Sensor-realistic simulation of images in diffraction-limited imaging systems / Sensorrealistische Simulation von Bildern in beugungsbegrenzten Abbildungssystemen

Zusammenfassung Die optische Abbildung ist der Baustein verschiedener Messsysteme, deren Abbildungsqualität unter anderem durch die Wahl der Abbildungsparameter, der Optik und des Bildsensors beeinflusst wird. Realistische Bildsimulationen können daher für die automatische Optimierung solcher Freiheitsgrade sehr vorteilhaft sein. In diesem Beitrag stellen wir ein physikalisch basiertes Modell für die Bilderzeugung vor, welches aus drei Teilen besteht: Geometrische Lichttransportsimulation mit verfügbaren Computergrafikverfahren, Einführung von Linsenabbildungseffekten mit Fourier-Optik und Integration der EMVA 1288 Sensorspezifikationen. Das vorgeschlagene Modell wurde für die Simulation der Bilder mit Speckle-Interferenz-Muster verwendet und verifiziert, indem eine gemessene Metalloberfläche von einer Laserlinie beleuchtet wird. Die Übereinstimmung der Simulationen mit realen Bildern zeigt, dass das Modell insbesondere bei beugungsbegrenzten Systemen genaue Annäherungen an die realen Bilder erzeugen kann. Zudem wird in diesem Paper der Simulationsprozess für kohärente und inkohärente Abbildungsfälle beschrieben, um Abbildungssysteme mit einer oder beiden Arten von Beleuchtungen simulieren zu können.