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高对比度成像波前检测及校正算法研究
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作者 陈曌瑜 张熙 王钢 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1906-1912,共7页
空间超高对比度成像技术是开展类地行星直接成像探测的必要条件,该技术的实现依赖于空间星冕仪系统对光学波前的精确控制,因此需要发展专用的在轨波前检测及校正算法。此类算法已在地基自适应光学系统中广泛应用,但在空间中,受限于航天... 空间超高对比度成像技术是开展类地行星直接成像探测的必要条件,该技术的实现依赖于空间星冕仪系统对光学波前的精确控制,因此需要发展专用的在轨波前检测及校正算法。此类算法已在地基自适应光学系统中广泛应用,但在空间中,受限于航天用CPU性能和选型限制,无法基于纯CPU运算设计。本文基于FPGA和CPU混合架构实现波前校正,在兼顾硬件资源和运算精度的条件下,能够锁定系外行星探测所需的高对比度成像暗区。上述混合架构的算法在大规模自适应光学系统中也具有显著的速度优势,针对100×100子孔径数的自适应光学系统,波前处理延时缩短1281.826μs,可满足为地基大口径望远镜配备的ExAO、GLAO和MCAO等自适应光学系统高速并行计算的需求。 展开更多
关键词 自适应光学 高对比度成像 波前检测及校正 FPGA
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基于窗口傅里叶变换剪切干涉法波前检测 被引量:2
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作者 李洪儒 冯国英 +2 位作者 杜永兆 杨火木 周寿桓 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1897-1903,共7页
提出了一种利用二维窗口傅里叶变换从径向剪切干涉条纹中准确得到波前的重建技术。首先对剪切干涉条纹做二维窗口傅里叶变换,设置阈值和频率积分范围后,进行二维窗口傅里叶逆变换,然后对包裹相位做去载频和相位展开处理得到相位差分布,... 提出了一种利用二维窗口傅里叶变换从径向剪切干涉条纹中准确得到波前的重建技术。首先对剪切干涉条纹做二维窗口傅里叶变换,设置阈值和频率积分范围后,进行二维窗口傅里叶逆变换,然后对包裹相位做去载频和相位展开处理得到相位差分布,最后使用波前迭代算法从相位差中复原实际波前。模拟计算表明,使用该方法最大相位复原误差为0.82%,均方根值为0.020 9 rad,实验结果验证了该方法的有效性。同时也对窗口傅里叶变换的关键参数,如窗函数的选择、窗口大小的确定以及阈值的选取等进行了简要讨论。与传统傅里叶变换法(FFT)相比,基于窗口傅里叶变换的剪切干涉波前检测法有更高的精度和稳定性,为波前检测提供一种新的处理方法。 展开更多
关键词 波前检测 窗口傅里叶变换 径向剪切干涉 频谱滤
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基于相位差法的波前检测技术 被引量:6
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作者 李强 沈忙作 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期114-119,共6页
基于相位差法的波前检测技术,主要是利用在焦面和离焦位置上同时采集的一对图像,对光瞳上的波前相位分布进行恢复,同时也可以对目标进行恢复。与哈特曼波前传感器和剪切干涉仪等波前检测技术相比,相位差法具有光路简单、易于实现的特点... 基于相位差法的波前检测技术,主要是利用在焦面和离焦位置上同时采集的一对图像,对光瞳上的波前相位分布进行恢复,同时也可以对目标进行恢复。与哈特曼波前传感器和剪切干涉仪等波前检测技术相比,相位差法具有光路简单、易于实现的特点,同时可以采用扩展目标作为参考源,主要适用于对实时性要求不高的领域。在计算机模拟大气湍流和成像系统的基础上,我们使用有限内存拟牛顿法对波前相位和目标进行了恢复。模拟研究结果表明,相位差法可以较准确的恢复出波前相位,并且最优化的离焦波面差为一个波长。 展开更多
关键词 波前检测 相位恢复 图像恢复 相位差
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强激光波前检测中的图像自动识别系统的设计 被引量:2
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作者 常胜利 陈哲 胡永明 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期96-98,共3页
介绍了利用计算机图像自动识别技术建立高效强激光波前检测系统的设计方法 ,整个系统采用 DELPHI编制并运行在 WINDOWS95/98平台上 ,利用数字图像处理技术以及 Del-phi的可视化及面向对象编程技术 ,实现对激光衍射焦斑阵列图像进行自动... 介绍了利用计算机图像自动识别技术建立高效强激光波前检测系统的设计方法 ,整个系统采用 DELPHI编制并运行在 WINDOWS95/98平台上 ,利用数字图像处理技术以及 Del-phi的可视化及面向对象编程技术 ,实现对激光衍射焦斑阵列图像进行自动识别与处理 ,用计算机软件实现了常规 Hartmann- Shack传感器中子透镜阵列的子光束聚焦过程 。 展开更多
关键词 强激光 波前检测 图像识别
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干涉法在光栅波前检测中的应用研究 被引量:3
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作者 吴迪 齐向东 +1 位作者 车英 郭林炀 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2011年第2期5-7,共3页
主要针对凹面衍射光栅波前检测方法进行研究。实验光路的搭建基于泰曼干涉仪检测原理,针对凹面光栅检测进行相应的改进,成功获得凹面光栅零级和一级干涉条纹,从而证明了用干涉法检验凹面光栅衍射波前的可行性,为凹面光栅的加工质量检测... 主要针对凹面衍射光栅波前检测方法进行研究。实验光路的搭建基于泰曼干涉仪检测原理,针对凹面光栅检测进行相应的改进,成功获得凹面光栅零级和一级干涉条纹,从而证明了用干涉法检验凹面光栅衍射波前的可行性,为凹面光栅的加工质量检测提供了理论依据。 展开更多
关键词 衍射光栅 凹面光栅 波前检测 像差
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基于DWC波前检测的计算机辅助装调技术 被引量:1
6
作者 刘琳 王洋 张兴德 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期428-432,共5页
计算机辅助装调(CAA)技术是提升高精度、复杂离轴光学系统成像质量的有效手段。介绍了计算机辅助装调技术发展背景及现状,总结了用于计算机辅助装调技术的光学检测手段及优化方法。介绍了一种基于高分辨率波前传感器(DWC)的计算机辅助... 计算机辅助装调(CAA)技术是提升高精度、复杂离轴光学系统成像质量的有效手段。介绍了计算机辅助装调技术发展背景及现状,总结了用于计算机辅助装调技术的光学检测手段及优化方法。介绍了一种基于高分辨率波前传感器(DWC)的计算机辅助装调技术,建立了数学模型。这个模型包含光学系统出瞳波面像差获取、失调光学系统的失调量计算及系统像差表示三个方面的内容。最后,对模型进行了数值仿真试验,通过对比系统装调前后的结果,验证了该方法的理论可行性。 展开更多
关键词 计算机辅助装调技术 离轴反镜光学系统 泽尼克多项式 波前检测
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大口径封窗透射波前检测误差分析 被引量:1
7
作者 侯绿 肖恒兵 《激光杂志》 北大核心 2018年第4期27-29,共3页
大口径封窗透射波前检测和误差控制是提高封窗质量必要途径。论文首先阐述了封窗透射波前检测的过程原理,分析了透射波前检测中的主要误差来源。仿真计算研究了系统误差各分项的影响,结果表明由于封窗倾斜所引入的波前误差约为0.01λRMS... 大口径封窗透射波前检测和误差控制是提高封窗质量必要途径。论文首先阐述了封窗透射波前检测的过程原理,分析了透射波前检测中的主要误差来源。仿真计算研究了系统误差各分项的影响,结果表明由于封窗倾斜所引入的波前误差约为0.01λRMS;采用球面干涉仪进行封窗透射波前检测时,由封窗引入的球差约为0.0018λRMS;重力引起的透射波前变化主要由元件倾斜而产生,引入的波前变化约为0.001λRMS,由夹持力不均匀导致的透射波前变化可忽略不计;实际测试了随机误差来源中气流扰动和环境振动的影响,结果表明当封窗距参考镜500mm时引入的测试误差约为0.021λRMS。最后对误差进行了合成,合成后的误差为0.0234λRMS,满足测试要求。 展开更多
关键词 波前检测 误差分析 封窗 干涉检测
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一种大型望远系统波前检测的方法 被引量:1
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作者 张维 曹益平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期205-209,共5页
对传统S-H波前检测方法进行了改进的基础上,设计了一套适应于大型望远系统的波前检测方案。利用五角棱镜光束转向系统形成大型望远系统各子孔径准参考光束,实现依次扫描各子孔径;并用改进的S-H波前传感器实现依次探测各子孔径的波前。... 对传统S-H波前检测方法进行了改进的基础上,设计了一套适应于大型望远系统的波前检测方案。利用五角棱镜光束转向系统形成大型望远系统各子孔径准参考光束,实现依次扫描各子孔径;并用改进的S-H波前传感器实现依次探测各子孔径的波前。理论分析证明了由五角棱镜的制造误差和运动误差引起的波前倾斜误差在微变情况下,可通过波前修正方法予以修正,可有效地再现出望远系统自身波前误差。该方案可适用于大口径望远系统的波前检测。 展开更多
关键词 大型望远系统 波前检测 五角棱镜 误差修正 子孔径
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激光推进中的波前检测技术研究
9
作者 李亚斌 宋丰华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z3期49-54,共6页
文中从数学上分析了波前传感器测量的参数,针对激光推进应用中的波面检测技术,较全面地总结了现有各类波面检测方法及其特点,并给出了相应结构与应用实例,最后针对激光推进应用中光束波面检测的可行性进行了比较。
关键词 激光推进 波前检测 传感器 剪切干涉仪
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干涉仪准直系统波前质量检测 被引量:10
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作者 武旭华 陈磊 肖韶荣 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期106-110,共5页
为保证干涉仪的测量精度需严格控制其准直光路中平行光束波前质量,以口径150 mm的扩束镜出射波面为测试对象在Zygo干涉仪上设计实验,采用五棱镜扫描法逐条测试扩束镜某一方向上出射波面法线的微小变化量,实现一种精度高而又经济的大口... 为保证干涉仪的测量精度需严格控制其准直光路中平行光束波前质量,以口径150 mm的扩束镜出射波面为测试对象在Zygo干涉仪上设计实验,采用五棱镜扫描法逐条测试扩束镜某一方向上出射波面法线的微小变化量,实现一种精度高而又经济的大口径波面测试。实验结果与Zygo的测试结果相吻合,证实了这种方法的可行性。同时分析了实验装置与环境对测试精度的影响。 展开更多
关键词 波前检测 五棱镜 大口径准直光束 干涉仪 质心算法
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长焦距红外光学系统焦距检测方法 被引量:5
11
作者 姚震 吴易明 +2 位作者 高立民 吴璀罡 梅超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期1950-1954,共5页
强激光主机装置中,需要利用各种不同焦距的光学透镜对光束进行扩束和准直,透镜焦距的准确程度直接影响系统的整体性能,所以对透镜焦距的准确测量尤为重要。提出了一种利用哈特曼-夏克波前检测仪和旋转平面镜辅助测量长焦距红外光学系统... 强激光主机装置中,需要利用各种不同焦距的光学透镜对光束进行扩束和准直,透镜焦距的准确程度直接影响系统的整体性能,所以对透镜焦距的准确测量尤为重要。提出了一种利用哈特曼-夏克波前检测仪和旋转平面镜辅助测量长焦距红外光学系统焦距的新方法。给出了系统的测量原理,使用ZEMAX光学仿真软件仿真分析了待测透镜不同通光孔径对焦距测量的影响,并且通过误差理论推导出平面镜旋转角度与系统测量误差之间的解析表达式。最后进行了实验对比,测量结果表明,当平面镜旋转至一定角度,采用合适的通光口径,系统测量精度可以优于3‰,远高于传统测量方法。此外,该测量方法还具有使用方便、高稳定度等显著优点。 展开更多
关键词 红外光学系统 长焦距测量 波前检测 误差分析
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大口径连续相位板拼接检测误差分析 被引量:4
12
作者 颜浩 杨春林 +2 位作者 石琦凯 温圣林 嵇保健 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3329-3332,共4页
对大口径连续相位板(CPP)在子孔径拼接检测过程中存在的几种影响检测精度的主要因素,包括定位误差、系统误差和拼接模式等进行了归纳并分析了其对检测精度的影响权重。通过对子孔径重叠区域分布的均匀性计算,分析了检测误差对拼接质量... 对大口径连续相位板(CPP)在子孔径拼接检测过程中存在的几种影响检测精度的主要因素,包括定位误差、系统误差和拼接模式等进行了归纳并分析了其对检测精度的影响权重。通过对子孔径重叠区域分布的均匀性计算,分析了检测误差对拼接质量的影响。结果表明,定位误差是影响CPP拼接精度的主要原因,而对系统误差进行有效处理可以进一步减小重叠区非均匀性,拼接模式的选择对CPP的拼接结果的影响有限。通过CPP深度特性对重叠区域均匀性的统计分析表明,在像素级别的检测中,重叠区域均方根残差随着CPP深度的增加而线性增加,即拼接精度随CPP深度的增加而降低。 展开更多
关键词 连续相位板 波前检测 子孔径拼接
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光刻投影物镜畸变检测中的位移测量误差分析 被引量:2
13
作者 杜婧 刘俊伯 +1 位作者 全海洋 胡松 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期88-100,共13页
在光刻投影物镜的畸变检测中,位移测量误差是光刻投影物镜畸变检测的重要误差源之一,深度分析误差源并减小误差项,可提高光刻投影物镜的畸变检测精度。本文将运动台的定位与测量技术相结合,着重分析利用夏克-哈特曼波前传感器对投影物... 在光刻投影物镜的畸变检测中,位移测量误差是光刻投影物镜畸变检测的重要误差源之一,深度分析误差源并减小误差项,可提高光刻投影物镜的畸变检测精度。本文将运动台的定位与测量技术相结合,着重分析利用夏克-哈特曼波前传感器对投影物镜进行畸变检测时像质检测台的位移测量误差。并以一套投影物镜像质检测台为例,对其在投影物镜畸变检测中的位移测量误差进行分析,利用该像质检测台对某一投影物镜进行畸变检测,畸变检测结果约80 nm,其中该像质检测台的位移测量误差会给畸变检测结果带来约22 nm的不确定度。 展开更多
关键词 畸变检测 波前检测 位移测量 投影物镜
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大口径标准镜绝对面形精度传递方法 被引量:1
14
作者 徐凯源 李强 +2 位作者 刘昂 高波 何宇航 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3210-3214,共5页
提出了一种大口径干涉仪标准镜绝对面形精度的传递方法,在已知一台干涉仪参考镜绝对面形的前提下,可向待测标准镜进行精度传递。由于检测温度与使用温度的不同,待测标准镜在另一台干涉仪作参考镜时,绝对面形会发生变化,变化集中在离焦量... 提出了一种大口径干涉仪标准镜绝对面形精度的传递方法,在已知一台干涉仪参考镜绝对面形的前提下,可向待测标准镜进行精度传递。由于检测温度与使用温度的不同,待测标准镜在另一台干涉仪作参考镜时,绝对面形会发生变化,变化集中在离焦量上;在待测标准镜使用状态下,通过对经典三板互检法得到的竖直方向直线绝对面形的分析,得到标准镜使用状态离焦量的估计,以此修正直接精度传递结果,最终得到待测标准镜使用状态下的绝对面形。比较同一块光学元件在两台干涉仪上标定前和标定后的测量结果,标定后的面形差值更小且分布一致性更好,证明了本方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 波前检测 面形精度传递方法 高精度面形检测 干涉检测 光学仪器
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单像素复振幅成像(特邀) 被引量:2
15
作者 刘瑞丰 赵书朋 李福利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期79-94,共16页
传统光学成像系统主要依靠阵列探测器对目标的空间分布进行探测来达到成像的目的。而单像素成像不需要阵列探测器,在探测端只需要使用一个单点探测器来记录光场的信号,然后利用关联算法来重构目标物体的图像信息。由于单点探测器的技术... 传统光学成像系统主要依靠阵列探测器对目标的空间分布进行探测来达到成像的目的。而单像素成像不需要阵列探测器,在探测端只需要使用一个单点探测器来记录光场的信号,然后利用关联算法来重构目标物体的图像信息。由于单点探测器的技术较为成熟,且成本较为低廉,因此这种成像方式在近些年得到了研究人员的广泛关注,期望单像素成像技术能够应用在X射线、红外、太赫兹等波段。另外,单像素成像技术在生物荧光成像、多光谱成像、三维成像、光场复振幅成像等应用领域也得到了深入的研究。其中光场波前的相位探测在天文观测、医学诊断、光学测量等领域至关重要,研究人员针对这一问题提出了多种基于单像素成像技术进行复振幅成像的方法,这些研究有效地拓展了单像素成像技术的实际应用场景。文中主要介绍了单像素成像技术的历史发展及其基本工作原理,并着重介绍了单像素成像技术在复振幅成像应用中的工作。 展开更多
关键词 单像素成像 波前检测 复振幅成像 关联成像 压缩感知
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基于GS加权改进算法的相位恢复 被引量:6
16
作者 彭金锰 杜少军 蒋鹏志 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期315-318,共4页
阐述了GS算法用于相位恢复的原理,并对算法的应用范围进行了扩展,不再局限于已知光瞳面和焦平面光强的情况。仿真中,选取了光束自由传输的两个垂轴截面,利用光强分布,采用了GS迭代算法对常见的几种波前畸变进行了恢复。针对相位恢复中G... 阐述了GS算法用于相位恢复的原理,并对算法的应用范围进行了扩展,不再局限于已知光瞳面和焦平面光强的情况。仿真中,选取了光束自由传输的两个垂轴截面,利用光强分布,采用了GS迭代算法对常见的几种波前畸变进行了恢复。针对相位恢复中GS算法收敛速度慢和精度低的问题,提出了迭代过程中,在光束输入端和输出端分别进行加权改进,给出了加权系数取值范围。仿真结果表明,这种改进有利于算法跳出局部极值,在加权值取1.2时,针对象散像差的恢复中,速度和精度提高了2倍左右,对一些其它常见像差的恢复精度也有所提高。 展开更多
关键词 自适应光学 相位恢复 相位测量 波前检测 改进GS算法
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近红外反射式错位点衍射干涉仪
17
作者 万骏 陈磊 +1 位作者 朱文华 李金鹏 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期49-54,共6页
为瞬态测量近红外激光波前,提出了一种斜入射结构的反射式错位点衍射干涉仪方案。将点衍射干涉仪集成在镀有特殊膜系的平板基片上,相干光波分别在平板前后表面反射产生错位,从而在传统点衍射干涉图中引入空间线性载频。采用傅里叶变换... 为瞬态测量近红外激光波前,提出了一种斜入射结构的反射式错位点衍射干涉仪方案。将点衍射干涉仪集成在镀有特殊膜系的平板基片上,相干光波分别在平板前后表面反射产生错位,从而在传统点衍射干涉图中引入空间线性载频。采用傅里叶变换的方法处理单幅干涉图恢复待测波前,实现了近红外波前的自动化检测。实验测量了F/10、工作波长为1 313 nm的近红外激光波前,测量结果与Hartmann波前传感器一致。研究了用于针孔快速对准的成像对准技术。因此,采用该方案能够实现近红外波前的瞬态测量。 展开更多
关键词 光学测量 点衍射干涉仪 波前检测 瞬态 空间线性载频
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Fast Digital Correlation Calculation Method in Extended Beacon Wavefront Detection 被引量:1
18
作者 陈珂 赵达尊 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2001年第4期342-348,共7页
On the basis of Hartmann Shack sensor imaging analysis, a new method is presented with which the wavefront slope can be obtained when the object is incoherent and extended. This method, which is demonstrated by both ... On the basis of Hartmann Shack sensor imaging analysis, a new method is presented with which the wavefront slope can be obtained when the object is incoherent and extended. This method, which is demonstrated by both theoretical interpreting and computer simulation, explains how to measure the wavefront slope difference between two sub apertures through the determination of image displacements on detector plane. It includes a fast and accurate digital algorithm for detecting wavefront disturbance, which is much suitable for realization in such electrical hardwares as digital signal processors. 展开更多
关键词 adaptive optics extended beacon wavefront detection fast Fourier transform sequential similarity detection algorithm
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小曲线变换在地震资料处理中的应用
19
作者 任鹏 陈伟 《勘探地球物理进展》 2008年第1期83-83,共1页
多维、多尺度、非线性的小曲线变换近一、两年在地震勘探中的无先验信息波前检测、波场外推、小曲线域偏移、偏移振幅恢复等方面都取得了较好的结果。Herrmann等介绍了小曲线变换用于恢复道缺失较多的地震资料、初次波与多次波的分离、... 多维、多尺度、非线性的小曲线变换近一、两年在地震勘探中的无先验信息波前检测、波场外推、小曲线域偏移、偏移振幅恢复等方面都取得了较好的结果。Herrmann等介绍了小曲线变换用于恢复道缺失较多的地震资料、初次波与多次波的分离、含噪资料的偏移振幅恢复等的研究实例。 展开更多
关键词 地震资料处理 曲线变换 应用 振幅恢复 波前检测 先验信息 地震勘探 场外推
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