[发明专利]哈特曼波前探测器的光斑、孔径搜索方法和设备

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及图像信息处理，特别是一种用于哈特曼波前传感器光斑、孔径搜索方法和设备。

背景技术

哈特曼波前探测器已广泛应用于自适应光学系统之中，它可以事先用一束高质量的参考光标定，而在现场测量时无需参考光，对环境的要求不像干涉仪那样严格，因此它可以应用于光学元件质量控制、光束质量诊断、人眼像差、角膜面形测量、自适应光学等方面。哈特曼波前探测器工作的基本原理为将大区域的像差划分成小区域，通过检测这些小区域(子孔径)的偏移像差来得到大区域的整体像差。在检测小区域的偏移像差时，需要计算当前区域相对于标定时的偏移，因此，通常的哈特曼波前探测器事先根据设计时的参数确定子孔径的位置。这种方法由于事先确定了子孔径的位置，因而限制了哈特曼波前探测器的动态范围。当测量的像差有比较大的低阶像差，如倾斜、球差、像散时，哈特曼波前探测器就无能为力了。这种情况也严重地制约了哈特曼波前探测器的应用。

发明内容

考虑到现有技术中的哈特曼波前探测器中需要人为指定子孔径位置且指定的子孔径固定而使得测量动态范围有限的问题，提出了一种用于哈特曼波前探测器的光斑、孔径搜索方法和设备。

根据本发明实施例的方法和设备自动搜索和匹配测量点源的哈特曼的子孔径，进而使测量点源的哈特曼探测器具有更大的测量范围。

根据本发明的实施例，提出了一种用于哈特曼波前探测器的光斑搜索方法，包括步骤：计算哈特曼波前探测器获得的图像的背景阈值；用所述图像中的每个像素的值减去所述背景阈值；计算减阈值后得到的图像的重心，并且以该重心为中心向周围搜索，得到与该重心最接近的光斑；以该最接近的光斑为参考中心，在水平和垂直方向上搜索其他光斑，并且计算其他光斑的中心坐标以及与参考中心之间的位置关系；其中，在以某个步长向某一方向搜索时，如果搜索到光斑，则以搜索到的光斑与上一步搜索到的光斑之间的距离重新确定搜索步长，用于下一步的搜索。

根据本发明的实施例，提出了一种用于哈特曼波前探测器的孔径搜索的方法，包括步骤：根据待测量图像计算背景阈值；将待测量图像减阈值；估计待测量图像的光斑群中心位置，并根据估计得到的中心位置搜索到最近的一个光斑点，以该光斑点为参考中心，按图像的横、纵方向依次搜索其它光斑点，并计算光斑点中心坐标及其与参考中心的位置关系；基于所述搜索结果得到光斑群子孔径分布及各光斑中心位置。

根据本发明的实施例，提出了一种用于哈特曼波前探测器的孔径搜索的设备，包括：根据待测量图像计算背景阈值的装置；将待测量图像减阈值的装置；估计待测量图像的光斑群中心位置，并根据估计得到的中心位置搜索到最近的一个光斑点的装置；以该光斑点为参考中心，按图像的横、纵方向依次搜索其它光斑点，并计算光斑点中心坐标及其与参考中心的位置关系的装置；基于所述搜索结果得到光斑群子孔径分布及各光斑中心位置的装置。

根据本发明的实施例，一种用于哈特曼波前探测器的孔径匹配方法，包括步骤：取一幅图像的光斑中心参数矩阵为基准矩阵；将另一幅图像的光斑中心参数矩阵进行横纵方向上平移并与基准矩阵进行比较，得到重合光斑中心的个数；将重合光斑中心个数最多的二维平移值作为两光斑中心参数矩阵的匹配位置。

利用上述方法和设备可以自动搜索点源目标的位置，不需要人为地去寻找，并且在搜索的过程中自动更新步长，实现了光斑搜索的自动化。

另外，上述方法和设备可以在整幅图像中将搜索的光斑按行和列的次序放入后续计算所需的矩阵中适当的位置，并且可以判断某孔径是否缺少光斑，实现了孔径搜索的自动化。

另外，上述方法和设备可以自动匹配两幅图像得到的孔径矩阵的偏移，这样可以校正偏移量使两幅图像的子孔径偏移数据匹配。

附图说明

下面的附图表明了本发明的实施方式。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本发明的一些实施例，其中：

图1示出了根据本发明实施例的设备的示意图；

图2示出了根据本发明实施例的计算装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中光斑搜索方法的流程图；

图4为本发明实施例中子孔径自动搜索方法的流程图；

图5为本发明实施例中子孔径自动匹配方法的流程图；

图6为本发明实施例中采集得到的标定图像；

图7为用本发明实施例的方法的子孔径搜索算法得到的标定图像的子孔径示例；

图8为本发明实施例中采集得到的测量图像；以及