[发明专利]用包含4f系统误差的图像频谱确定哈特曼阵列数的方法

摘要

本发明涉及一种用包含4f系统误差的图像频谱确定系统中夏克哈特曼子孔径数目的方法。其关键的步骤包括在4f系统的输入面上加载图像，经傅里叶透镜得到包含系统误差的图像频谱，把图像的频谱转换为以衍射极限为坐标，根据采样定理通过包含系统误差的图像频谱的分布界限确定出夏克哈特曼波前传感器的前端采样频率。本发明为实际的4f系统中波前测量时确定其合理的夏克哈特曼传感器阵列数提供了一种有效方法。

主权项

1.用包含4f系统误差的图像频谱确定哈特曼阵列数的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：A、生成待重构的光学波前和波前频谱在数值仿真中，采用一组随机数作为前35项Zernike多项式的系数，生成的光学波前及其频谱分布，用来模拟4f系统中的等效误差；B、采用不同的步长采样由待重构波前相位的频谱图和不同的抽样点数时波前重构的效果图可以看出，波前的频谱分布的大致频率范围，对应在重构的效果图中可以看出，当抽样步长大于某个单位后重构的效果会明显降低，为了从数值上证明该结论，后续仿真中做了拟合系数一致情况和误差矩阵进行方差统计的分析；C、确定4f系统的仿真模型实际的4f系统的噪声模型和系统的传递函数非常的复杂，为了简化系统，把系统的各种误差和相位扰动全部分离出来，集中体现在图像上，传递函数是具有一定低通特性的滤波器，理论仿真等效于在4f系统的输入面p1上输入图像，系统的各项误差用Zernike多项式拟合，叠加到输入图像上，经过L1傅里叶变换，再通过P2上的理想低通滤波器，最后转换为衍射极限为坐标的频谱； D、确定4f系统中的透镜阵列数目 根据步骤2中提到的方法在验证过程中要遵守一下原则：（1）对于一个由N阶Zernike多项式构成的入射波前，m个子孔径要建立2m个方程，必须满足N≤2m时才是超定方程组，即子孔径数目必满足m≥N／2；（2）同时通过变换子透镜的数目，观察Zernike原始系数和重构系数的关系，即复原精度和透镜数目的关系； 按步骤 C中的系统模型得到系统的频谱，截取一定范围的能量，转化为衍射坐标极限，从而确定透镜的阵列数目。