评价像质的方法主要有瑞利(Reyleigh)判断法、中心点亮度法、分辨率法、点列图法和光学传递函数(OTF)法等5种。瑞利判断便于实际应用,但它有不够严密之处,只适用于小像差光学系统;中心点亮度法概念明确,但计算复杂,它也只适用于小像差光学系统;分辨率法十分便于使用,但由于受到照明条件、观察者等各种因素的影响,结果不够客观,而且它只适用于大像差系统;点列图法需要进行大量的光线光路计算;光学传递函数法是最客观、最全面的像质评价方法,既反映了衍射对系统的影响也反映了像差对系统的影响,既适用于大像差光学系统的评价也适用于小像差光学系统的评价。

基于对汉字使用频率及其空间频谱的分析,设计了一种数码相机像质评测用的汉字靶板。通过对37台不同型号数码相机的空间频率响应（SFR）、主观质量因子（SQF）及汉字靶板测试结果的统计分析,获得了最小可识别汉字磅值分别与SFR、SQF之间的经验公式。另抽取10台数码相机验证,结果显示调制传递函数测试法获得的SFR、SQF值均落在汉字靶板测试法获得SFR、SQF的95%的置信区间内。这种汉字靶板测试法类似于判读视力表的方式,简化了测试设备,操作方法也简单。

介绍了以CCD探测器为图像载体的CCD相机整机系统的综合像质评价方法。通过成像理论建模,分别对光学系统、CCD器件及相机整机系统进行调制传递函数分析。利用CCD器件的“离散采样”特性不满足线性空间不变性的条件,确定调制传递函数的使用限制条件。给出了CCD相机整机系统的调制传递函数测试方案和测试条件,完成了实验室整系统“调制传递函数”的检测试验,并对检测结果进行分析与评价,实现了CCD相机整机系统的像质评价。

分析航天相机成像的物理过程及光学系统的基本要求,提出成像质量的评价标准。

从影响摄影物镜MTF测量的各种因素出发,分别以光源颜色、F数、视场角、方位角、以及光强为参数,测量出了不同参数下的MTF值,并绘出了相应的变化曲线。通过分析这些曲线的变化,不仅可以看出MTF随这些参数的变化规律,而且能够形象地得知各参数对MTF变化快慢的影响程度。

为了提高变焦系统的性能,使其拥有良好的像质,简化系统结构,方便机械加工、装调,在小变倍比变焦距光学系统设计过程中引入了非球面设计。利用光学设计软件ZEMAX对系统在长、中、短3个焦距位置进行优化设计,由此得到了一焦距15.6196～23.4084mm,视场±10.29°～±7°的变焦系统,系统由4组6片透镜组成,其中包括1个非球面。该系统具有结构简单紧凑、成像质量较好等特点。

开发了基于针孔像分析法的视频光学传递函数测试装置.测试装置采用CCD为像接收器件,通过针孔像分析,一次获得光学系统的二维传递函数.根据频谱分析理论,结合物频谱校正和空间频率对应等因素,研究了测试组件,包括针孔直径、准直物镜焦距、CCD像元尺寸和显微物镜放大倍数等参数设置对空间频率对应及测试精度的影响;采用胖零设置和多幅图像平均法降低噪音影响,根据各组件自身的传递函数修正其对测试精度的影响.50mm标准透镜的比对实验结果表明,采用本装置和本文建立的数据处理、误差校正方法,调制传递函数测试精度为±3%.

在最小可分辨对比度MRC测试中,提出了一种实现测试靶标可调对比度的新方法.这种方法是将测试靶标放在两个重叠积分球中间,在两个积分球紧邻靶面处各开有一圆形孔,用以照明测试靶标的正反两面.在每个积分球入口处安放衰减片,转动衰减片可以控制进入积分球的光通量,从而改变了测试靶标正反两面的亮度,实现了测试靶标对比度的可调.基于此方法研制了靶标发生器,可用于快速检测可见光成像系统的MRC.测试实验结果表明,该发生器亮度可在0.3～200cd/m2范围内重复调节,测量亮度误差在±0.3cd/m2以内.

为了能够全面评价掠入射光学系统的成像质量，基于像差理论和傅里叶光学原理，使用Matlab编程语言编写了针对掠入射系统的像质评价程序，并利用此程序结合ZEMAX软件对用于太阳观测的WolterI型和双曲面-双曲N（H—H）型掠入射系统的成像质量做了详细的分析。结果表明，该像质评价程序能够计算不同口径和焦距的掠入射系统在不同视场，不同工作坡长时的点扩散函数、能量集中度、线扩散函数和调制传递函数，对掠入射系统的设计和优化具有指导作用。