基于脉动阵列的自适应光学实时波前处理机设计

针对自适应光学系统对波前处理机高计算量、高实时性的要求,本文提出了一种基于脉动阵列的自适应光学实时波前处理方法.该方法将脉动阵列的概念引入波前处理机设计,完成了波前斜率计算、复原运算和控制运算向脉动阵列的映射,合理地建立了数据的深度流水线,同时分析了以FPGA技术实现时系统的计算延时.对于48个子孔径,61单元的自适应光学系统,以一片Xilinx Virex-Ⅱ XC2V3000芯片实现了基于脉动阵列的实时波前处理机,实验测得计算延时仅8.6μs,结果表明该方法能极大地提高系统的实时性,集成度、通用性和扩展性.     

抑制微光波前传感器随机噪声的方法研究

在自适应光学系统微光波前传感器中采用像增强器后，高帧频CCD输出的图像中会产生严重的随机噪声，影响光斑质心计算精度，从而使自适应光学系统波前探测精度降低。本文根据微光波前传感器中CCD输出图像的特点对中值滤波，均值滤波，自相关，延时相关等多种方法进行了仿真和实验比较，并提出了一系列评价方法。研究表明延时相关算法是最佳选择。     

高速实时图像采集系统中的WDM设备驱动程序开发

在Windows平台中,WDM(WindowsDriverModel)制式的设备驱动程序在自行开发的板卡中起着重要的作用,得到越来越广泛的应用。该文简要介绍了设备驱动程序,并对WDM制式的设备驱动程序的驱动程序例程作了详细介绍。针对高速实时图像采集系统对设备驱动程序提出的高实时性要求,开发出了基于微软DDK的可用于Windows2000和WindowsXP的WDM制式的设备驱动程序,并介绍了其中的关键技术。     

用脉动阵列实现实时波前复原处理

在自适应光学系统中,波前复原是波前处理中运算量较大的部分,其运算速度直接影响波前处理机的实时性和系统的控制带宽。根据波前复原算法的特点,提出了用脉动阵列实现基于FPGA的实时波前复原处理方法,采用流水和并行处理技术,提高系统的吞吐率;极大地提高了运算速度。该方法实时性强,模块化程度高。     

点源目标质心探测中单个盲元线性插值补偿算法选取

自适应光学系统中应用哈特曼波前传感器对点源目标进行质心探测时,光电探测器上子孔径区域内存在的盲元会引入一定的附加质心探测误差,为了减小质心误差,需要选取合适的盲元补偿算法获得相对合理的补偿值。推导了哈特曼波前传感器子孔径内单个盲元补偿后造成的附加质心探测误差。利用仿真统计了各种利用盲元邻域正常像素进行线性插值的单个盲元补偿算法对点源目标质心探测误差的影响。提出了单个盲元邻域像素线性插值补偿算法选取的若干准则,指出选用盲元上下左右4邻域像素的均值进行补偿造成的平均质心误差最小,而选用盲元左右两个像素平均补偿算法可以在补偿误差较小的情况下简化运算。实验结果与仿真结果相符合。     

基于二进制稳健独立基元特征的扩展目标快速检测

在某些扩展目标光电成像中,目标图像缺少局部细节,因此采用复杂的特征检测算法和高维特征描述符,但这种方法不仅存在特征描述区分度弱的问题,而且还存在资源占用多、运算速度慢以及难以实现实时处理的缺点。主解决此问题提出了用加速分段测试提取特征(FAST)检测算法进行角点检测,用二进制稳健独立基元特征（BRIEF）描述符进行目标特征描述的新方法。同时,针对BRIEF描述符缺少方向判别,对目标姿态变化敏感的问题,提出了主方向约束机制,有效地提高了特征点识别的稳定性。将本方法与加速稳健性特征(SURF)和尺度恒定特征变化(SIFT)两种应用广泛的算法进行了比较,结果表明,本方法的运算速度分别达到了SURF的5倍和SIFT的17倍,且识别率与SURF相当,能在不降低特征识别率的基础上,实现目标的快速检测和稳定跟踪。     

基于双ADSP-TS201的波前信号处理试验平台设计

在分析波前信号处理算法特点后,介绍了ADI公司的高性能处理器ADSP-TS201结构和性能,以两片ADSP-TS201芯片为核心设计了用于波前实时信号处理的自适应光学波前信号处理系统,为自适应光学技术的发展提供技术支持.     

基于控制流的实时波前复原脉动阵列

波前复原算法是自适应光学波前信号处理的中枢部分.针对波前复原算法计算量大、算法简单规则的特点,本文研究了波前复原部分的并行算法以及复原矩阵的子孔径行系数簇变换和循环矩阵分解法,同时建立了基于控制流的波前复原脉动阵列.针对一套128单元自适应光学系统,进行了基于控制流波前复原脉动阵列和传统复原脉动阵列的实验研究,实验结果表明基于控制流的波前复原脉动阵列在实时性上略逊于传统脉动复原阵列,资源占用仅为传统脉动复原阵列的几十到几百分之一.     

基于ADSP-TS101的实时波前处理技术研究

分析了TI和AD公司DSP的优缺点，将ADSP-TS101应用于自适应光学系统实时波前处理．搭建了实验平台。实验结果表明，ADSP-TS101可以进一步提高波前处理的实时性。     

基于FPGA技术的波前斜率处理方法

以61单元自适应光学系统中的高速实时波前处理机为例，分析了传统基于DSP的波前斜率处理方法的优缺点，提出了一种基于FPGA技术，采用单像素控制的新型波前斜率处理方法，该方法可以使得波前斜率处理机的实时性更强，体积更小，并能适用于不同子孔径布局和不同子孔径数的自适应光学系统。