复杂离轴光学畸变计算校正研究

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光学畸变在许多应用中都会产生负面效应,一直以来都困扰着设计人员,因此寻找一种通用的畸变校正方法有着重要的意义。本文提出了一种基于几何变换模型的计算光学畸变校正方法,旨在统一成像光学系统的畸变校正,无论是摄影式成像系统还是投影式成像系统都能适用。该方法强调畸变的本质仅仅为几何失真,通过引入标准图形的方式来获取光学系统的真实畸变,利用提供的两种基于几何变换模型的算法,可以获得摄影式成像系统的畸变校正图像,也可以获得投影式光学系统的预畸变图像。预畸变原理是源图像经过预先的几何失真来抵消投影系统固有的失真,从而达到校正目的。  与其他的方法不同,该方法的原理浅显易懂,避免了复杂的数学计算,同时能够保证校正精度。另外,尤其是当涉及到一些复杂精密系统时,它还能消除光学系统加工和装配过程中引入的误差。  用于座舱系统的平视显示器和头盔显示器由于采用了复杂的离轴光学系统,使得显示画面出现严重的畸变从而影响飞行员的观察和判断,造成不必要损失。因此,本文的集合实际需求,将对平视显示器和头盔显示器的复杂光学畸变校正进行校正,详细研究和讨论了光学畸变计算校正的数学原理,设计方案和实施方案,最后为平视显示器和头盔显示器研制了一套畸变测试和校正系统,并开发了配套的用户软件,实现了理想的校正效果。同时,为了证明基于几何变换畸变校正方法的正确性,灵活性和通用性,还对不同应用中的成像系统实施了畸变校正实验,实验结果与理论预期符合,而且达到了亚像素的校正精度。  最后,补充讨论了计算过程和校正结果中存在的一些问题,并给出了解决方案和结果,使得本文提出的这种基于几何变换模型的畸变校正方法成为一种较完备的方法。
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