相位差异法目标函数的并行化改造

考虑自适应光学波前探测技术利用相位差异法来估算波前相位畸变和恢复图像时运算量较大,难以用软件在PC平台上实现,而使用数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)搭建计算平台虽然可使运算并行化从而缩短运算时间,但其目标函数结构复杂,因此,本文利用泽尼克多项式的性质,提出了一种相位差异目标函数的改造方法.给出了改造后的目标函数计算公式和梯度计算公式,使相位差异法在每次计算目标函数时只进行多项式运算,从而不仅方便了用DSP和FPGA的硬件实现,也充分利用了硬件处理的并行性.设计了仿真实验和室内实际光路实验,分别以分辨率板和光纤光束为例对模拟图像和实际采集图像进行了恢复.实验结果表明,改造后的相位差异法仍具备较好的图像恢复能力,光纤光束成像分辨率显著提高,颗粒间轮廓清晰可见.     

桌面97单元自适应光学系统性能测试

构建了一套桌面自适应光学系统性能测试系统,用以验证97单元自适应光学系统的校正能力。该测试系统主要由光源、快速控制反射镜、变形镜、Shack-Hartmann波前传感器、高速波前处理器、扰动相位屏等部件组成,分别利用干涉仪和Shack-Hartmann波前传感器的数据控制变形镜进行光路的展平校正,得到了系统的静态校正精度。然后,测试了精密跟踪系统的校正能力。最后,利用扰动相位屏模拟不同的大气扰动条件,以成像相机图像的斯特列尔比(SR)为指标,在不同目标亮度下测试了自适应光学系统的动态校正能力。测试结果显示:该97单元自适应光学系统的静态波像差校正精度的RMS接近λ/20;两种控制模式下精密跟踪系统的误差抑制带宽分别达到了15 Hz和39 Hz;系统在强湍流情况下,动态校正后的成像分辨率基本优于3倍衍射极限。由此表明,97单元自适应光学系统能够有效地校正像差,提高成像分辨率。     

基于实时波前信息的图像复原

提出了一种基于PIX总线的千单元可扩展波前探测图像恢复技术.采用波前探测与图像恢复相结合的方式来克服大气扰动和系统像差对图像分辨率的影响,满足大型地基望远镜高分辨率成像的需求.首先利用波前探测的方法得到波前相位畸变量,再由此恢复退化图像.其核心部件-波前处理器则采用波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合的方式来满足不同光学系统对波前处理规模的需求,波前空间采样散可扩展至千单元数量级.系统在室内进行了激光光源图像恢复实验,使激光光源的能量集中度提高50％左右;在室外对恒星和0.6″的双星图像进行了恢复,其半高全宽下降了约80％.系统采用大规模现场可编程门阵列(FPGA)作为波前处理的核心器件,实现了波前探测的实时处理和透过大气成像的退化图像的高分辨率图像恢复.     

相位差异散斑法图像复原技术

为了克服大气湍流和光学成像系统像差引起的波前相位畸变,提出利用相位差异散斑法同时采集焦面和离焦面通道的单帧短曝光图像来估算波前相位畸变.结合夏克哈特曼波前探测器设计了针对扩展目标的相位差异散斑法高分辨率成像和相位估计对比实验,通过定量移动高精密平移台获得焦面和离焦面图像,并将解算的波前面形与夏克哈特曼波前探测器实测的波...     

双相机相位差异散斑成像技术

开展了用相位差异散斑技术实现图像采集和图像恢复的实验,在实验室环境下设计了针对扩展目标的相位差异散斑成像双相机实验平台.用两台外触发模式的相机同步采集焦面和指定离焦面上的短曝光图像,用变形镜构造光学系统误差,用强力热吹风机模拟大气湍流.分析了用多台相机与单台相机相比引入的不同问题,给出了多通道之间相面旋转问题的处理方法...     

基于深度学习的非机动车头盔佩戴检测方法研究

近年来,由于电动车驾驶人未佩戴头盔行车导致的交通事故频频发生,造成了较大的人身伤害与损失,调查显示事故多在交通路口发生,为此,有必要开展交通路口电动车驾驶人头盔佩戴行为的监测与管控。本文利用机器视觉传感器收集大量电动车及驾驶人目标数据,制作相应的数据集,将处理后的数据集在Pytorch框架上利用改进的Yolov5神经网络进行训练,获得最优权重参数;实验对比发现,改进后的Yolov5算法对于电动车和头盔的检测精度分别达到了92%和98%,比原始神经网络的识别准确度可提高1%至2%。最终联合使用训练改进的Yolov5模型和Sort算法,在检测电动车佩戴头盔情况的同时,对其进行跟踪标号,以此实现对交通路口违规电动车驾驶行为的有效管控。     

基于相位差异的图像复原方法

相位差异法利用焦面和离焦通道图像存在的固定离焦相位差为先验信息,联合估计波前相位和目标.本文设计了相位差异图像复原实验,利用变形镜模拟大气湍流扰动,通过Offner反射镜搭建反射式成像系统,消除了色差影响和简化了实验光路.实验结果表明,恢复后图像的分辨率提高了12%,验证了相位差异法提高图像分辨率和解算波前相位的能力.因此该方法是大口径光电成像系统克服波前畸变较为理想的图像恢复技术.