【摘要】：天文望遠鏡觀測過程中,由于大氣湍流和噪聲的擾動會使觀測圖像模糊,圖像的分辨率降低。為此現(xiàn)有的大型地基望遠鏡幾乎都配備了自適應光學系統(tǒng),其中波前傳感器對大氣湍流造成的畸變波前進行實時測量。隨著望遠鏡口徑的增大,對波前傳感器的硬件要求也越來越高。利用壓縮感知技術對大氣湍流畸變波前進行壓縮測量,可以大幅度減少測量數(shù)據(jù)量,有效降低數(shù)據(jù)的傳輸與存儲壓力,有利于大氣湍流畸變波前的實時測量,并緩解對波前傳感器的硬件要求。實現(xiàn)大氣湍流畸變波前壓縮測量的首要條件:要求大氣湍流畸變波前信號是稀疏的或在某個變換域內(nèi)能夠稀疏表示。因此波前信號的稀疏表示具有重要的研究意義,是大氣湍流畸變波前壓縮測量的前提條件。根據(jù)大氣湍流功率譜可知,畸變波前功率譜具有低頻成分為主的特點,這一特點符合信號稀疏表示的要求。在自適應光學系統(tǒng)中,使用哈特曼波前傳感器測量畸變波前的斜率,通過斜率可以復原畸變波前。本文根據(jù)大氣湍流的物理特性對大氣湍流畸變波前斜率進行稀疏分解,通過黃金分割法,使得頻率采樣間隔隨著頻率的增加而增大,得到非均勻的頻率點。利用頻率點建立波前稀疏字典,實現(xiàn)畸變波前斜率在低稀疏度下的稀疏表示。本文采用功率譜反演法對大氣湍流進行模擬,得到了與理論相符合的畸變波前,并對X,Y方向的畸變波前斜率進行稀疏表示。通過仿真實驗表明,本文建立的稀疏字典與傅里葉字典、離散余弦字典、和澤尼克字典相比可以更好的實現(xiàn)畸變波前斜率在低稀疏度下的稀疏表示。稀疏字典建立是實現(xiàn)畸變波前斜率壓縮采樣的先驗條件。高斯隨機矩陣對畸變波前斜率進行采樣壓縮,通過迭代權重最小二乘法利用壓縮數(shù)據(jù)重構出相應的波前斜率。仿真實驗表明,在低采樣條件下,黃金分割法得到的稀疏字典相對于其他稀疏字典重構出的畸變波前更接近原始數(shù)據(jù),重構性能良好。為了驗證稀疏字典的普適性,改變畸變波前的尺度和湍流強度進行實驗,實驗結果與理論分析相符。基于波前感知的圖像復原技術是一種圖像校正方法。通過實時測量大氣湍流畸變波前和受湍流擾動的退化圖像,再利用反卷積方法得到復原圖像。本文通過對波前斜率進行壓縮測量降低數(shù)據(jù)量進行傳輸,后期得到畸變波前。然后利用畸變波前對應的點擴散函數(shù)通過波前感知圖像復原法實現(xiàn)退化圖像復原,為圖像復原技術提供了一種方法。
【圖文】：

第一章 緒論景及意義像觀測過程中，由于受到大氣湍流的影響，使得觀測圖像出現(xiàn)，導致圖像質(zhì)量下降。由于大氣湍流是無規(guī)律變化的，再加上湍流影響的降質(zhì)圖像的復原工作面臨著諸多難題。自 20 世紀 基天文望遠鏡陸續(xù)配備了天文自適應光學（Adaptive Optics，A系統(tǒng)能夠有效克服大氣湍流干擾，提高天文望遠鏡的觀測分辨

太原理工大學碩士研究生學位論文應光學系統(tǒng)主要包括三個組成部分：波前傳感器，波前控制器和波前學中配備了多個波前傳感器，波前傳感器實時測量從目標或目標附近差。由于波前相位很難測量，通常將光束孔徑劃分成若干子孔徑，先率，再利用波前復原算法計算出畸變波前像差。哈特曼-夏克波-Hatmann Wavefront Sensor, SHWFS）常被用于實際自適應光學系統(tǒng)，率測量為基礎的波前傳感器。由微透鏡陣列和 CCD 相機組成的哈特如圖 1-2 所示。入射波前通過微透鏡陣列在空間上分割成了多個子波作為一個子孔徑，將光束聚焦成一個光斑陣列。測量波前和參考平面移量，得到各個子孔徑的畸變波前斜率。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH751;TP391.41

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本文編號：2685217