提出一种能高准确度测试光电成像系统调制传递函数的改进的倾斜刃边法.利用一种自动确定高低阈值的改进Canny算子提取边缘位置点, 对提取到的边缘位置点进行线性拟合求得刃边倾角, 在利用费米函数拟合边缘扩散函数的过程中, 提出一种邻域平均值和设定误差容限的多重去噪改进方法.通过仿真与物理实验证明了本文方法的有效性, 并分析了刃边倾角、噪声变化对本文方法与传统方法MTF测试准确度的影响.实验结果表明: 本文方法的调制传递函数测试准确度达到0.004 9, 重复准确度达到0.003 1, 皆优于传统方法; 说明其具有较高的测试准确度和良好的测试重复性, 并且具有较强的抗噪性, 基本不受刃边倾角变化的影响.

提出了一种在倾斜刃边法的基础上进行部分改进的方法。该方法由Canny算子检测采集到的图像中的刃边分割位置, 结合刃边图像直方图呈双峰性的特点, 利用类间方差最大化阈值分割算法(Otsu)计算对Canny算子性能具有决定意义的高阈值。以刃边区域中每行的质心为ESF中心位置, 以0.1亚像素间距对Canny检测下每一行的分割位置及其刃边邻域像素进行离散采样, 将获得的二维刃边信息数据沿着刃边方向整体投影成一维数据, 得到提高采样率下平均处理的ESF。增加了测量结果的信噪比, 运用该方法进行了实验室CCD相机整机系统的调制传递函数测试, 对实验中影响MTF测试精度的因素进行了分析。实验测得在奈奎斯特频率处与理论值误差在5%以内。

调制传递函数(MTF)是评价光学成像系统信息传递频率特性的一个关键指标，倾斜刃边法是测量MTF的主要方法之一。为了解决传统倾斜刃边法对噪声图像边缘角度估计的不准确性，提出了一种基于正态分布拟合和中值点查寻的MTF 测量新算法。通过正态分布函数模拟一幅与实际图像误差最小的模拟图像，利用中值点查寻法对模拟图像处理，求得最佳刃边角度，利用该角度求出实际图像的边缘扩散曲线，再通过费米函数拟合获得边缘扩散函数(ESF)。由实验结果可以看出，在图像噪声较大的情况下，对倾斜刃边角度估计的准确度得到了明显提升，进而也提高了MTF的测量精度。

提出了一种基于点扩散函数(PSF)精确测量尺寸很小或者距离很远的一类小目标的红外辐射特性的方法。该方法在已知目标几何形状的前提下, 采用倾斜刃边法测得光学系统的点扩散函数;对目标成像和探测器焦平面阵列采样过程进行建模, 得到目标在探测器上成像的模拟图像;通过对红外系统捕获的模拟图像与真实图像进行匹配获得最优化估计的目标亮度、尺寸以及中心位置。最后, 通过实验对该方法进行了验证。结果显示: 圆形目标温度为70℃, 理想几何成像直径大于4个像元时, 测得的辐射亮度最大误差为2.35%;目标尺寸(面积)最大误差为1.89%。该方法可用于获取目标和背景辐射特性, 测试红外成像系统性能, 完成图像复原和小目标定位等。

由于航空相机拍照时存在像移，会导致成像质量下降，因此在航空相机中必须有像移补偿机构。目前一般采用主观判据，即通过人眼判别是否存在像移以及像移量的大小，来评价像移补偿系统的性能是否达到设计要求。主观判据受人的主观性影响较大，而且只能定性评价。为了建立航空相机成像质量与像移补偿系统其他指标之间的直接关系，提出使用倾斜刃边法测量航空相机像移的调制传递函数(MTF)。设计了相应的实验，实验中通过转台的转动模拟航空相机的扫描像移，分别通过倾斜刃边法测量像移的MTF和通过理论模型计算像移的MTF。实验结果表明，在空间频率为0.10 cycle/pixel时，转台以3、5、8°/s转动时，两种方法得到的MTF之间的误差百分比分别为0.77%、1.15%、4.91%，进而证明了该方法的有效性。

卡塞格林光学遥感系统相当于一个望远系统和环形光阑的组合，无穷远物的夫琅禾费衍射谱是圆孔衍射和圆屏衍射共同作用的结果。由于系统次镜中心遮拦的影响，损失了一部分衍射谱，造成了系统调制传递函数（MTF）在中频段的下降，影响了成像质量。设计了一个2 m焦距的改进型卡塞格林光学系统。为了弥补系统成像质量的损失，运用调制传递函数补偿（MTFC）技术，通过倾斜刃边法提取卡塞格林系统所拍摄图像的点扩展函数（PSF），对退化图像进行复原，并利用多种客观图像质量评价函数对复原效果进行了评价。实验结果表明，该方法对于卡塞格林系统成像质量的提高具有良好效果。

调制传递函数(MTF)是描述光学成像系统信息传递频率特性的一个关键指标。在成像系统满足线性和空间不变性的条件下，对于含有点、狭缝和边缘等不同特征的图像，可以使用相应的方法计算得到成像系统的MTF。采用了倾斜刃边法来计算得到成像系统的MTF，分析了成像器件和算法步骤对计算结果产生的影响，进行了相应的校正，提高了计算结果的准确性。运用MTF补偿(MTFC)技术，分别使用了镜头MTF的设计值、测量值和计算值对实际拍摄得到的图像进行了复原。通过对以上3种复原图进行对比，实验结果证明了MTF计算值的可靠性和用于降质图像复原时的有效性。