相位变更方法发展简述

相位变更(Phase diversity,PD)波前传感是一种较新的波前传感方法,它使用相对简单的光学系统,运用最优化计算方法,借鉴图像处理中的一些技术手段,在得到波前信息的同时,还可以得到目标的清晰像。PD方法经过20多年的发展,在理论上和技术上日臻完善,已经在空间望远镜共相位调整,目标成像清晰化处理等多个领域得到了应用。但PD方法也存在计算量大,探测动态范围小等缺点,其在实际光学系统中的应用仍有待于进一步的研究和探讨。

图像噪声对相位变更波前传感的影响研究

相位变更(PD)方法是一种基于两个或多个不同离焦面图像来恢复光瞳畸变波前相位的光学波前传感技术。它使用相对简单的光学系统,运用统计最优化计算方法,借鉴图像处理中的一些技术手段,在得到波前信息的同时,还可以得到目标的清晰像。但当图像存在噪声时,用于优化算法的误差函数会出现许多局部极值点,这会影响算法的收敛速度,甚至会导致算法陷入局部极值而得不到正确的估计解。为消除这些影响,需对图像进行降噪处理。在实际光学系统中,由于光瞳大小的限制,实际得到图像的高频信息一般要远少于低频信息,所以宜使用低通滤波器对图像进行滤波。仿真中通过比较各种滤波器性能,针对含有加性高斯噪声的图像,采用了对图像模糊影响较小的巴特沃思(Butterworth)低通滤波器。研究结果表明,利用滤波器处理后的图像,相位恢复结果的均方根误差(RMSE)比未使用滤波器有明显下降。

高分辨率空间光学系统位置误差的无波前传感综合校正

高分辨率三反射式空间光学系统的三个镜子之间的相对位置误差会影响整个系统的性能,需要进行空间在轨调校。提出一种新的无波前传感综合校正方法,将随机并行梯度下降算法、相位变更法和灵敏度矩阵反演法相结合,既保留了灵敏度矩阵反演法的校正精度,又大大提高了可校正误差的动态范围。该方法无须使用波前传感器,系统简单,实现容易。对一个典型的三反射式空间光学系统进行了大动态范围位置误差在轨综合校正的计算机仿真,结果表明,该方法大大提高了可校正误差范围,同时实现了很高的校正精度。