计算光场自适应光学成像(CAPIS)技术能够同时记录信号的位置和方向,从光场信息中可得到畸变波前斜率,从而重构波前。研究了CAPIS技术探测光学波前畸变,给出了数值计算模型并进行了仿真分析。结果表明,CAPIS技术可准确地探测低阶像差波前,波前残差方均根值小于0.1λ。建立实验光路并实现了对低阶像差波前的探测,波前残差方均根值小于0.5λ。仿真和实验结果均表明,CAPIS技术可有效地探测低阶像差波前,该结果对探索大视场波前探测方法具有重要意义。

光场相机通过在主镜组和传感器间特定位置设置微透镜阵列,在采集物方光强的同时可记录光线方向。提出一种在频域内对光场相机获取的四维光场图像加密的图像数字水印方法。植入信息经Base64编码后生成二维图像,并通过Aronld迭代对此图像进行均匀化处理,建立与原始光场坐标系匹配的虚拟计算光场,在四维傅里叶域内以切片替换的方式将加密信息植入原始光场中,实现光场图像加密,然后,基于二者坐标对应关系,应用傅里叶逆变换提取加密光场图像中的植入信息。搭建光场采集系统,应用本文方法对采集的原始光场图像进行加密处理。实验结果表明,加密光场图像信噪比高,与原始光场图像相关性强,加密光场图像无明显伪迹和失真,算法简便快捷,稳定可靠。

计算光场自适应光学成像技术将目标和干扰的光场进行整体测量，再利用目标与干扰光场的四维光场信息分布特点，通过计算方法将其进行有效地区分、滤除，能在大视角范围内对干扰导致的目标光场波前畸变进行探测复原，并以计算方式自适应地补偿成像空间中的复杂波前像差扰动。与传统自适应光学成像方法相比，该方法具有较大的探测视场，可以直接以扩展目标作为信标进行波前信息解算。本文从传统自适应光学技术面临的挑战出发，简述了计算光场自适应光学成像技术的优势及发展现状，介绍了研究团队在计算光场自适应光学成像方面开展的主要工作。

利用向列相液晶材料的各向异性和双折射特点，采用紫外光刻和湿法刻蚀技术，设计并制作了透明的圆孔图案梯度折射率液晶微透镜阵列。搭建了光学测试系统，测试了该阵列的聚焦性能和焦距，并给出了焦距与加载电压之间的关系。将该阵列与主镜头和图像传感器进行耦合，构成一个双模成像相机原型，通过开启或关闭加载电压实现光场成像模式和普通成像模式的快速切换。在两种工作模式下对目标物采集双模原始图像，结果表明该相机既可在光场工作模式下采集三维光场图像，也可在普通工作模式下采集普通图像。