[发明专利]一种稀疏光学合成孔径成像系统的相位平移误差校正装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于远场相似度的稀疏光学合成孔径成像系统的相位平移误差校正装置。

背景技术

作为非相干光学合成孔径技术的一个重要分支，稀疏合成孔径技术利用特定空间排布的多子孔径直接相干合成对目标成像，具有直接成像和瞬时频率覆盖等优点。相位平移误差(也称piston误差)的校正问题对系统能否实现高分辨力成像有重要影响，相位平移误差的探测也已成为相关领域研究的焦点之一。目前，已提出的探测技术主要包括以下几种：

(1)条纹模式追踪法(Fringe Pattern Tracking)：

国外文献“Measuring phase errors of an array or segmented mirror with a singlefar-field intensity distribution”Proc.SPIE 1542，1991，提出在忽略子孔径波前内的高阶像差和子孔径瞳面范围内的空间频率变化时，系统远场强度的极小值和距离最亮像点最近的两极小值的相对位置与某一对子孔径间相位平移误差是直接相关的。文献“Activelyco-phased interferometry with SUN/SUMURIS”Proc.SPIE 1947，1993，基于SolarUltraviolet Network(SUN)系统提出通过探测中心条纹与合成艾里斑中心之间的相对距离可以求出相位平移误差。

(2)基于相位差算法(Phase Diversity)：

国外文献“Fizeau Interferometry Test-bed：Wavefront Control”Proc.SPIE 5487，2004，对以激光为目标光时分别采用离焦和波长偏移两种方式实现的基于相位差算法的共相探测方案进行了实验研究。Rick Kendrick和Joseph C.Marron在文章“Analytic VersusAdaptive Image Formation Using Optical Phased Arrays”Proc.SPIE 7468，2009，中指出可采用图像锐化指标作为相位差算法中的误差因子来实现对相位平移误差的探测。国内易红伟对基于自组织特征映射网络(SOFM)的相位差算法在相位平移误差探测方面的应用给予了理论分析和初步实验研究。

(3)基于散斑三维傅氏变换算法(3-D Fourier Transform on Dispersed Fringes)：

国外文献“A wave-front analysis algorithm for multi-aperture interferometersand hypertelescopes”Proc.ESLAB Symposium36，2004提出了完整的“散斑三维傅氏变换算法”(3-D Fourier Transform on Dispersed Fringes)以实现相位平移误差的探测。

此外，针对典型的双子孔径稀疏合成孔径望远镜系统-LBT系统中的相位平移误差探测问题，文献“The Correction of pistonic aberrations at the LBT-A near-infrared Fringeand Flexure Tracker for LINC”Proc.SPIE 4838，2003，提出用远场理论模型拟合观测图像进行探测的方法。国外文献“Autonomous“p/tilt alignment and phasing of adistributed aperture imaging test-bed”OPTICS EXPRESS 18(12)，2010，提出了利用调制传递函数的次峰强度变化规律结合远场图像对称性的探测方法，该方法需要借助相位差算法解决相位平移误差探测中的符号判断与2π模糊性问题。