频率的一半,由此计算出成像截止频率:f(cutoff)=1/(2*IFOV)=f/(2*a) (cy/mRad)举例640×512,12μm的探测器,其瞬时视场在50mm焦距是12/50=0.24mrad截止频率f(cutoff)=1/2*IFOV=f/(2*a)=50/(2*12)=2.083cy/mRad则测试时需要选择空间频率接近2.083cy/mRad的四杆靶。在进行成像系统作用距离测评过程中,结合红外探测理论和实际情况,采用不同空间频率下长宽比为7:1的四杆靶作为测试靶标。针对目标靶,采用中间条靶透光,周围部分不透光的正四杆靶用以产生目标像;针对背景靶,采用中间条靶不透光,周围部分透光的负四杆靶用以产生背景像。下图给出了不同空间频率四杆靶的图案以及实验中采用的正负四杆靶,其中白色透光区域的均匀性可达97%以上。