[发明专利]一种棱锥波前传感器光瞳像标定方法有效
申请号: | 201610292956.2 | 申请日: | 2016-05-05 |
公开(公告)号: | CN105784128B | 公开(公告)日: | 2018-08-14 |
发明(设计)人: | 颜召军;陈欣扬;蔡建清;朱能鸿 | 申请(专利权)人: | 中国科学院上海天文台 |
主分类号: | G01J9/00 | 分类号: | G01J9/00 |
代理公司: | 上海智信专利代理有限公司 31002 | 代理人: | 邓琪;杨希 |
地址: | 200030*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 棱锥 传感器 光瞳像 标定 方法 | ||
本发明涉及一种棱锥波前传感器光瞳像标定方法,其包括:利用棱锥波前传感器采集多帧光瞳像图像;对多帧光瞳像图像求和后得到新的图像;对新的图像进行去噪、边缘检测、二值化处理后得到二值图像;对二值图像进行分区拟合计算得到各个光瞳像的中心和尺寸,从而实现对光瞳像的标定。本发明无需在自适应光学系统中引入额外的器件即可实现对光瞳像的尺寸及位置的标定,因此实现本发明的系统结构简单,成本较低;同时,通过对光瞳像图像之和进行去噪处理以及边缘检测处理,可使光瞳像的标定不受光学系统像差以及大气湍流畸变波前像差的影响,从而提高稳定性和重复性;另外,本发明用途广泛。
技术领域
本发明涉及一种光学标定方法,尤其涉及一种棱锥波前传感器光瞳像标定方法。
背景技术
自适应光学系统是一种实时测量和校正波前像差的系统,可校正系统自身的像差和由于光波传输路径上媒质不稳定而引起的波前畸变。自适应光学系统主要包括变形镜和波前传感器,其中,变形镜受控制信号的驱动可实时改变面形从而对波前畸变进行补偿校正,而驱动变形镜的控制信号来自于波前传感器,因此波前传感器的探测精度将直接影响系统闭环校正效果。目前常用的波前传感器(如,夏克哈特曼波前传感器)技术已经非常成熟,并且广泛应用于波前检测和自适应光学。
在本领域中,Ragazzoni最早提出了四棱锥波前传感器的概念(Pupil planewavefront sensing with an oscillating prism,Journal of Modern Optics,43,1996),这种四棱锥波前传感器在多层共轭自适应系统中的应用体现了它比哈特曼波前传感器具有更高光能利用率的优点,已日渐成为国内外研究的一种新型波前传感器。例如,在申请号为200910089094.3的中国专利申请中公开了一种反射棱锥波前传感器(申请日:2009-07-28,公开号101614593,公开日2009-12-30)。在申请号为201010253161.3的中国专利申请中公开了一种双光楔拼接四棱锥波前传感器(申请日:2010-08-12,公开号:101936779A,公开日:2011-01-05)。然而,根据棱锥波前传感器的工作原理可知,光瞳像的尺寸和位置决定了从光瞳像中提取的待测波前斜率信息和波前复原矩阵的准确性。因此,棱锥波前传感器在实际系统中应用时,需要事先对光瞳像的尺寸和位置进行准确标定,这是其实现准确波前探测的关键,换句话说,光瞳像标定误差将直接影响波前探测准确性,进而影响自适应光学系统闭环校正效果。
然而,现有技术中,通常采用手动方式对光瞳像的尺寸和位置进行标定,即,从每个子光瞳像边缘凭目测手动选取三个点,然后拟合出这三个点所在圆的圆心和半径。这种手动标定的方法的缺点在于:标定精度低;一旦光路发生变动,需要重新进行标定,费时费力。
为此,目前需要对棱锥波前传感器的光瞳像标定方法进行改进,以提高其标定精度。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题,本发明旨在提供一种棱锥波前传感器光瞳像标定方法,以避免受到基于棱锥波前传感器的自适应光学系统的像差影响,从而提高标定精度,减少标定时间。
本发明所述的一种棱锥波前传感器光瞳像标定方法,其包括以下步骤:
步骤S1,提供基于棱锥波前传感器的自适应光学系统,利用所述棱锥波前传感器采集多帧光瞳像图像;
步骤S2,计算所有所述光瞳像图像之和,并将计算结果标记为图像
步骤S3,对所述图像进行去噪处理以及边缘检测处理,以获得图像INS,将该图像INS划分为多个等分区域,其中,每个所述等分区域中包含一个子光瞳像,且所述等分区域的数量与所述棱锥波前传感器的棱锥斜面的数量n一致;
步骤S4,利用公式(1)对所述图像INS中的每个像素点的灰度值进行二值化处理,以获得二值图像Ib,
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