[发明专利]一种气动光学效应引起的星光偏折补偿方法

摘要

本发明公开了一种气动光学效应引起的星光偏折补偿方法，属于气动光学效应的偏折补偿领域。首先构建气动光学仿真环境，计算入射光产生的偏折角，同时采集N个波前曲面。并分别进行泽尼克模态分解，去除表示稳态的常值分量，以及表示X、Y方向的倾斜分量和系数，保留高阶畸变波前的系数作为输入，以入射光产生的偏折角作为输出，分别训练两个SVM拟合模型。重新构建偏折角未知的气动光学仿真环境，重复上述操作，获取新的保留高阶畸变波前的分量和系数，输入两个SVM拟合模型中，分别输出光束在X和Y方向的偏折角估计值，加到由像面坐标计算的光束入射角后，补偿光束偏折。本发明在补偿精度和补偿模型的泛化能力上都有了很大提高。

主权项

1.一种气动光学效应引起的星光偏折补偿方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、构建气动光学仿真环境，计算入射光受气动光学效应影像产生的偏折角，同时采集N个波前曲面；步骤二、对N个波前曲面分别进行泽尼克模态分解，得到每个波前的泽尼克模态系数；首先，将每个波前曲面数据分为如下组分：OPD(x,y,t)＝OPD_steady+A(t)x+B(t)y+OPD_high‑order其中，OPD_steady是稳态常值分量；A(t)x是X方向的倾斜分量，A(t)是X方向的倾斜分量系数；B(t)y是Y方向的倾斜分量，B(t)是Y方向的倾斜分量系数，OPD_high‑order是高阶畸变波前分量，满足其中，M是波前曲面分解出的最大泽尼克模态数，z_i是第i阶泽尼克模态的系数；是第i阶泽尼克模态的函数；步骤三、将每个波前的泽尼克模态中，去除表示稳态的常值分量，以及表示X、Y方向的倾斜分量和系数，保留剩余的高阶畸变波前的系数；步骤四、使用支持向量机SVM拟合技术，以N个高阶畸变波前的系数作为输入，以入射光受气动光学效应影像产生的偏折角作为输出，分别训练两个SVM拟合模型；步骤五、重新构建偏折角未知的气动光学仿真环境，并采集或通过数值仿真获取新的入射光的波前曲面；步骤六、对新的波前曲面进行泽尼克模态分解，并保留高阶畸变波前的分量和系数，分别输入训练好的两个SVM拟合模型中，分别输出光束在X和Y方向的偏折角估计值；步骤七、将两个偏折角估计值加到由像面坐标计算的光束入射角后，补偿气动光学效应引起的光束偏折；由像面坐标计算的光束入射角是指：光学成像设备测量或通过光学成像数值仿真获取的像点所在区域的中心与相机光轴之间的夹角；公式如下：其中，α_x是像点所在区域的中心与相机光轴之间X方向的夹角，α_y是像点所在区域的中心与相机光轴之间Y方向的夹角；x_p和y_p是像点所在区域的中心在像面坐标系中的坐标；f是相机的焦距；补偿公式如下：其中，是SVM拟合模型输出的X方向的偏角估计值，是SVM拟合模型输出的Y方向的偏角估计值；α_x^*是补偿后得到的光束入射角在X方向的分量；α_y^*是补偿后得到的光束入射角在Y方向的分量。