位相差異波前傳感技術(shù)（Phase Diversity Wave-front Sensing Technique,PD）是位相恢復(fù)波前傳感技術(shù)的一種,該技術(shù)能夠從同一目標(biāo)場(chǎng)景的至少兩幅圖像中提取出關(guān)于目標(biāo)和波前位相的信息,而兩幅圖像之間只需要存在一個(gè)已知的位相差異即可。對(duì)比之下,PD技術(shù)不依賴于大氣統(tǒng)計(jì)特性,也不需要參考目標(biāo),用于波前傳感的光學(xué)成像系統(tǒng)簡(jiǎn)單,所需附加硬件少,故減小了所引入系統(tǒng)的誤差,每個(gè)光子都可以被用于正常成像和波前誤差的估計(jì),波前計(jì)算與圖像內(nèi)容無(wú)關(guān)且適用于點(diǎn)目標(biāo)及擴(kuò)展目標(biāo)。PD技術(shù)的這些優(yōu)勢(shì)使得在軌監(jiān)測(cè)空間相機(jī)的波前狀態(tài)成為可能,并為空間相機(jī)進(jìn)行空間目標(biāo)探測(cè)成像提供了有力的技術(shù)支持。本文基于PD的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了理論仿真、算法改進(jìn)和外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并取得了一定的研究成果。論文的研究?jī)?nèi)容和研究成果主要包括如下:第一,針對(duì)PD技術(shù)對(duì)誤差因素的敏感性問(wèn)題展開適應(yīng)性分析。基于Matlab完成PD在理想情況和噪聲情況下的代價(jià)函數(shù)的編寫,并在代價(jià)函數(shù)中引入正則項(xiàng),提高算法的收斂速度;然后,編寫B(tài)FGS尋優(yōu)算法,實(shí)現(xiàn)高精度的波前復(fù)原和高質(zhì)量的圖像重構(gòu)。隨后,對(duì)影響PD適用性范圍的五類誤差... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

成像系統(tǒng)的普遍模型

位相差異波前傳感及其在空間目標(biāo)成像中的應(yīng)用研究10式（2.15）中，W,η表示實(shí)際出射波面與理想波面間的光程偏差，它被稱之波前畸變。2.3澤尼克多項(xiàng)式介紹對(duì)于空間相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的像差，一般可以用光學(xué)波前來(lái)定量描述。而在各種近似表示中，由于澤尼克多項(xiàng)式中的每一項(xiàng)的像差表示意義明確，因此它目前被廣泛應(yīng)用于各種商業(yè)數(shù)字干涉儀和光學(xué)設(shè)計(jì)軟件用于表征光學(xué)成像系統(tǒng)中的波前畸變[45][46]。澤尼克多項(xiàng)式既可以用極坐標(biāo)系表示也可以用笛卡爾坐標(biāo)系表示。在極坐標(biāo)系中，其具有徑向和角向兩個(gè)分量，如圖2.2所示：圖2.2澤尼克多項(xiàng)式徑向和角向分量Figure2.2Zernikepolynomialradialandangularcomponents澤尼克多項(xiàng)式的表示為下式所示：eveni2(n1),(r)cos(m)mnZ（）=Rrm0oddi2(n1),(r)sin(m)mnZ（）=Rrm0…(2.16)0in1,(r)nrZ（）=Rm0

位相差異波前傳感及其在空間目標(biāo)成像中的應(yīng)用研究12上表2.1給出了n從0到4對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)澤尼克多項(xiàng)式在極坐標(biāo)系中的表達(dá)式以及其對(duì)應(yīng)的光學(xué)波前畸變的物理意義。下圖2.3給出了前15項(xiàng)（共五階）澤尼克多項(xiàng)式對(duì)應(yīng)的波面圖。圖2.3前15項(xiàng)澤尼克多項(xiàng)式對(duì)應(yīng)波面圖Figure2.3Thefirst15Zernikepolynomialwavediagrams2.4位相差異波前傳感技術(shù)位相差異波前傳感技術(shù)的原理示意圖如下圖2.4所示。來(lái)自待探測(cè)目標(biāo)的入射光經(jīng)大氣湍流和含波前畸變的光學(xué)成像系統(tǒng)退化后，經(jīng)分束鏡分為兩束光波，一束光波被正焦位置的成像CCD接收并采集成像、另外一束被引入已知像差的成像CCD接收并采集圖像。在本原理示意圖中，選擇離焦作為引入的像差類型，因?yàn)橐环矫媸请x焦的圖像容易獲得，另一方面在于可以準(zhǔn)確地控制引入的離焦量的大小Z。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]用于景深延拓的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱相位板特性研究與新的設(shè)計(jì)[D]. 趙惠.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]稀疏模型在波前編碼成像系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 蘭順.浙江大學(xué) 2017
[2]TMA空間相機(jī)連接可靠性設(shè)計(jì)[D]. 鄧平.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2015
[3]相位差法擴(kuò)展目標(biāo)波前探測(cè)技術(shù)的研究[D]. 高越.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]圖像高斯噪聲及椒鹽噪聲去噪算法研究[D]. 孫海英.復(fù)旦大學(xué) 2012
[5]圖像去噪的非局部方法研究[D]. 許娟.南京理工大學(xué) 2009



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