24、光学成像与图像融合技术：深度聚焦与多光谱图像锐化的创新方法

光学成像与图像融合技术：深度聚焦与多光谱图像锐化的创新方法

1. 光学系统景深扩展的创新方法

1.1 传统方法与新型全息生成复掩模（HGCM）

在光学成像中，景深（DOF）的扩展是一个关键问题。传统的使用带光阑的透镜方法在保持横向分辨率和聚焦区域能量方面存在不足。为解决这一问题，提出了全息生成复掩模（HGCM）的方法。

HGCM的设计过程如下：
1. 确定目标归一化振幅 ：在光轴上选择n个均匀分布在所需DOF区域内的点，坐标为$z_i$（$i \in [1, n]$），并将每个点的期望归一化振幅设为$D_i$。为了在DOF区域内获得低变化，通常先将$D_i$设为1。
2. 计算复振幅 ：将这些点视为基本辐射点源，每个点源发射振幅为$A_i$的波。点源在光瞳平面产生的复振幅为：
- $T_i(\rho) = \frac{A_i}{z_i} \exp \left(-j k \frac{\rho^2}{2 z_i}\right)$，这可看作焦距为$z_i$的透镜的复透射率。
- 平面波照射下，该透镜沿光轴产生的振幅分布为：
- $A_z(z, A_i, z_i) = A_i \cdot A_{pt}(z, z_i) \cdot \exp \left(j \phi_{pt}(z, z_i)\right)$
- 其中，$A_{pt}(z, z_i) = 2 \frac{\sin \left(k R^2 / 4 \left(\frac{1}{z} - \frac{1}{z_i}\right)\right)}{k(z_i - z)}$
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