基于信息熵的光学成像系统分析

郭帅 付东翔

摘 要：根据光学成像系统输出的图像难以全面、准确判定像质好坏的缺陷，针对该问题提出一种新的评价方法。引入信息熵分析光学成像系统在不同像散下的信息传递能力，根据成像信息熵反应系统传递的信息量，评价光学系统性能。数值计算结果表明，信源通过系统后，在像散增加的情况下信息熵逐渐变化，其变化趋势与传统光学传递函数评价光学系统像质方法的结果一致，证明该方法有效且有一定的优越性。

关键词：信息熵;光学传递函数;光学系统;像散;成像质量

DOI：10. 11907/rjdk. 181497

中图分类号：TP303文献标识码：A文章编号：1672-7800（2019）001-0048-03

Abstract： A new evaluation method is proposed for the difficulty of comprehensively and accurately determining the image quality according to the image output by the optical imaging system.In this paper， information entropy is introduced to analyze the information transmission ability of optical imaging system under different astigmatic information， and the information entropy of the imaging system is used to evaluate the information of the system， and the performance of the optical system. The numerical results show that the information entropy changes gradually as the astigmatism increases after the source passes through the system. The change trend is consistent with the result of the traditional optical transfer function evaluation of the optical system image quality method， which shows the effectiveness and advantages of the method.

0 引言

光学成像系统是一种最基本的光学信息处理系统，用于传递二维光学图像信息，当信源携带输入信息从光学成像系统传播到像面时，输出的图像信息质量取决于光学系统传递特性。通常评价光学系统成像质量的方法有星点法、分辨率法及光学传递函数法等。星点法指检验点光源经过光学系统后产生像斑，由于像差等导致像斑不规则，很难对像斑定量计算和测量，易把主观判断带入检验结果中;分辨率法虽能定量评价，但并不能对可分辨范围内的成像质量给予全面评价[1];光学传递函数评价方法[2]通过研究系统空间频率传递特性，考察光学系统传递过程中的变化，可以综合分析评价系统成像质量，但因计算空间频率较复杂等因素，仍有不足。为在实际工作中能根据光学成像系统输出的图像直接判定光学系统输出的信息量，使分析更加方便，本文提出一种新的评价方法，利用系统成像信息熵分析光学系统在不同像散下的信息传递能力，以此评价光学系统性能。……