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中国光学与应用光学 2008年第1期1卷 13-24页

作者：韩昌元中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

进入21世纪,国际上一些发达国家和有关部门都已制定了空间发展战略规划,如美国航空航天局(NASA)、欧洲空间局(ESA)和俄罗斯政府相关部门等都提出空间发展战略规划,这些规划提出了今后一段时间内空间科学要解决的问题和发展的方向,而解... 详细信息

进入21世纪,国际上一些发达国家和有关部门都已制定了空间发展战略规划,如美国航空航天局(NASA)、欧洲空间局(ESA)和俄罗斯政府相关部门等都提出空间发展战略规划,这些规划提出了今后一段时间内空间科学要解决的问题和发展的方向,而解决这些问题并推进空间技术的发展很大程度上依赖于先进的光学和无线电望远镜及仪器设备。因此,本文介绍本世纪初国际上空间科学应用的大型天文望远镜的发展情况,重点描述了大口径光学望远镜的光学系统以及实现这类天文望远镜的关键技术之一—波前传感技术。

关键词：空间光学大型光学望远镜波前传感技术波面像差测定位相恢复综述

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利用Cramér-Rao理论研究相位差法的最佳离焦量

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强激光与粒子束 2011年第6期23卷 1492-1496页

作者：李斐饶长辉中国科学院光电技术研究所成都610209 中国科学院自适应光学重点实验室成都610209 国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

针对光子数足够多的情况,利用Cramér-Rao理论研究了在选取离焦作为附加像差时,不同的待测波前和目标对最佳离焦量选取的影响。结果表明:在点目标情况下,像差的大小和空间频率对最佳离焦量的影响不大;而在扩展目标情况下,最佳离焦量虽... 详细信息

针对光子数足够多的情况,利用Cramér-Rao理论研究了在选取离焦作为附加像差时,不同的待测波前和目标对最佳离焦量选取的影响。结果表明:在点目标情况下,像差的大小和空间频率对最佳离焦量的影响不大;而在扩展目标情况下,最佳离焦量虽然与待测像差的空间频率关系不明显,但随着待测像差峰谷值的增大而增大。最佳离焦量与目标的结构有关而与其扩展程度关系不大,成像时目标上各点的干扰越大,最佳离焦量越大。

关键词：波前传感技术最佳离焦量 Cramér-Rao下限相位差法

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成像制导中气动光学畸变测量及图像校正方法研究

成像制导中气动光学畸变测量及图像校正方法研究

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作者：何湘雨国防科学技术大学

学位级别：硕士

飞行器在高超声速条件下采用成像制导时,飞行器与来流作用引起的气动光学效应是制约成像末制导精度的首要因素,气动光学效应的核心影响又表现为对目标光传输的影响,受到影响的光波面经过成像系统成像为失真的目标图像从而降低制导精度,... 详细信息

飞行器在高超声速条件下采用成像制导时,飞行器与来流作用引起的气动光学效应是制约成像末制导精度的首要因素,气动光学效应的核心影响又表现为对目标光传输的影响,受到影响的光波面经过成像系统成像为失真的目标图像从而降低制导精度,因此研究气动光学效应中光传输影响的大小—即波前畸变测量以及运用测量的畸变波前结果对目标图像进行校正对成像制导精度的提高具有重要意义。本文采用了实验的研究方法对波前畸变的测量进行研究,完善了一种新型的波前测量传感器—BOS-WS(BOS-based Wavefront Sensor),对该方法进行了验证性实验;提出了一种结合实验气动光学失真图像的校正理论,并结合畸变波前测量的特点提出了一种几何光学传递函数的计算方法,运用基于光学传递函数校正方法对畸变目标图像进行校正;最后利用BOS-WS测量的畸变波前差分得到偏移矩阵,并结合数字图像校正方法对失真图像进行了校正。本文首先介绍了成像制导气动光学效应研究的基本内容、波前畸变测量方法和图像校正基本方法:介绍了目前国内外使用的进行气动光学效应畸变波前测量的传感器和对退化目标图像进行校正的基本理论和校正方法,并分析了波前测量方法和图像校正方法的研究现状。其次,本文介绍了运用成像制导中气动光学效应波前测量的研究设备。介绍了一种低噪声风洞设备,并针对其流场参数进行了详细的阐述。详细地介绍了基于纳米粒子的平面激光散射技术(Nano-tracer Planar Laser Scattering,NPLS),这是一种超声速流场精细结构测试技术,可用于显示不同流场结构对于光传输的影响,同时也可用该系统的NPLS-WT(NPLS-baesd Wavefront Technique)技术测量流场波前,并与本文重点研究的波前测量技术进行对比。对一种新型的波前测量技术—基于BOS(Backgroud Oriented Schlieren)波前传感器(BOS-WS)进行了理论推导,并就其布局参数进行了归一化,使其布局更加规范化并且易于操作;然后针对BOS-WS两种不同模式的灵敏度和空间粉率的相互关系以及对误差的影响进行了实验研究,结果表明,使用BOS-WS系统进行波前测量时需要结合被测物的折射率梯度选择合适的布局参数以使误差最小化。再次,针对退化图像的校正提出了两种校正方法:1)基于光学传递函数的滤波图像校正方法。构建了基于光学传递函数的图像滤波理论基础,利用BOS-WS波前传感器的测量特点提出了一种能快速计算系统几何光学传递函数的计算方法,同时利用重构的波前计算了波动光学传递函数。最后利用计算的流场光学传递函数对流场图像进行了校正;2)利用测量的波前进行差分得到了成像面不同位置处的偏移大小,因此利用该偏移矩阵提出了一种基于偏移矩阵的数字图像校正方法,该方法对图像的校正作用达到了预期的效果。

关键词：成像制导气动光学波前传感技术光学传递函数图像校正

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全光二维负反馈系统关键技术研究

全光二维负反馈系统关键技术研究

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作者：李灿重庆大学

学位级别：硕士

全光二维负反馈系统是用低精度光学器件实现高精度光学图像处理的重要工具,具有高速、并行的优点,与仿射线性变换结合可以实现真正的二维负反馈图像迭代函数系统（IFS）,IFS是研究分形与混沌动力系统的核心与关键技术。全光二维负反馈... 详细信息

全光二维负反馈系统是用低精度光学器件实现高精度光学图像处理的重要工具,具有高速、并行的优点,与仿射线性变换结合可以实现真正的二维负反馈图像迭代函数系统（IFS）,IFS是研究分形与混沌动力系统的核心与关键技术。全光二维负反馈系统是光学反馈系统和自适应光学校正系统的结合,其中光学反馈系统构成全光闭环回路,体现全光的超高速信息处理速度;自适应光学校正系统实现光波波面的相位调节,实现真正的二维负反馈。论文设计了一种全光二维负反馈系统,对实现负反馈的波前传感器和波前校正器进行了外特性仿真,对整个光学系统进行了理论推导和仿真,分析了系统的性能。主要研究内容如下: 1.分析比较了三类光学反馈系统,为了利用光的相位信息实现负反馈,采用相干光反馈系统进行改进,设计了一种全光二维负反馈系统,并推导了系统传递函数;2.分析了几种波前传感技术,选择夏克哈特曼波前传感器作为该系统的波前探测器,并结合市场提供的产品具体参数进行外特性仿真,其中包括Zernike拟合相位波面,质心算法,波前重构的仿真;3.介绍了新型波前校正器件液晶空间光调制器,结合产品具体参数进行外特性仿真,提出一种相位校正算法,并应用于光学4f系统,通过仿真验证相位型校正器可以改善4f系统的成像质量;4.结合自适应光学校正系统和相干光反馈系统,对构成的全光二维负反馈系统进行仿真,分析开环和闭环两种情况下,系统的输出图像质量的变化情况,以及不同输入图像的输出结果。论文的创新之处是提出了相干光学反馈系统与自适应光学校正系统相结合,实现全光二维负反馈,用以降低系统相干噪声,提高系统精度,为实现高精度光计算奠定基础,论文对波前传感器和相位校正器结合产品参数进行外特性仿真,并将相位校正器应用于4f系统,校正了系统的像差,提高了系统的成像质量。通过理论分析和仿真,论文对全光二维负反馈系统的关键组成器件以及整个系统的性能进行了预研,为今后全光二维负反馈系统与仿射线性变换相结合实现迭代函数系统奠定了基础。

关键词：光学反馈系统波前传感技术相位校正技术迭代函数系统

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