延时相关与斜率计算的数据位数匹配

在带像增强器的微光波前传感器中,采用延时相关算法抑制CCD输出图像的随机噪声。但 处理后,使得数据位数与斜率计算所需位数不匹配。为使位数匹配提出几种方案:开平方、近似开平方、移8位与移12位,并就输出图像、计算精度、硬件实现难易等对这几种方案展开论述,找出一种最佳方案:综合使用近似开平方与移8位。     

帧频2900Hz的高速实时波前处理机

波前处理机是自适应光学系统波前处理运算的中心 ,其运算延时直接影响系统的控制带宽。在 6 1单元自适应光学系统中 ,我们根据采样频率 2 90 0 Hz的Hartmann波前传感器输出信号的特点 ,采用流水和并行处理技术 ,用 1 2片TMS32 0 C5 0和 5片 TMS32 0 C31处理器 ,研制了我国首台峰值运算速度达 8.5亿次/秒的专用高速实时数字波前处理机 ,满足了系统的实时性要求。     

基于高斯光斑的相关HS波前斜率处理器

大规模自适应光学系统要求哈特曼-夏克波前传感器的子孔径数目巨大,这势必会增加波前斜率提取电路实现的难度.为了在大规模自适应光学系统中进行波前斜率提取,提出了一种相关算法的实现结构,以高斯光斑作为参考模板,通过两次级联滤波完成子孔径光斑之间的相关运算,并得到局部波前斜率.与多通道并行处理的实现结构相比,本文所提出的结构实现的硬件成本不会随着子孔径规模的增大而显著增加,特别适用于大规模自适应光学系统的波前斜率提取.实验结果表明:对于8×8方形排布的哈特曼-夏克波前传感器图像,本文的结构用FPGA内实现,在27 MHz的工作频率下,完成一帧所有子孔径斜率计算的延迟为1.2 μs,均方根误差小于0.02个像素,最大误差不超过0.04个像素,而资源消耗仅仅为925个Slices.本结构能够满足大规模自适应光学系统中波前斜率探测高速实时和高精度要求.     

全光路像差校正自适应光学系统中共模波前传感器标定方法研究

根据光波在介质中的传播规律,首先详细分析了全光路像差校正自适应光学系统的工作原理,然后对常规方法标定共模波前传感器后的系统校正残余误差作了分析,并从校正残余误差和操作的简易程度两个方面分析了常规方法标定共模波前传感器存在的缺点,最后针对全光路像差校正自适应光学系统的特点,提出了两种新的共模波前传感器标定方法,详细推导了两种方法标定共模波前传感器后全系统的校正残余误差.结果显示,两种方法标定共模波前传感器后,其校正残余误差只与常规方法标定共模波前传感器后系统的校正残余误差中的一种误差有关.     

小波分析方法描述光学系统传递函数

本文运用小波尺度函数描述了光学系统的传递函数。根据小波光学波前滤波思想,把光学系统看作滤波器,认为是光学系统对光波进行滤波,滤波后的光场将按权重重新分配,并以小波尺度函数来描述光学系统的点扩散函数。     

一种线阵CCD图像灰度分布快速校正方法

提出一种应用于色选机的高速线阵CCD图像灰度分布校正方法，能够快速有效的提高线阵CCD图像质量。通过分析色选机成像系统中使用的大视场、大相对孔径光学系统的光能量衰减影响，高速线阵CCD的光电响应特性，建立了校正模型，模型中线阵CCD的各个光敏单元的衰减因子通过标准样板标定确定。采用FPGA实现校正模型，可在图像传输的过程中同时进行校正，每帧图像的校正延时不到0．1μs，满足色选机的高速处理要求。     

一种Hartmann-Shack波前传感器图像的自适应阈值选取方法

在Hartmann-Shack波前传感器中，图像阈值的选取对质心探测精度有效大的影响。根据模式识别理论，提出一种适用于Hartmann-Shack波前传感器图像阈值选取的新方法——基于类别方差的自适应门限方法。实验结果表明，本方法在Hartmann-Shack波前传感器图像信噪比大于3时，能够比较有效地自动选取每帧图像的阈值。     

基于绝对差分算法的相关HS波前处理机设计

在太阳自适应光学系统中,通常采用绝对差分或者互相关因子算法进行哈特曼波前探测.本文给出了一种基于绝对差分算法的相关HS(Hartmann-Shack)波前处理机的设计结果.针对子孔径阵列呈6×6方形排布,单个子孔径大小为32 pixels×32 pixels,参考模板大小为16 pixels×16 pixels的相关HS渡前传感器,采用绝对差分算法在单片FPGA内实现了对波前的实时处理.实验结果表明,该处理机峰值运算量超过230亿次/s,系统延时120μs,能够满足1 000 Hz的CCD采样要求.本设计在单片FPGA内实现,具有成本低、易维护、集成度高的特点.     

弱光波前探测用的阵列探测器

本文讨论了自适应光学系统中弱光波前探测器对阵列探测器的要求,指出弱光波前探测器中使用的阵列探测器必须是带像增强器的电荷耦合器件(ICCD),并对ICCD的参数设计及其极限探测能力进行了分析。     

用Hartmann—Shack传感器测量激光束的波前相位

Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ传感器已经用于自适应光学系统。它可以同时探测出一束光的振幅和相位信息。通过一个位置传感器，比如ＣＣＤ，它就可以成为一种对光学系统和光束的静态和动态质量诊断的有力工具。从Ｈ－Ｓ波前传感器的输出（波前斜率和近场强度分布），就可以推算出远场特点，如ＰＳＦ和ＯＦＴ。本文将介绍波前重构的理论分析和远场特征评估。同时也给出了光束质量的静态和动态的测量结果。     

Shack-Hartmann wavefront sensing with elongated sodium laser beacons: centroiding versus matched filtering

We describe modeling and simulation results for the Thirty Meter Telescope on the degradation of sodium laser guide star Shack-Hartmann wavefront sensor measurement accuracy that will occur due to the spatial structure and temporal variations of the mesospheric sodium layer. By using a contiguous set of lidar measurements of the sodium profile, the performance of a standard centroid and of a more refined noise-optimal matched filter spot position estimation algorithm is analyzed and compared for a nominal mean signal level equal to 1000 photodetected electrons per subaperture per integration time, as a function of subaperture to laser launch telescope distance and CCD pixel readout noise. Both algorithms are compared in terms of their rms spot position estimation error due to noise, their associated wavefront error when implemented on the Thirty Meter Telescope facility adaptive optics system, their linear dynamic range, and their bias when detuned from the current sodium profile.     

弱光61单元自适应光学系统的控制优化

在自适应光学系统中,波前校正残误差主要由未完全补偿湍流所引起的误差和系统闭环噪声组成。基于一阶比例－积分控制器分析了弱光６１单元适应光学系统的控制特性。在此基础上风云地非Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ湍流情况,提出一种根据实际测量的大气湍流波前扰动功率谱来确定系统,针对非Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ湍流情况,提出一根据实际测量的大气湍流波前扰动功率谱来确定系统最优控制带宽的新方法。应用这种方法对弱光６１单元自适应光     

用Hartmann－Shack传感器测量激光束的波前相位

Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ传感器已经用于自适应光学系统。它可以同时探测出一束光的振幅和相位信息。通过一个位置传感器，比如ＣＣＤ，它就可以成为一种对光学系统和光束的静态和动态质量诊断的有力工具。从Ｈ－Ｓ波前传感器的输出（波前斜率和近场强度分布），就可以推算出远场特点，如ＰＳＦ和ＯＴＦ。本文将介绍波前重构的理论分析和远场特征评估。同时也给出了光束质量的静态和动态的测量结果。     

光子计数式动态交变剪切干涉仪噪声分析

在自适应光学系统中，波前探测器的噪声是一个主要误差源，本文中分析了光子计数式动态交变剪切干涉仪波前探测器的噪声情况，从理论上推导了剪切干涉仪相位角均方根误差随光强和采样周期的变化以及变化关系，并首次引入等效噪声带宽对施加滤波后噪改善进行了分析。     

Adaptive Control of a Micromachined Continuous Membrane Deformable Mirror for Aberration Compensation

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｃｔｉｖｅｍｉｒｏｒｓａｒｅｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅｅｌｅｍｅｎｔｓｆｏｒａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓ［１］．Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄｍｅｍｂｒａｎｅｄｅｆｏｒｍａｂｌｅｍｉｒｏｒ（...     

小波滤波在Shack-Hartmann传感器上的应用

在使用Shack-Hartmann传感器进行大口径非球面镜面检测中,外部环境的各种振动影响以及气流、温差的干扰都会使检测精度下降。针对这个问题,提出了一种新的时域小波滤波技术。这项技术可以对传感器的信号干扰在时间域上进行不同层次的小波分析,提取干扰信号的先验特征,对测量数据进行有效的滤波,减小波前的扰动起伏,以更准确地探测质心。实验结果表明,采用这种技术后,Shack-Hartmann波前传感器对光学镜面检测的静态测量精度提高了50%以上,离散性减少到原来的20%-30%。     

H－S法波前探测的高速图象采集系统

自适应光学系统中有两种方法用于测定波前的局部斜率：剪切干涉测量法和哈特曼法（以下简称Ｈ－Ｓ法）。由于Ｈ－Ｓ法运用较简单的光学系统，无需任何活动组件，具有较高的光效率，并能很好地用于探测器阵列，因此它更普遍地用于自适应光学系统中。本文介绍了一种应用于Ｈ－Ｓ法波前探测的高速图象采集系统，提出了应用本图象采集系统解决高帧频探测器阵列与数据处理机之间的同步协调的方法。     

数字射线成像中射线对面阵 CCD图像传感器影响的研究

目的 研究数字射线成像系统中X射线对CCD图像传感器及其系统成像质量的影响方式、特点以及图像质量的改善算法。方法 利用实验手段,对CCD图像传感器区域上的受摄像影响的像素数进行了统计,并对统计的结果进行了分析。结果与结论 在DR系统中,x射线对CCD产生的影响直接造成了图像上的单像素、高幅值的尖峰脉冲,针对这种噪声特点,文中介绍了两种滤波算法。