增大夏克-哈特曼波前传感器动态测量范围的方法 被引量：19

1

作者 李华强 宋贺伦 +1 位作者 饶长辉 饶学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1203-1207,共5页

为了使夏克-哈特曼波前传感器(HS)在具有高灵敏的同时又能获得大的动态测量范围,介绍了一种能够增大HS动态测试范围的软件处理方法-外推法。在运用外推法时,首先需要找出任意子孔径(A)对应的焦斑位置作为起始点,然后利用外推法得到与A... 为了使夏克-哈特曼波前传感器(HS)在具有高灵敏的同时又能获得大的动态测量范围,介绍了一种能够增大HS动态测试范围的软件处理方法-外推法。在运用外推法时,首先需要找出任意子孔径(A)对应的焦斑位置作为起始点,然后利用外推法得到与A相邻的子孔径(B)内的焦斑位置,再以B内的焦斑位置作为起始点外推得到与B相邻的其它子孔径内的焦斑位置,依次类推,直至把所有子孔径内的焦斑全部找到。文中利用实验对外推法的可行性和实用性进行了验证,结果表明,在超出HS动态测量范围2倍的情况下,利用外推法可以完美地复原波面,基本解决了HS的动态测量范围和灵敏度相互矛盾的问题。 展开更多

关键词 自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 动态范围 外推法 焦斑

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利用标记分水岭法实现夏克-哈特曼波前传感器质心探测 被引量：5

2

作者 程利群 王晓曼 景文博 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1494-1499,共6页

由于光斑质心探测精度直接影响夏克-哈特曼波前传感器的波前探测精度,本文提出基于标记分水岭法来确定阵列光斑质心探测窗口。首先,对采集到的夏克-哈特曼阵列光斑图像进行平滑并求出其梯度图像;然后,利用大津(OTSU)阈值法在求出的梯度... 由于光斑质心探测精度直接影响夏克-哈特曼波前传感器的波前探测精度,本文提出基于标记分水岭法来确定阵列光斑质心探测窗口。首先,对采集到的夏克-哈特曼阵列光斑图像进行平滑并求出其梯度图像;然后,利用大津(OTSU)阈值法在求出的梯度图像上进行目标标记,最后在标记过的梯度图像上进行分水岭分割,确定出每个光斑的探测窗口。由于该方法确定的质心探测窗口是对光斑实际大小进行匹配,故有效地抑制了噪声对质心探测的影响。实验结果表明:利用该方法确定光斑探测窗口所计算的质心精确度和稳定性均比传统的在子透镜窗口中计算光斑质心的方法要高。统计多幅图像计算得到的窗口质心标准差的平均值为0.010 9,比传统法计算出的平均值0.073 4提高了6倍,满足哈特曼波前传感器对光斑质心计算稳定性和精确度的要求。 展开更多

关键词 夏克-哈特曼波前传感器 质心探测 探测窗口 标记分水岭法 标准差

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稀疏表示的夏克-哈特曼波前传感器信号提取 被引量：1

3

作者 张艳艳 许文涛 陈苏婷 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期48-54,共7页

由于背景噪声及探测器噪声的存在,夏克-哈特曼波前传感器质心探测误差较大,本文提出了一种在稀疏域去除背景噪声及探测器噪声的方法。首先采用二维高斯模型生成光斑信号样本图像,构造超完备目标字典,依次对测试图像分块计算其在超完备... 由于背景噪声及探测器噪声的存在,夏克-哈特曼波前传感器质心探测误差较大,本文提出了一种在稀疏域去除背景噪声及探测器噪声的方法。首先采用二维高斯模型生成光斑信号样本图像,构造超完备目标字典,依次对测试图像分块计算其在超完备字典中的表示系数,利用噪声、背景和目标表示系数的不同,通过认为设定阈值来判别该图像块是否为光斑信号。结果表明,本文处理方法能够较好的提取出光斑信号,且与减阈值算法相比,其处理后质心偏差、RMS及PV值都较小。 展开更多

关键词 自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 稀疏表示 质心偏差

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哈特曼传感器子孔径光斑的局部自适应阈值分割方法 被引量：8

4

作者 李旭旭 李新阳 王彩霞 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期170687-170694,共8页

夏克-哈特曼传感器的质心偏移估计精度受噪声的影响非常大,在传统质心法(CoG)中尤为突出,因而阈值的选取十分重要。本文提出了一种基于统计排序的局部自适应阈值分割方法,并与传统的全局阈值法进行对比,发现自适应的局部阈值能够更加有... 夏克-哈特曼传感器的质心偏移估计精度受噪声的影响非常大,在传统质心法(CoG)中尤为突出,因而阈值的选取十分重要。本文提出了一种基于统计排序的局部自适应阈值分割方法,并与传统的全局阈值法进行对比,发现自适应的局部阈值能够更加有效地分割出阵列光斑,从而减小背景噪声对质心估计的影响,降低波面复原误差。本文通过静态相差的测量实验,从质心偏移估计的精度和波前复原精度两个方面进行分析,验证了该方法的有效性。另外,本文发现自适应阈值结合灰度加权的质心提取方法,是对传统质心法的较好改进,可以有效提高峰值信噪比大约10~40的光斑质心提取精度。 展开更多

关键词 夏克-哈特曼传感器 点源光斑 自适应阈值 质心提取 质心算法

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用夏克-哈特曼探测器测量人眼波前像差 被引量：16

5

作者 程少园 曹召良 +3 位作者 胡立发 穆全全 李鹏飞 宣丽 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1060-1067,共8页

为了精确测量人眼的高低阶像差,设计并搭建了一套人眼波前像差精确测量光学系统。该系统采用夏克-哈特曼波前探测器进行波前探测,可以在不同瞳孔、不同视场和不同调焦状态下精确测量人眼的波前像差。用ZEMAX软件对系统进行模拟分析,验... 为了精确测量人眼的高低阶像差,设计并搭建了一套人眼波前像差精确测量光学系统。该系统采用夏克-哈特曼波前探测器进行波前探测,可以在不同瞳孔、不同视场和不同调焦状态下精确测量人眼的波前像差。用ZEMAX软件对系统进行模拟分析,验证了该系统的探测精度,讨论了系统的调焦性能。用该系统实验分析了人眼各阶像差的分布情况、瞳孔大小和调焦状态对人眼波前像差的影响,以及人眼波前像差的时间和空间变化特性(变化频率约3 Hz,等晕角约为1.5°)。结果表明,该系统精度高(PV<1/20λ),操作方便,是人眼波像差的研究和个性化角膜手术的有力工具。 展开更多

关键词 夏克-哈特曼波前传感器 人眼 波像差 杂散光

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夏克-哈特曼阵列光斑质心探测误差比较 被引量：4

6

作者 景文博 段锦 +3 位作者 王晓曼 赵思 徐皓 姜会林 《吉林大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1013-1017,共5页

在相同信噪比的情况下,通过数值仿真对夏克-哈特曼波前传感器阵列光斑的4种质心探测算法进行质心探测误差对比.仿真结果表明,强加权质心算法具有较好的适用性,该算法在信噪比小于5时,质心探测误差低于0.5像素.在对阵列光斑进行质心探测... 在相同信噪比的情况下,通过数值仿真对夏克-哈特曼波前传感器阵列光斑的4种质心探测算法进行质心探测误差对比.仿真结果表明,强加权质心算法具有较好的适用性,该算法在信噪比小于5时,质心探测误差低于0.5像素.在对阵列光斑进行质心探测时,同时考虑质心探测误差和探测速率,有效提高了质心探测的准确性和快速性. 展开更多

关键词 夏克-哈特曼波前传感器 质心算法 质心探测误差 信噪比 时间复杂度

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双光楔微扫描哈特曼-夏克波前探测技术 被引量：3

7

作者 马辰昊 付跃刚 +2 位作者 贺文俊 王加科 董亭亭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期2813-2818,共6页

传统哈特曼-夏克传感器主要受微透镜尺寸与微透镜数量的限制,对待测波前采样不足,影响对波前的探测精度。通过对哈特曼-夏克传感器波前重构原理和双光楔微扫描原理进行分析讨论,提出了一种在哈特曼-夏克传感器之前加入双光楔微扫描结构... 传统哈特曼-夏克传感器主要受微透镜尺寸与微透镜数量的限制,对待测波前采样不足,影响对波前的探测精度。通过对哈特曼-夏克传感器波前重构原理和双光楔微扫描原理进行分析讨论,提出了一种在哈特曼-夏克传感器之前加入双光楔微扫描结构的检测方法,弥补了传统哈特曼-夏克传感器对待测波前采样不足的缺点。利用Zemax和Lighttools软件模拟了加入双光楔微扫描结构哈特曼-夏克传感器的光斑分布情况。微扫描图像重建算法与波前重构算法结合给出原理性验证,对所模拟后大像差光学系统波前复原精度提高了53.53%,该方法可以有效提高哈特曼-夏克传感器对波前探测的精度。 展开更多

关键词 哈特曼-夏克传感器 微扫描 波前重构 检测精度

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哈特曼波前传感器的自动孔径搜索与匹配方法

8

作者 魏凌 杨金生 +5 位作者 史国华 王飞 饶学军 蔡留美 姜现坡 张雨东 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期31-35,共5页

为了使夏克-哈特曼波前传感器(SHWFS)能保证精度的同时又能获得更大的动态范围,介绍了一种用于SHWFS的自动子孔径搜索与匹配算法。该方法在实施时,先根据待测量图像计算背景阈值,然后以减阈值后的图像中心位置的一个光斑为参考光斑的参... 为了使夏克-哈特曼波前传感器(SHWFS)能保证精度的同时又能获得更大的动态范围,介绍了一种用于SHWFS的自动子孔径搜索与匹配算法。该方法在实施时,先根据待测量图像计算背景阈值,然后以减阈值后的图像中心位置的一个光斑为参考光斑的参考中心,按图像的横、纵方向依次搜索其它光斑点,接着将搜索的结果拼接起来得到所有孔径的分布,最后根据两幅图像得到的各自的子孔径分布按横、纵方向平移进行配准,以达到最优的匹配结果。文中利用实验对本论文提出的方法进行了验证。结果表明,本文提出的方法能够实现SHWFS的子孔径搜索与匹配,提高哈特曼的动态范围。 展开更多

关键词 自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 动态范围 子孔径

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对Hartmann-Shack波前传感器平移误差的研究 被引量：5

9

作者 叶红卫 鲜浩 张雨东 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期1-4,10,共5页

Hartmann-Shack传感器的探测精度对于评价自适应光学系统的校正能力和光学检测精度都是十分重要的。通过对传感器的平移误差的理论分析和数据仿真来对传感器的系统精度进行研究,确定平移误差的最佳范围为残余像差与理论像差的均方根比... Hartmann-Shack传感器的探测精度对于评价自适应光学系统的校正能力和光学检测精度都是十分重要的。通过对传感器的平移误差的理论分析和数据仿真来对传感器的系统精度进行研究,确定平移误差的最佳范围为残余像差与理论像差的均方根比值不大于0.5%。这为Hartmann-Shack传感器的装配提供了理论依据和技术指标。 展开更多

关键词 自适应光学 波前传感器 平移误差 哈特曼-夏克传感器

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基于HS传感器的固体激光器热透镜焦距测量 被引量：1

10

作者 李娜 蒋威 刘全喜 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期624-628,共5页

基于哈特曼-夏克传感器、激光光束分析仪和谐振腔理论,设计了一种在有激光输出情况下,实时测量固体激光器热透镜焦距的方法,具有简单、便捷、实用的特点。利用此方法,对激光二极管连续端面抽运棒状激光器的热透镜焦距进行了测量,并和理... 基于哈特曼-夏克传感器、激光光束分析仪和谐振腔理论,设计了一种在有激光输出情况下,实时测量固体激光器热透镜焦距的方法,具有简单、便捷、实用的特点。利用此方法,对激光二极管连续端面抽运棒状激光器的热透镜焦距进行了测量,并和理论数值模拟结果进行了对比分析讨论,可为固体激光器的优化设计和实验研究提供参考。 展开更多

关键词 固体激光器 热透镜焦距 哈特曼-夏克传感器 M2因子 激光发散角

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高速流场对光传输特性的影响 被引量：1

11

作者 陈志强 符松 +1 位作者 郭隆德 谢伟明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1515-1519,共5页

利用一座小型跨超声速风洞进行了高速流场光传输特性试验研究。光束在高速流场中传输时,由于流场密度变化,光波波前会发生畸变。利用风洞提供0.7,2.0和3.0等气流马赫数的流场条件,采用基于夏克-哈特曼波前传感器的光学测量系统,对光束... 利用一座小型跨超声速风洞进行了高速流场光传输特性试验研究。光束在高速流场中传输时,由于流场密度变化,光波波前会发生畸变。利用风洞提供0.7,2.0和3.0等气流马赫数的流场条件,采用基于夏克-哈特曼波前传感器的光学测量系统,对光束在风洞流场中传输时的波前畸变进行了测量。试验结果表明:随着风洞流场马赫数增加,流场对光波传播的影响增大,光波波前畸变量显著提高。因此,在利用风洞进行气动光学试验研究之前,有必要消除风洞流场本身对光波传输的严重干扰。 展开更多

关键词 气动光学 风洞 高速流场 夏克-哈特曼传感器 波前相位

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利用导流板降低流场对光传输影响的试验研究

12

作者 陈志强 郭隆德 +1 位作者 谢伟明 符松 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期576-581,共6页

在一座小型跨超声速风洞上采用夏克-哈特曼波前传感器进行了Ma=3试验段流场对光传输特性影响的试验研究。空风洞流场的测试结果表明,由于试验段壁面湍流边界层中气流脉动与流场密度变化的影响,光波前会发生畸变。为了降低湍流边界层流... 在一座小型跨超声速风洞上采用夏克-哈特曼波前传感器进行了Ma=3试验段流场对光传输特性影响的试验研究。空风洞流场的测试结果表明,由于试验段壁面湍流边界层中气流脉动与流场密度变化的影响,光波前会发生畸变。为了降低湍流边界层流场对光传输的影响,在风洞试验段单侧壁板上安装导流板进行了试验。测试数据表明,光波前畸变量的PV均值和RMS均值分别由3.5λ和0.73λ降低到了1.09λ和0.22λ,而且光波前畸变量的波动幅度也大为降低。初步研究结果说明,采用加装导流板等措施可以显著降低风洞流场对光传输的影响,有利于提高风洞试验时流场显示与测量结果的可靠性和有效性。 展开更多

关键词 风洞试验 光传输特性 夏克-哈特曼传感器 波前畸变

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提高波前探测精度的高阶矩方法 被引量：7

13

作者 夏爱利 马彩文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期472-477,共6页

夏克-哈特曼波前传感器测量畸变波前的探测精度主要取决于光斑质心的测量精度。提出了一种提高光斑质心探测精度的新方法,在优化的探测窗口内使用高阶矩方法计算光斑的质心。首先,在整个子孔径内,通过一阶矩方法获得光斑的近似中心,然... 夏克-哈特曼波前传感器测量畸变波前的探测精度主要取决于光斑质心的测量精度。提出了一种提高光斑质心探测精度的新方法,在优化的探测窗口内使用高阶矩方法计算光斑的质心。首先,在整个子孔径内,通过一阶矩方法获得光斑的近似中心,然后以这个近似中心为中心,包含整个光斑,建立一个矩形窗口,并在该窗口内通过高阶矩方法重新计算光斑的质心。通过该改进的方法,在优化的探测窗口外,噪声的影响基本被消除;在优化的探测窗口内,噪声的影响也因为光斑权值比重的增大而削弱。实验结果证明:与传统方法相比,新方法提高了光斑质心测量的精度、重复性和稳定性。 展开更多

关键词 自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 质心计算 高阶矩

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两种M^2因子实验测量方法的比较 被引量：2

14

作者 张浩 胡绍云 +1 位作者 钟鸣 吕百达 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2629-2633,共5页

为了从实验上分析和验证H-S传感器测量M2因子方法,对使用双曲线拟合法测量M2因子和H-S传感器测量M2因子做了详细的实验研究,且对实验结果、实验误差进行了比较与分析。研究表明:当H-S波前传感器透镜组足够多,重构误差较小,选取合适的泽... 为了从实验上分析和验证H-S传感器测量M2因子方法,对使用双曲线拟合法测量M2因子和H-S传感器测量M2因子做了详细的实验研究,且对实验结果、实验误差进行了比较与分析。研究表明:当H-S波前传感器透镜组足够多,重构误差较小,选取合适的泽尼克多项式阶数时,H-S波前传感器一次测量法得到的光束的M2因子与传统方法测得的M2因子值基本相当。与双曲线拟合法相比,H-S传感器法适用范围小,但是当满足测量条件时,H-S传感器法更便捷。 展开更多

关键词 M2因子 波前重构 哈特曼-夏克传感器 泽尼克多项式

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CO_2激光辐照下光学薄膜的热畸变研究

15

作者 杨富 南景宇 +2 位作者 郑伟 张彬 黄伟 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期64-67,共4页

采用夏克-哈特曼波前传感器对不同基底材料、不同厚度单层光学薄膜以及不同膜系的多层光学薄膜样品在10.6μm激光辐照下的热畸变进行了实验研究。

关键词 CO2激光 光学薄膜 热畸变 基底 夏克-哈特曼波前传感器

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低速热射流涡及其气动光学特性的测量

16

作者 李文煜 姜宗福 +1 位作者 许晓军 谢文科 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1092-1096,共5页

　用37单元哈特曼 夏克波前传感器以419Hz的帧频对加热的扁喷管气流的气动光学特性进行了测量,采用模式法进行波前重构,从而得到观测孔径内该低速热射流所造成的光程差分布,进而计算出其Strehl比,时间序列结果反映了它们的动态过程。实... 　用37单元哈特曼 夏克波前传感器以419Hz的帧频对加热的扁喷管气流的气动光学特性进行了测量,采用模式法进行波前重构,从而得到观测孔径内该低速热射流所造成的光程差分布,进而计算出其Strehl比,时间序列结果反映了它们的动态过程。实验给出了4.3～8m/s及44～85℃的中心平均空气流速和温度的几种不同气流参数下的光程差分布,用相关的方法得出剪切层中相干结构(涡)的流动速度,结果表明,剪切层中相干结构引起的光程差分布及Strehl比随气流参数而变化;当高于65℃时,温度的影响不明显。 展开更多

关键词 气动光学 湍流场 涡结构 哈特曼-夏克传感器 Strehl比

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