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第
36
卷
第
2
期
中
国
激
光
Vol.36
,
No.2
2009
年
2
月
犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犔犃犛犈犚犛
犉犲犫狉狌犪狉
狔
,
2009
文章编号:
02587025
(
2009
)
02043005
犎犪狉狋犿犪狀狀犛犺犪犮犽
波前传感器的自适应质心探测方法
梁
春
廖文和
沈建新
周
宇
(南京航空航天大学机电学院,江苏 南京
210016
)
摘要
在分析影响
HartmannShack
(
HS
)传感器质心探测精度因素的基础上,提 出结 合 自平 方 算法、大 津算 法、光
斑位置区域自适应标定、回归局部阈值法等方法,给出一套适合波前像差测量的质 心 自适 应 探测 方 法,该方 法 具有
准确、自适应性强的特点。经验证,与传统的质心探 测 方 法 相 比 ,该 方 法 能 准 确 识 别 并 保 留 更 多 的 有 效 光 斑 信 息,
提高质心探测的精度,扩大
HS
传感器的适用范围。
关键词
自适应光学;波前传感器;质心计算;阈值
中图分类号
TH703
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犆犑犔20093602.0430
犃狀犃犱犪
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;
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;
犮犲狀狋狉狅犻犱犮犪犾犮狌犾犪狋犻狅狀
;
狋犺狉犲狊犺狅犾犱
收稿日期:
20080614
;收到修改稿日期:
20081020
基金项目:国家
863
计划(
2006AA020804
)资助课题。
作者简介:梁
春(
1977-
),博士研究生,主要从事数字化设计制造及计算机辅助生物医学工程等方面研究。
Email
:
bloomlc
@
sina.com
导师简介:廖文和(
1965-
),教授,博士生导师,主要从事计算 机辅 助 设计/计 算机 辅 助 制 造 及 数 字 医 疗 装 备 等 方 面 的 研
究。
Email
:
cnwho
@
nuaa.edu.cn
1
引
言
自适应光学 技 术 的 雏 形是
1953
年美国 天 文 学
家
Babcock
[
1
]
提 出 的 采 用 闭 环 校 正 波 前 误 差 的 方
法,经过几十年的 发 展,已 经 在 激 光 大 气 传 输、天文
目标观测、眼科医疗应用等方面发挥巨大作用
[
2
~
4
]
,
许多国家都在自适 应 光 学 领 域投入了巨大的 精 力。
目前常用的自适应光学系统中的硬件主要包括波前
传感器和波前校正器
[
5
]
。
在波前 传 感 器 中,
HartmannShack
(
HS
)传 感
器由于光能利用率高,可以同时测 量 光 场 的 波 前 相
位分布和 强度分 布的 时 间特 性与空 间特性
[
6
]
,因而
应用最为广泛。 作 为 自 适 应光学系统的关 键 部 件,
其探测误差是自适应光学系统的主要误差源
[
7
]
。在
HS
传感器使用中,光 斑 质 心 的 定 位 是 波 前 复 原算
法的基础,本文以 自 适 应 抑 噪 滤 波、阈 值 选 取、光斑
位置标定和二次局部阈值滤波 为 基 础,提 出 了 一 套
高精度的光斑质心自适应探测方法。
2
影响
HS
传感器质心探测精度的
因素
引起
HS
波前 传 感 器的 测 量 结 果 误 差 的主 要
因素有两部分:一是质心探测的准确性,二是复原算
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