光学传递函数的测量和评价
光学传递函数测量仪原理
光学传递函数测量仪原理光学传递函数测量仪是一种用于评估光学系统性能的仪器。
它通过测量光学系统中的传递函数来分析系统的成像质量。
光学传递函数是描述光学系统传递性能的数学函数，它可以用来计算系统对输入光信号的响应。
光学传递函数测量仪通常由一个光源、一个透镜和一个光敏探测器组成。
光源发出一束光线，经过透镜后形成一个像。
光敏探测器会收集到透过光学系统的光信号，并将其转换为电信号。
测量仪会记录下输入和输出信号之间的关系，进而计算出光学传递函数。
在测量过程中，光源的特性对测量结果有着重要的影响。
光源应尽量稳定且光强均匀，以确保测量的准确性。
透镜的选择也非常重要，应根据所需的测量精度和波长范围来选择合适的透镜。
测量仪的核心是光敏探测器。
常见的光敏探测器有光电二极管和光电倍增管。
光电二极管是一种能将光信号转化为电信号的半导体器件，它的输出电流与输入光强成正比。
光电倍增管则是一种能够将光信号放大的器件，它通过光电效应将光子转化为电子，并经过倍增过程放大电信号。
在进行测量时，测量仪会将输入信号和输出信号进行频谱分析。
通过测量不同频率下的输入输出信号之间的相位差和幅度差，可以计算出光学传递函数。
光学传递函数通常用复数表示，其中包括幅度传递函数和相位传递函数。
幅度传递函数描述了系统对不同频率的光强的衰减情况，而相位传递函数描述了系统对不同频率的光信号的相位延迟情况。
光学传递函数测量仪广泛应用于光学系统的研究和开发。
通过测量光学系统的传递函数，可以评估系统的成像质量和分辨率。
同时，光学传递函数测量仪还可以用于光学系统的校准和调试，以提高系统的性能。
总结一下，光学传递函数测量仪是一种用于评估光学系统性能的仪器。
它通过测量光学系统的传递函数来分析系统的成像质量。
光学传递函数是描述光学系统传递性能的数学函数，它可以计算系统对输入光信号的响应。
测量仪通常由光源、透镜和光敏探测器组成，通过测量不同频率下的输入输出信号之间的相位差和幅度差来计算传递函数。
光学系统调制传递函数MTF测试方法
光学系统调制传递函数MTF测试方法MTF（Modulation Transfer Function）是一种测量光学系统性能的重要方法。
MTF描述了光学系统在传递信号时如何保持空间频率的细节。
通过测量MTF，我们可以了解光学系统对不同频率的图像细节的保持程度，从而评估其分辨力和图像质量，为光学系统的设计和优化提供有价值的指导。
光学系统的MTF可以通过以下几种方法进行测试：1. 黑白条纹法（Knife-edge method）：这是一种最常用、最简单的MTF测试方法。
它通过在光学系统的成像平面上投射一组黑白条纹，然后使用一个细微的刀片移动在图像平面上，测量从刀片通过时图像的对比度变化。
根据对比度的变化，可以计算得到系统在不同空间频率上的MTF。
2. 周期矩激光干涉法（Phase-shifting interferometry）：这是一种基于干涉原理的MTF测试方法。
它使用一个周期性的光源和一个位相变换器（例如空间光调制器），通过在特定位置引入相位差，使干涉图样中出现明暗条纹。
通过分析这些条纹的强度变化，可以得到光学系统的MTF。
3. 横向极限法（Slanted-edge method）：这种方法使用一个斜线或倾斜边缘来评估系统的MTF。
首先在光学系统的成像平面上放置具有已知倾斜角度的边缘，并采集成像结果。
然后，通过分析相邻像素之间的亮度变化，可以计算得到MTF。
这种方法相对于其他方法更容易实施，因为它不需要周期性结构。
4. 直接测量法（Direct measurement method）：这种方法是通过测量在系统的输入和输出之间传递的信号幅度来计算MTF。
首先，利用一组测试信号源输入系统，并记录输入和输出信号的能量。
然后，通过计算输入和输出信号的功率谱密度比，可以得到系统的MTF。
这个方法需要高精度的测量设备和复杂的信号分析技术。
这些方法中的选择取决于光学系统的具体要求和测试条件。
对于一些应用而言，可能需要结合使用多种方法以获得更准确和全面的MTF测试结果。
mtf光学系统成像质量评估方法
MTF（Modulation Transfer Function）是光学系统成像质量评估的重要指标之一，它描述了光学系统对高对比度物体细节信息的成像能力。
在光学系统设计和优化过程中，对其成像质量的评估是至关重要的，而MTF的测量和分析是评估光学系统成像质量的重要方法之一。
本文将介绍MTF光学系统成像质量评估方法。
1. MTF的基本概念MTF是指光学系统在特定空间频率下的成像对比度传递函数，描述了光学系统对不同空间频率下物体细节信息的成像能力。
在实际应用中，MTF通常被表示为对比度相对于空间频率的函数图。
通过分析MTF曲线，可以直观地了解光学系统在不同空间频率下的成像能力，判断其成像质量优劣。
2. MTF的测量方法（1）光栅法光栅法是最常用的MTF测量方法之一，通过将空间周期状物体（如光栅）成像，利用光栅的传递函数与系统MTF进行卷积，得到系统的MTF曲线。
这种方法简单直观，适用于对于大部分光学系统的MTF评估。
（2）差动法差动法是一种通过对比不同空间频率下的目标物体图像和参考图像，得到系统的MTF曲线。
这种方法适用于对成像设备不便携的场合，但需要精确的图像处理技术和系统校准。
（3）干涉法干涉法是通过干涉条纹的形成来测量MTF的一种方法，它能够直接测量相位信息和幅度信息，对系统MTF的测量有很好的灵敏度和分辨率。
但是，干涉法对环境要求较高，且实验操作相对复杂。
3. MTF的分析与评估（1）MTF曲线的解读MTF曲线通常会显示出在低空间频率时，成像对比度随空间频率的增加而逐渐降低，而在高空间频率时，成像对比度急剧下降。
通过分析MTF曲线的特征，可以评估光学系统的成像能力。
（2）MTF的指标评价在评估光学系统的MTF时，需要使用一些指标来描述其成像质量，如MTF50、MTF20等，它们分别表示MTF曲线上50、20的空间频率对应的成像对比度。
这些指标能够量化地描述光学系统的成像能力，为光学系统的设计和优化提供依据。
§9.4 光学传递函数评价成像质量
§9.4 光学传递函数评价成像质量上面介绍的几种光学系统成像质量的评价方法，都是基于把物体看作是发光点的集合，并以一点成像时的能量集中程度来表征光学系统的成像质量的。
利用光学传递函数来评价光学系统的成像质量，是基于把物体看作是由各种频率的谱组成的，也就是把物体的光场分布函数展开成傅里叶级数（物函数为周期函数）或傅里叶积分（物函数为非周期函数）的形式。
若把光学系统看成是线性不变的系统，那么物体经光学系统成像，可视为不降，相位要发生推移，并在某一频率处截止，即对比度为零。
这种对比度的降低和相位推移是随频率不同而不同的，其函数关系我们称之为光学传递函数。
由于光学传递函数既与光学系统的像差有关，又与光学系统的衍射效果有关，故用它来评价光学系统的成像质量，具有客观和可靠的优点，并能同时运用于小像差光学系统和大像差光学系统。
光学传递函数是反映物体不同频率成分的传递能力的。
一般来说，高频部分是反映物体的细节传递情况，中频部分是反映物体的层次传递情况，而低频部分则是反映物体的轮廓传递情况。
而表明各种频率传递情况的则是调制传递函数（MTF），因此下面来简要介绍二统传递后，其传递效果是频率不变，但其对比度下种利用调制传递函数来评价光学系统成像质量的方法。
一、利用MTF曲线来评价成像质量所谓MTF是表示各种不同频率的正弦强度分布函数径光学系统成像后,其对比度(即振幅)的衰减程度。
当某一频率的对比度下降到零时，说明该频率的光强分布已无亮度变化，即该频率被截止。
这是利用光学传递函数来评价光学系统成像质量的主要方法。
设有二个光学系统（Ⅰ和Ⅱ）的设计结果，它们的MTF曲线如图9－3所示，图中的调制传递函数MTF曲线为频率n的函数。
曲线Ⅰ的截止频率较曲线Ⅱ小，但曲线Ⅰ在低频部分的值较曲线Ⅱ大得多。
对这二种光学系统的设计结果，我们不能轻易说哪种设计结果较好，这要根据光学系统的实际使用要求来判断。
若把光学系统作为目视系统来应用，由于人眼的对比度阀值大约为0.03左右，因此MTF曲线下降到0.03时, 曲线Ⅱ的MTF值大于曲线Ⅰ, 如图9－3中的虚线所示，说明光学系统Ⅱ用作目视系统较光学系统Ⅰ有较高的分辨率。
基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术
基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术
随着计算机技术和控制技术的不断发展，几何光学传递函数在滤镜系统、望远镜系统
等几何光学中越来越受到重视。
几何光学传递函数测量是评价几何光学系统质量等级的基
本手段，是对光学系统生产工艺性能评价的关键要素之一。
因此，几何光学传递函数测量
技术的改进和研究受到激励。
基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术是在几何光学测量技术中一种有效的方法，有效地提高测量精度和准确度。
基于背景纹影的几何光学传递函数测试是在室内的条件下
完成的，这是实现精密测量的关键，使用可控光源和合适大小的背景纹影可以调节光束的
聚焦效果。
测量过程分为多个步骤，第一步是测量背景纹影，第二步是调节光束聚焦，第三步是
采用图像测量来测量几何光学传递函数。
首先，测量背景纹影并校准光谱仪，然后，在整
个测量工序中，不断调节光束聚焦，以获得尽可能多的背景纹影信息。
最后，利用图像测
量技术测量能模拟出背景纹影的位置和形状的几何光学传递函数。
此外，基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术也可以用于不同光谱范围的测量，
它可以根据不同波长范围来模拟准确的纹影，以便准确测量和调节光学系统。
总之，基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术既能提高测量精度，又能在不同的
光谱范围内调节光学性能，因此，它已成为评估几何光学系统性能的有效手段。
光学函数传递实验报告总结
光学函数传递实验报告总结引言：光学函数传递是光学系统中重要的性能指标之一，它描述了光学系统在光学轴上各点的输入和输出平面之间的关系。
本次实验旨在通过实验方法测量光学系统的函数传递特性，并通过比较实验结果和理论值，分析光学系统的性能。
实验过程：实验使用了平行板干涉仪和点光源进行实验。
首先，我们将光学系统调整到最佳状态，确保光源尽量集中在平行板干涉仪的光轴上。
然后，在输入平面上放置一个点光源，并在输出平面上观察得到的像。
通过改变输入光源的位置，记录下输出平面上的像的位置。
重复多次实验，得到不同输入光源位置下的像的位置数据。
结果与分析:通过实验记录的数据，我们得到了光学系统的函数传递特性曲线。
我们将实验结果与理论值进行比较，并进行分析。
首先，我们观察到光学系统的函数传递特性曲线呈现出一定的非线性。
这可能是由于光学系统的非理想性导致的。
例如，光学系统中的透镜存在畸变、像差等问题，都会导致函数传递特性的非线性。
其次，我们发现实验结果与理论值存在一定的差异。
这可能是由于实验中存在的误差造成的。
例如，实际操作中对光源的位置控制不够精确，导致输出平面上的像位置有一定的偏移。
另外，光学系统中的光学元件加工精度、安装误差等也会对实验结果产生影响。
此外，我们还发现光学系统的函数传递特性和输入光源的位置有一定的关系。
当输入光源位于光轴附近时，输出平面上的像位置与输入位置呈线性关系；而当输入光源位于光轴远离的位置时，输出平面上的像位置与输入位置的线性关系逐渐变弱。
结论：通过本次实验，我们成功地测量了光学系统的函数传递特性，并通过实验结果与理论值的比较，分析了光学系统的性能。
实验结果表明，在实际应用光学系统时，需要考虑光学系统的非线性和误差对函数传递特性的影响。
为了改善光学系统的性能，在设计和制造过程中需要注意光学元件的加工精度和安装精度，以减小非理想性带来的影响。
同时，本次实验还存在一些改进的空间。
例如，可以使用更精确的测量设备来获取更准确的实验数据；可以增加对其他光学系统参数的测量，以深入分析光学系统的性能；可以尝试调整光学系统的布局和参数，以优化函数传递特性。
光学系统的光学传递函数OTF测定方法理论(实验)研究---终稿
本科毕业设计(论文)光学系统的光学传递函数OT Ｆ测定方法理论（实验)研究学 院_ 物理与光电工程学院__专 业_____ 光信息科学与技术_(光电显示与识别技术方向）年级班别_＿__＿_＿_2010级(２)班__学 号__＿＿＿____３１1００0894５＿__＿__学生姓名＿__＿_______林清贤__＿指导教师＿________＿_雷 亮＿___2014 年 4 月 28 日摘要光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。
但是对于实际的光电成像器件(如CCD器件)，通过解析法建立这一函数的表达式又是非常困难的,因此光学传递函数的实测技术就显得尤为重要。
光学传递函数是一个客观的、准确的、定量的像质评价指标,并且其能够直接方便的测量，因此已经广泛应用于光学设计、加工、检测和信息处理中。
本文主要介绍了光学传递函数的性质及其测量原理分析，并对固有频率目标法和狭缝扫描法进行了实验研究。
我们采用光学显微镜作为待测量光学传递函数的光学系统,通过改变显微镜的放大倍数,比较分析放大倍数对调制传递函数(MTF)测量的影响,并比较两种测量方法的优劣。
实数傅立叶变换是整个实验中需要透彻理解和运用的数学概念,在此基础上理解离散傅立叶级数与MTF定义的理论依据，并由此建立数学模型。
由本文建立的理论模型出发,结合实验所测得的数据，最后得到了基本可靠的实验结果。
本文最终给出两种测量法对应的ｍaｔlaｂ程序、数值测量结果、实验测得的可靠的MTF实验结果撰写毕业论文主要内容。
关键字: 光学传递函数，傅立叶变换，固有频率目标法，狭缝扫描法ＡbstrａctＴｈe oｐtｉcal transfeｒｆｕncｔion is quaｎｔitativｅｌy describe thｅｉmａg ｉng ｐeｒfoｒmance of ｔhe cｏmｐleｔe funcｔiｏn.But for thｅactuａl ｐhｏtoｅl ｅctric ｉmagingｄeviceｓ（such asＣＣD ｄｅvｉce）, ｔｈrough tｈe anａlytic ｍethodｔo ｅstablisｈthe fuｎction oｆeｘprｅssion is ｖery difficult.Thｅｒefore the measｕｒement technique of opticａｌtransferｆunｃtion is paｒｔｉｃularl ｙｉmｐｏrtant.Opticaｌtrａｎsfer ｆuncｔion is ａn obｊｅｃｔｉve, acｃuｒate aｎd ｑuanｔｉｔatｉvｅimａge quality evalｕａtｉoｎiｎdex，aｎｄｉｔcａn dｉrｅctly ａndｃonvenｉenｔmeａsuｒemｅnt，therｅfｏｒｅｈaｓbｅen widelｙapplied oｐtｉcs desｉgn, ｐrｏceｓsiｎg, ｔesting and ｉnformａtｉon pｒoｃｅssing.This ｐａpeｒmａｉｎly inｔｒodｕcｅｓtｈe propertieｓof thｅoｐticａlｔranｓfer funcｔioｎand ｉｔs meａsｕrinｇprinciplｅ, andｔhe iｎhｅreｎt fｒequeｎcｙtarget anｄslｉt ｓcaｎmethod has ｃarｒied on the ｅxperｉmentaｌstudy.We us ｅoptical micrｏscope asｆｏr measｕrｉng optｉcaｌtranｓｆer fｕnctiｏn ｏf opti ｃaｌｓystem，ｔhrouｇh ｃhaｎging the magｎifiｃatioｎoｆthe micｒoscopｅ, coｍｐａrative aｎalyｓｉｓof magｎifiｃaｔion ｏｆmｏdｕlａtｉon transfeｒfunction (ＭTF）meaｓurｅment, thｅｉnflｕｅnce of thｅmｅｒｉts oｆtｈe two ｍｅasuringｍethｏds aｒe cｏmpared.Reａl Fouｒiｅr tranｓform is the need to thｏrｏughly unｄerstand and appｌy iｎthe expeｒimeｎt of ｍatheｍatical coｎcepts, oｎthｅbasｉs of the understａnding ｏｆdiscretｅＦoｕｒieｒsｅrｉes anｄth ｅtheorｅｔical basiｓof tｈe defｉnitｉon of MTＦ,ａｎd thus to ｅsｔaｂｌｉsh mathematiｃal modｅl.Ｓｅt up byｔhis ａrｔicle oｎthｅtheorｙｍodel, cｏmbｉneｄwｉｔh the ｄａｔa measｕｒｅd iｎlaboratｏｒy, ｔhe fundａmental and ｒeｌiａｂlｅexpｅriｍent reｓultｓａre obtaiｎed.Ｆinally，thｅpａｐｅｒpropｏses two ｋiｎds of measurement meｔhod of the corresｐonding ｍatlab proｇram,ｔhｅｒeｓults of nｕmerｉcａl mｅaｓuremｅnt anｄrｅｌiaｂlｅexperimeｎｔal mｅasurｅd MTＦexｐerimｅntal ｒesｕｌts ｏf writiｎｇgraduatｉon thesｉs ｍａin cｏｎteｎt．Keywords：Opｔiｃal tｒａｎsfer fuｎction，Ｆｏuｒieｒtrａnｓｆorm,Nat ｕral fｒequｅｎcy ｍethod; Sｌit scan ｍｅtｈoｄ目录第一章绪论 (1)1.1 光学传递函数简介1ﻩ1．2 光学传递函数的发展1ﻩ1.2.1 光学传递函数的发展历史 (1)1.2.2光学传递函数的发展现状和趋势 (2)1．3光学传递函数的测量意义3ﻩ１.4 本论文的主要内容4ﻩ第二章光学传递函数的基本理论5ﻩ2.1 光学成像系统的一般分析 (5)2.1.１透镜的成像性质5ﻩ２.1．2 光学成像系统的普遍模型 (8)2.1.3 两种类型的物体照明方式9ﻩ2.1.4 阿贝成像理论9ﻩ2．2光学传递函数的概念 ...................................................................................... 1０2.3光学传递函数的计算ﻩ１2２.3．1 以物像频谱为基础的计算ﻩ１22.3.2以点扩散函数为基础的计算 (13)2．3．3 线扩散函数与一维调制传递函数14ﻩ２.4 离散傅里叶级数与MTF定义的理论依据 ........................................................ １5第三章光学传递函数的测量原理分析 . (18)3.1光学传递函数的测量方法综述18ﻩ3.2 实验中的两种测量方法原理分析 (19)３.2.1 固有频率目标法 (19)３.2.2 狭缝扫描法 ................................................................ 错误!未定义书签。
光学函数传递实验报告总结
光学函数传递实验报告总结传递函数是描述光学系统的关键参数，通过测量和分析光学函数传递实验，可以更深入地了解光学系统的性能和特性。
本报告总结了光学函数传递实验的目的、过程和结果，以及对实验结果的分析和讨论。
实验目的：1.了解光学函数传递的概念和原理；2.学习使用光学函数传递实验仪器和设备；3.通过实验，测量和分析光学系统的传递函数；4.分析和讨论实验结果，探讨光学系统的性能和特性。
实验过程：1.实验仪器和设备准备：根据实验要求，准备好光学函数传递实验所需的仪器和设备，如光源、透镜、光束分离器、光电二极管等。
2.实验样品准备：根据实验要求，选择测试样品，如光学元件、光学系统等，并确保其表面清洁和平整。
3.实验设置和测量：将测试样品安装到实验设备中，调整实验参数，如入射角度、光强度等，并开始测量光学函数传递曲线。
4.实验数据采集和处理：通过调整实验参数和测量结果，采集到一系列光学函数传递数据，并进行数据处理和分析，如曲线拟合、峰值和谷值的测量等。
5.实验结果分析：根据实验数据和分析结果，分析和讨论光学系统的传递函数特性，并与理论预测进行比较。
实验结果：根据实验数据和分析结果，得到了光学系统的传递函数特性曲线。
通过分析曲线，可以得出以下结论：1.光学系统的传递函数在特定频率范围内具有峰值和谷值，这些峰值和谷值可以表示光学系统的频率响应特性。
2.峰值和谷值的位置和幅度与光学元件的特性和参数有关，如折射率、材料吸收等。
3.光学函数传递曲线的斜率可以表示光学系统的衰减特性，也可以表示信号传输的带宽限制。
4.光学函数传递曲线的形状和特性可以用于评估光学系统的性能和优化设计。
实验分析和讨论：通过实验结果的分析和讨论，可以得出以下结论和讨论：1.光学函数传递实验是研究光学系统性能和特性的重要手段，可以揭示光学系统的频率响应、衰减特性和带宽限制等。
2.实验结果与理论预测的一致性较好，说明实验方法的可靠性和有效性。
3.光学系统的传递函数特性受到光学元件和光学系统结构的影响，因此在光学系统设计和优化中应考虑这些因素。
光学函数传递实验报告总结
光学函数传递实验报告总结光学函数传递是光学领域中一种常见的研究方法，通过对光的传播和变换进行分析，可以揭示光学系统的特性和行为规律。
本次实验旨在通过光学函数传递的方法，探究光在不同传递过程中的特性和效应。
在实验过程中，我们使用了一系列光学元件和仪器，进行了一系列操作和测量，并得出了一些有意义的结论。
我们搭建了一个简单的光学系统，包括光源、凸透镜、投影屏幕等。
通过调整凸透镜的位置和焦距，我们观察到了光线的折射、聚焦和偏折等现象。
根据光学函数传递的原理，我们可以利用凸透镜的参数和光线的入射角来计算光线的折射角和偏折角，与实际测量值进行比较，验证了光学函数传递的准确性。
接下来，我们进行了一些特殊光学元件的实验，如棱镜和光栅。
通过观察光线在棱镜和光栅上的衍射和干涉现象，我们可以推断出光的波动性和粒子性，并进一步探究光的特性和行为规律。
通过测量光栅的间距和入射角度，我们还可以计算出光的波长和频率，从而得到更详细的光学参数。
我们还进行了一些光学函数传递的应用实验，如光纤传输和光学成像。
通过将光线引导到光纤中并观察输出端的光强分布，我们可以评估光纤的传输性能和损耗情况。
而在光学成像实验中，我们使用了透镜和光电传感器，通过调整透镜的位置和焦距，实现了物体的放大和成像。
通过测量物体和像的距离和大小，我们可以计算出透镜的放大倍数和焦距，从而得到更准确的成像参数。
本次实验通过光学函数传递的方法，揭示了光在不同传递过程中的特性和效应。
通过实验数据的分析和比较，我们验证了光学函数传递的准确性，并得出了一些有意义的结论。
这些实验结果对于深入理解光学系统的工作原理和优化设计具有重要意义，也为光学领域的研究和应用提供了参考和借鉴。
光学函数传递实验是一种非常重要的研究方法，通过对光的传播和变换进行分析，可以揭示光学系统的特性和行为规律。
本次实验通过一系列操作和测量，得出了一些有意义的结论，并验证了光学函数传递的准确性。
这些实验结果对于深入理解光学系统和优化设计具有重要意义，也为光学领域的研究和应用提供了参考和借鉴。
光学传递函数符号
光学传递函数（Optical Transfer Function，OTF）1. 定义光学传递函数（OTF）是用于描述光学系统的一种数学函数。
它是一个复数函数，用于表示光学系统对输入光场的传递特性，即输入光场经过光学系统后的输出光场的幅度和相位变化。
2. 用途光学传递函数在光学系统的设计、分析和评估中起着重要的作用。
它可以提供关于光学系统的分辨率、对比度和成像能力等信息，帮助人们理解和优化光学系统的性能。
具体来说，光学传递函数可以用于以下几个方面：2.1 分辨率评估光学传递函数可以用来评估光学系统的分辨率能力。
通过分析光学传递函数的频率响应，可以确定系统的最小可分辨细节（即最小可分辨周期），从而评估系统的分辨率。
这对于光学显微镜、望远镜等光学成像系统的设计和优化非常重要。
2.2 成像评估光学传递函数可以用来评估光学系统的成像能力。
通过分析光学传递函数的振幅和相位特性，可以获得系统的点扩散函数（Point Spread Function，PSF），从而了解系统对点源的成像效果。
通过分析PSF，可以评估系统的模糊程度、畸变情况以及光学像差等。
2.3 傅里叶光学系统分析光学传递函数在傅里叶光学系统分析中扮演着重要的角色。
傅里叶光学系统是一种将输入光场通过透镜等光学元件进行傅里叶变换的系统。
光学传递函数可以用来描述傅里叶光学系统的传递特性，从而帮助人们理解系统的频率响应和成像效果。
2.4 光学系统设计和优化光学传递函数可以作为光学系统设计和优化的指标。
通过分析光学传递函数，可以确定系统的性能瓶颈、优化参数和改进策略。
例如，在显微镜领域，可以使用光学传递函数来设计和改进显微镜的分辨率、对比度和深度聚焦等性能。
3. 工作方式光学传递函数的计算可以通过以下步骤进行：3.1 系统传递函数的获取首先，需要获取光学系统的传递函数。
传递函数可以通过实验测量、数值模拟或理论分析等方法获得。
传递函数描述了光学系统对输入光场的传递特性，包括幅度和相位的变化。
光学传递函数测量仪原理
光学传递函数测量仪原理光学传递函数测量仪是一种用于测量光学系统性能的仪器。
它通过测量光学传递函数来评估光学系统的分辨能力和传递特性。
光学传递函数是描述光学系统中光传递能力的重要参数，它可以反映光信号在传输过程中的衰减、扩散和畸变情况。
光学传递函数测量仪的基本原理是利用调制传递函数法进行测量。
调制传递函数法是一种基于光学干涉原理的测量方法，通过在被测光学系统中引入调制信号，并在输出端测量幅度和相位信息，从而得到光学传递函数。
具体操作上，光学传递函数测量仪通常由一个光学源、一个调制器、一个光学系统和一个光学探测器组成。
光学源产生一束光线，经过调制器进行调制，然后通过被测光学系统传输，最后被光学探测器接收。
光学探测器测量输出光信号的幅度和相位信息，并将其传输到计算机上进行处理和分析。
在测量过程中，光学传递函数测量仪会改变调制信号的频率和幅度，以获取不同频率下的传递函数曲线。
通过对这些曲线进行分析，可以得到光学系统的传递函数，进而获得光学系统的分辨能力和传递特性。
根据测量结果，可以评估和优化光学系统的性能，提高其分辨率和传输质量。
光学传递函数测量仪的应用非常广泛。
在光学通信领域，它被用于评估光纤通信系统的传输性能和信号质量。
在光学成像领域，它被用于评估相机镜头的成像质量和分辨能力。
在光学仪器制造领域，它被用于检测和校准光学元件和系统的性能。
总结一下，光学传递函数测量仪是一种用于测量光学系统性能的重要工具。
它通过测量光学传递函数来评估光学系统的分辨能力和传递特性，并为优化光学系统提供指导。
在实际应用中，光学传递函数测量仪发挥着重要的作用，推动了光学技术的发展和应用。
光学函数传递实验报告总结
光学函数传递实验报告总结光学函数传递实验是光学领域中一项重要的实验，通过该实验可以研究光的传播规律以及光学器件的性能。
在本次实验中，我们深入探究了光学函数传递的原理和应用，并通过实验验证了相关理论。
我们明确了光学函数传递的概念。
光学函数传递是指通过光学器件对光进行处理和传递的过程，其中光学器件可以是透镜、棱镜、光栅等。
通过这些器件，我们可以改变光的传播方向、光束的形状和光的波长等。
在实验中，我们选取了一些常见的光学器件进行研究。
首先是透镜，透镜可以将光线聚焦或发散，通过调节透镜与物体的距离可以改变成像的清晰度和大小。
通过实验，我们验证了透镜的成像规律，并测量了透镜的焦距。
接下来是棱镜实验，棱镜可以将光线折射和偏转。
我们通过观察光线在棱镜中的折射和偏转现象，验证了光在不同介质中传播的折射定律，并测量了棱镜的折射角度。
我们还进行了光栅实验。
光栅是一种具有周期性结构的光学器件，可以将光分散成不同的波长。
通过实验，我们观察到了光栅的干涉和衍射效应，验证了光栅的分光能力。
在实验过程中，我们还注意到了一些实际应用。
比如透镜在光学成像、眼镜制造等方面的应用；棱镜在光谱分析、光通信等方面的应用；光栅在光谱仪、激光器等方面的应用。
这些应用都是基于光学函数传递的原理，通过对光的处理和传递，实现了各种实际应用。
光学函数传递实验是一项非常有意义的实验。
通过该实验，我们深入了解了光学器件的原理和应用，验证了相关的光学理论，同时也了解了光学函数传递在实际应用中的重要性。
通过这次实验，我们对光学领域有了更深入的认识，并为今后的学习和研究打下了坚实的基础。
第三章光学成像系统的传递函数-20150510概述
k 1 exp j ( x 2 y 2 ) jd 0 2d 0
k 2 2 2 j ( x0 y0 ) exp j ( x0 x y0 y ) dx 0 dy 0 U 0 ( x0 , y0 ) exp 2d 0 d 0
积分号内的两个二次相位因子和积分变量（x,y）、（x0,y0）有 关，只有在一定的条件下才能弃去。
k 1 2 2 U i ( xi , yi ) exp j ( x i yi ) U 0 ( x0 , y0 )P ( x , y ) d i d 0 2 2 d i
2018/11/11 6
3.1.1 透镜的点扩散函数 如图，在单色光照明下，一个薄 的无像差的正透镜对透射物成实 像的简单情况。下面研究四个面 上的光场的复振幅分布，进而求 出系统的输入和输出的关系。
( x0 , y0 )
( x, y )
( xi , yi )
d0
U0
U1
U1
di
Ui
菲涅耳衍射公式
2 2 exp j ( x0 x y0 y ) exp j ( x i x yi y ) dx 0 dy 0 dxdy d 0 d i
这是一个复杂的四重积分，必须作进一步的简化。我们来看三个 含有二次相位因子的项：
k 2 2 e xp ( xi yi ) 不影响最终探测的强度分布，可以弃去。 j 2d i
光学成像系统是信息传递的系统。 在一定条件下，成像系统可以看做空间不变的线性系统， 因而可以用线性系统理论来研究它的性能，把输入信息分 解为由本征函数构成的频率分量，研究这些空间频率分量
光学传递函数
第三步：将波形发生器夹在干板夹上，调节其高度，使其与光源 出射口等高。
第四步：将#1 待测透镜夹在透镜夹上。 第五步：关闭室内灯光，拉上窗帘。通过滑块前后调节透镜和 CCD 相机（调节物、像距），并适当调节波形发生器的高低左右， 使图像充满图像采集窗口的大部分区域并成像最清晰。调节完毕后锁 紧滑块上的螺钉。 2、数据采集 第一步：用全透光栅，调弱光源光强，采集峰值，使亮电值在 200-210之间，重复测试，待数据稳定后继续下面的操作。 第二步：用全不透光栅，调节光源光强，采集，使暗电值在2-5 之间，重复测试，待数据稳定。 第三步：依次横向装置 10\25\50\80 线对光栅，采集数据,同时在 设置参数记录各通道模式、线对数。 第四步：依次纵向装置各线对光栅，采集数据,同时在设置参数 记录各通道模式、线对数。 注意：测试过程中，保证 CCD 有一定的响应时间，以使测得数 据稳定；AES电子快门 OFF，BLC 背光补偿 OFF。 3、数据处理 单击设置参数，开始下面软件操作步骤，如图1-3所示。
|
H (v) | H (0)
（2）对比传递函数 CTF 与调制传递函数 MTF 根据光学传递函数的定义可知，系统的对比传递函数( Contrast
TransferFunction )是对方波信号的相应，系统的调制传递函数是对正
弦信号的相应。考虑正弦光栅分划板难于制造，且达不到精度要求，
在本实验中，我们用矩形光栅代替正弦光栅作为成像物，测得系统的
4
CTF (v)v
1 3
vout off
本实验中，限于试验条件及矩形光栅工艺水平，低频光栅、高频
刀口法测量光学传递函数
刀口法测量光学传递函数*******大学，****，2120100607摘要：光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。
但是对于实际的光电成像器件，通过解析法建立这一函数的表达式又非常困难，因此光学传递函数的实测技术就很重要。
本文简要介绍的光学传递函数及其性质，指出了光学传递函数测量中的刀口法的两种情况，并且对两种刀口法进行了详细的介绍。
关键词：光学传递函数测量刀口法一、引言1938年，佛里塞把傅立叶处理的方法用于照相底片的分辨率试验，提出了应该用亮度呈正弦分布的鉴别率板来检验光学系统。
1946年杜弗运用傅立叶变换的处理方法来分析光学系统，为光学传递函数奠定了理论基础。
1962年8月在慕尼黑举行的第六届国际光学会议上，光学传递函数(OTF, Optical Transfer Function)第一次统一提出，简称OTF。
用光学传递函数来评价光学系统的成像质量是基于把物体看作是由各种频率的谱组成的。
因此光学传递函数反映了光学系统的频率特性.它既与光学系统的像差有关.又与系统的衍射效果有关.并且以一个函数的形式定量地表示星点所提供的大量像质信息.同时也包括了鉴别率所表示的像质信息。
因此光学传递函数被公认为目前评价光学系统成像质量比较客观、有效的方法。
光学传递函数已被广泛地应用在像质评价、光学设计和光学信息处理等方面。
而且，人们越来越倾向于采用OTF作为光学或光电成像系统像质评价的重要参数。
随着现代应用要求的不断提高，光学系统的结构也越来越多样化，这些系统的设计、加工和装调也越来越多的将OTF作为其质量评价的标准，这对光学传递函数测量的适用性和可靠性提出了更高的要求。
随着大容量高速度数字计算机的发展和高精度光电测试技术的改进，使光学传递函数的计算和测量工作日趋完善，并开始推广到实际应用中去。
目前光学传递函数已经有很多的测量方法，但基本都需要有特定的目标物，比如点光源、狭缝、刀口、光栅等。
其中用刀口进行测量是美国的专利。
光学传递函数与像质评价资料
本科毕业论文（设计）题目（中文）：光学传递函数与像质评价（英文）：Optical Transfer Function and Evaluation of Image Quality学院数理学院年级专业 2010级物理学（师范）学生姓名卫贤学号 100113214指导教师朱瑞兴完成日期 2014年 4月上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目《光学传递函数与像质评价》是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。
除此之外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
本人完全意识到本声明应承担的法律责任。
作者签名：日期：年月日上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表注：本表与毕业论文（设计）一起存档，保存期为四年。
上海师范大学毕业论文（设计）指导记录表学院：数理学院注：本表由指导教师根据毕业论文（设计）指导工作方案和实际指导情况填写，在指导工作完成后交学院存档，保存期四年。
摘要光学传递函数具有反应物体不同频率成分的传递能力。
随着光学器件和光电测量技术的不断发展，人们发现光学传递函数是目前一个比较客观、有效、定量的像质评价指标。
因而测量光学系统的光学传递函数在像质评价领域内具有越来越重要的意义。
然而随着科技的发展，光学传递函数的测试方法也在不断进步。
本实验选择的是扫描法中的数字傅里叶分析法，因为实验仪器结构较为简单，利用计算机分析处理数据，处理的速度也较快，无原理性误差，消除了人为判断的一些影响因素。
实验利用测试软件对已标定的透镜以及待测透镜的传函值进行测量，并作出对比。
关键词：像质评价；光学传递函数；调制传递函数；快速傅里叶变换；线扩散函数；衍射受限Optical transfer function has the transmission capacity to react the different frequencies of the object. With the development of optical devices and optical measurement techniques, It was found that Optical transfer function is a more objective, effective, quantitative image quality evaluation at present. Therefore measuring the optical transfer function of the optical system has more and more important significance in the field of image quality evaluation.However with the development of science and technology, the test method of Optical transfer function also is in progress. The experiment chooses digital Fourier analysis method in scanning method, because the experimental instrument’s structure is relatively simple. It uses computer to analyze and process experimental data, and the processing speed is also fast. It can remove some factors caused by human judgment. The experiment uses the test software to measure transfer function values of the calibrated lens and the not calibrated lens, then make a contrast.Key word：image quality evaluation; Optical Transfer Function; Modulation Transfer Function; the fast Fourier transform; Line Spreading Function; diffraction limited上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明 (Ⅰ)上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表 (Ⅱ)上海师范大学本科毕业论文（设计）指导记录表 (Ⅴ)中文摘要及关键词 (Ⅶ)英文摘要及关键词 (Ⅷ)1 绪论 (1)1.1光学传递函数测量的目的和意义 (1)1.2 光学传递函数国内外发展概况 (2)1.3 光学传递函数的广泛应用 (2)1.4 光学传递函数的重要性和优越性 (3)1.5 光学传递函数测试方法的选择 (4)2 光学传递函数的实验原理 (4)2.1光学传递函数的基本理论 (4)2.2传递函数测量的基本理论 (5)2.2.1衍射受限的含义 (5)2.2.2传递函数连续测量的原理 (6)3 光学传递函数实验仪器介绍 (7)4 光学传递函数实验内容及步骤 (8)5 实验结果处理与分析 (10)5.1第一次实验结果处理 (10)5.2第二次实验结果处理 (12)5.3实验误差分析 (13)6 小结 (14)参考文献 (15)1绪论光学传递函数[1]（Optical transfer function，OTF）是近30年以来光学领域里一个十分引人注目的前沿课题，它也是近十几年以人们越发关注的一门新兴的学科——信息光学的重要组成部分。
光学函数传递实验报告总结
光学函数实验报告总结1. 背景光学函数是一种描述光学元件特性的数学函数，通过光学函数可以描述光的传播、折射、反射等现象。
在实际应用中，光学函数被广泛应用于光学器件设计、成像系统分析等领域。
本实验旨在探究光学函数的特性以及其在光学器件设计中的应用。
2. 分析2.1 光学函数的定义光学函数是描述光通过光学器件时的传播规律的数学函数。
光学函数可以是一维的，描述光在直线光学系统中的传播；也可以是二维或三维的，描述光在曲线或复杂光学系统中的传播。
2.2 光学函数的性质光学函数具有以下几个重要性质：•可加性：当光通过多个光学器件时，光学函数具有可加性，即总的光学函数等于每个光学器件对应的光学函数的乘积。
•线性性：光学函数在光学系统中都是线性的，即光学函数满足线性叠加原理。
•相位性：光学函数的相位是描述光学器件对相位的影响，相位性决定了光的相位延迟和相位畸变等特性。
2.3 光学函数的应用光学函数在光学器件设计和光学系统分析中有着广泛的应用。
通过对光学函数的分析，可以得到光学器件的传输特性、光学系统的成像性能等信息。
常见的光学函数应用包括：•成像系统设计：利用光学函数可以分析成像系统的像差、分辨率、透镜参数等，进而进行优化和改进。
•光学器件设计：通过对光学函数的分析，可以确定光学器件的参数、光学材料的选择，以满足特定的光学性能要求。
•相位补偿：光学函数中的相位信息可以用来对光束进行相位补偿，从而提高光学器件的性能。
3. 实验结果3.1 实验方法在本次实验中，我们选择了一个典型的光学器件进行研究，利用实验测量数据得到了光学函数的具体数值，并进行了分析。
3.2 实验数据通过实验测量，我们得到了该光学器件在不同波长下的透射率、反射率等参数数据。
通过对这些数据进行处理和分析，我们得到了该光学器件的光学函数。
3.3 结果分析通过对实验数据的分析，我们得到了该光学器件的传输特性、透射特性和反射特性等信息。
进一步分析发现，该光学器件具有良好的透射性能和较低的反射性能，适用于光学成像系统等领域。
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光学传递函数的测量和评价 引言 光学传递函数是表征光学系统对不同空间频率的目标函数的传递性能，是评价光学系统的指标之一。它将傅里叶变换这种数学工具引入应用光学领域，从而使像质评价有了数学依据。由此人们可以把物体成像看作光能量在像平面上的再分配，也可以把光学系统看成对空间频率的低通滤波器，并通过频谱分析对光学系统的成像质量进行评价。到现在为止，光学传递函数成为了像质评价的一种主要方法。
一、实验目的 了解光学镜头传递函数的基本测量原理，掌握传递函数测量和成像品质评价的近似方法，学习抽样、平均和统计算法，熟悉光学软件的应用。
二、基本原理 光学系统在一定条件下可以近似看作线性空间中的不变系统，因此我们可以在空间频率域来讨论光学系统的响应特性。其基本的数学原理就是傅里叶变换和逆变换，即：
dxdyyxiyx)](2exp[,）（），（ （1）
ddyxiyx)](2exp[),(),(
（2）
式中),(是),(yx的傅里叶频谱，是物体所包含的空间频率),(的成分含量，低频成分表示缓慢变化的背景和大的轮廓，高频成分表示物体细节，积分范围是全空间或者是有光通过空间范围。 当物体经过光学系统后，各个不同频率的正弦信号发生两个变化：首先是调制度（或反差度）下降，其次是相位发生变化，这一综合过程可表为 ），（），（），（H （3） 式中），（表示像的傅里叶频谱。），（H成为光学传递函数，是一个复函数，它的模为调制度传递函数（modulation transfer function, MTF），相位部分则为相位传递函数（phase transfer function, PTF）。显然，当H=1时，表示象和物完全一致，即成象过程完全保真，象包含了物的全部信息，没有失真,光学系统成完善象。由于光波在光学系统孔径光栏上的衍射以及象差（包括设计中的余留象差及加工、装调中的误差），信息在传递过程中不可避免要出现失真，总的来讲，空间频率越高，传递性能越差。要得到像的复振幅分布，只需要将像的傅里叶频谱作一次逆傅里叶变换即可。 在光学中，调制度定义为
minmaxminmaxIIIIm (4)
式中maxI、minI表示光强的极大值和极小值。光学系统的调制传递函数可表为给定空间频率下像和物的调制度之比： ）（,MTF=
),(),(oim
m
一般说来,MTF越高，系统像越清晰，我们说光学传递函数往往就是指调制传递函数。调制传递函数随视场变化而变化，我们可以通过调制传递函数的各个不同值来评价光学系统的成像质量。 通过CCD采集的图像，然后通过计算机软件进行处理，就可以得出MTF值；采集不同的图像，得出的值不同。实际上由于光学系统的像不是完善像，给定空间频率下满幅调制的矩形光栅抽样得到的像不是矩形的，而是得到不同大小频率的统计直方图。直方图中的极大值与极小值之差就代表该给定频率下的MTF值。（按照操做步骤作完后就可以看到直方图）测出高、中、低不同频率的MTF，从而大体绘出被测光学系统的MTF曲线。
三、仪器用具 光学平台、光源、可变光阑、透镜、滤光片、波形发生器、待测光学系统、CCD、计算机终端（包括图像采集处理软件）
四、实验内容及操作步骤 一．光学系统的调试，光路图如下：
二．两种方法进行图像采集和处理： 操作方法一： 1：调节波形发生器，利用Hrj2d对进行实时调节得到所需的采集图样，然后关闭Hrj2d，
1 2 3 4 5 6 7 8 9 图 1 光路图 1—光源 2—照明透镜 3—可变光阑 4—红色滤光片 5—减光片 6—照明透镜 7—波形发生器 8—待测光学系统 9—CCD系统 打开MTF，点击功能表中的标定，点击工具栏上的黑框，并在黑色区域内选择恰当面积（注意鼠标选择的起始点应在面积选择框的左上角），点击Black，选择透过率为0时，在灰度中键入标定植，点击ADD；同样，点击白色方框，在白色区域内选择适当的面积，点击White，选择透过率为1时，键入标定植，点击ADD，标定结束。 2：在功能表中点击MTF，点横方框，在横向条纹区域选择适当面积，选择好后，点击“横向条纹”（此时可以可以得到关于灰度或者透过率的直方图）并观察黑白色彩对比，确定区域适当后，点击OK；点击竖方框，操作同上。 3：输入视场（通常在正入射时角度设置为0，否则应测出相应视场角），并在选定通道中选择相应滤光片的颜色（选红）。选择method1,点击计算，可得此条件下的2个MTF值，计算出平均值。（选择method2,点击计算，同样得到此条件下的2个MTF值。如MTF1（r），1表示是用方法1所测的值，r表示为红色滤光片。） 4：调节波形发生器，改变线数，按前述方法，得出至少3个不同空间频率下的MTF值。 5：作图，纵坐标为MTF值，横坐标为线数（空间频谱）。并作出分析。 说明：method1为两边缘透过率之差，为灰度的最大值-最小值；method2为两个累计 数最大值对应的透过率之差，即灰度统计数最大值-最小值。
操作方法二： 1：点击Hrj2d，调节波形发生器至恰当位置(黑白横竖都出现)，选定位置后，按空格键选定图形。 2：在图像运算中点击线灰度测量，拉红线，使其跨越欲测的区域，双击红线，通过灰度的分布是否合理来确定所选位置时候合适（这一步可与光路的调节配合使用）。 3：点击局部存储，调节红色方框在白色区域合适位置，双击红线方框内，保存文件（起名如bai.Prn）,同样方法获得横竖条纹区域和黑色区域的相应文件。 4：点击MTF-new(要确保实验所得的4个文件与MTF-new文件在同一目录下，MTF-new文件在D：/Mcad/MTF-new),在MTF data processing下的1.data acqisition
中相应位置输入相应文件名（column为子午线，即为横线，即横条纹对应得文件），或查找MTF在任何位置，在获得的文件名如bai.Prn前面加上路径名也行，或在MTF-new1下（此文件已添好路径名，寻找文件的方式：开始—程序—Mathsoft APPs
—Mathcad 2001 professional—MTF-new）即可得到相关MTF数据（分别是弧矢方向和子午方向）。 5：更换线数，重复前步骤，得到至少3个不同空间频率下的6个MTF值，记录数据，同时观察直方图，并进行分析。 6：实验完毕后，将自己的4个文件确认后删除。 说明：MTF Data Processing 各个部分意义见程序右侧文字解说。例如Data acqisition 中，M 、N 比表示数块长与宽（ccd像素数），data_column表示子午光栅像的抽样数据，data_row 表示弧矢光栅像的抽样数据，等等。
五、数据记录和处理：
记录各个MTF值，得出MTF曲线。
六、思考题 ： 1． 按照要求用两种操作方法得出每组MTF值，做出MTF 曲线。 2． 方法一与方法二实验结果有无不同，为什么？试分析原因。 3． 调制传递函数值MTF 与哪些因素有关？
七、附加说明 在生产检验中，为了提高效率，通常采用如下近似处理： （1）使用某几个甚至某一个空间频率0下的MTF来评价象质。 （2）由于正弦光栅较难制作，常常用矩形光栅作为目标物。 本实验用CCD对矩形光栅的象进行抽样处理，测定象的归一化的调制度，并观察离焦对MTF的影响。该装置实际上是数字式MTF仪的模型。 一个给定空间频率下的满幅调制(调制度m=1)的矩形光栅目标物如图2(a)所示。如果光学系统生成完善象，则抽样的结果只有0和1两个数据，象仍为矩形光栅。在软件中对象进行抽样统计，其直方图为一对δ函数，位于0和1。见图2(b)及2(c)
图2 (a) 满幅调制(调制度m=1)的矩形光栅目标函数 图2 (a) 满幅调制(调制度m=1)的矩形光栅目标函数
图2(c)直方图统计; 图3(a)对矩形光栅的不完善象进行抽样(样点用”+”表示)； Amax
Amin 图3(b)直方统计图. 如上所述，由于衍射及光学系统象差的共同效应，实际光学系统的象不再是矩形光栅，如图3(a)所示，波形的最大值Amax和最小值Amin的差代表象的调制度。对图3(a)所示图形实施抽
样处理，其直方图见图3(b)。找出直方图高端的极大值Hm和低端极大值Lm，它们的差
LHmm近似代表在该空间频率下的调制传递函数MTF的值。为了比较全面地评价象质，
不但要测量出高、中、低不同频率下的MTF，从而大体给出MTF曲线，还应测定不同视场下的MTF曲线。
光学图像采集处理程序 1．基本界面介绍
mH
mL
菜单栏 取景窗 快捷按钮 2.项目详细介绍 a) b) c)
d)
3. 重点项目解析 a) 点击局部存储，将在取景窗中出现一红色的采集数据框。可用鼠标拖动框的右下角，使得数据框大小适中。用鼠标双击框内，程序将把框中的灰度分布存成*.prn文件。
b)可从图像运算/线灰度测量中得到在取景窗中一条直线上的灰度值