【摘要】：為了獲得穩(wěn)定的高分辨率圖像,多數(shù)大型地基天文望遠(yuǎn)鏡配置了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。在觀測(cè)過(guò)程中,觀測(cè)目標(biāo)較弱、波前信息缺失或大氣湍流過(guò)大等原因會(huì)導(dǎo)致自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行閉環(huán)工作,需要具備一定科學(xué)知識(shí)的專業(yè)人員對(duì)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,系統(tǒng)無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行。對(duì)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行進(jìn)行研究,使其具備一定的人工智能,減少對(duì)專業(yè)操作人員的依賴,是提高自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)工作效率并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)當(dāng)前大型地基望遠(yuǎn)鏡和自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展需求,本文以影響自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵因素——自動(dòng)閉環(huán)技術(shù)為核心進(jìn)行了以下三個(gè)方面的研究:首先,提出了一種改進(jìn)的基于閾值處理和模板匹配的子光斑檢測(cè)算法,對(duì)哈特曼陣列透鏡的光斑分布進(jìn)行分析,并基于真實(shí)的暗弱目標(biāo)成像結(jié)果,對(duì)該算法進(jìn)行了分析和驗(yàn)證;其次,對(duì)哈特曼陣列透鏡各子孔徑缺光對(duì)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)閉環(huán)的影響進(jìn)行了量化的分析,并給出了權(quán)重矩陣,該矩陣對(duì)各個(gè)子孔徑缺光對(duì)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)閉環(huán)的影響程度實(shí)現(xiàn)了量化評(píng)估。在前兩項(xiàng)工作的基礎(chǔ)上,提出了一種基于哈特曼光斑缺光影響閾值進(jìn)行自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)閉環(huán)判斷的算法,對(duì)影響閾值的選取進(jìn)行了初步研究,并從經(jīng)驗(yàn)值和機(jī)器學(xué)習(xí)兩個(gè)角度給出了影響閾值的選取方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析,有效地驗(yàn)證了該自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)閉環(huán)判斷算法的精確性和可行性。本文提出了一種基于哈特曼光斑能量分布的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)閉環(huán)的智能判斷方法,相對(duì)于傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng),該方法的引入將科研人員從單一重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái),對(duì)于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的智能化運(yùn)行有重要的意義。
[Abstract]:In order to obtain stable high resolution images, most large ground-based astronomical telescopes are equipped with adaptive optics systems. In the observation process, the observation target is weak, the wave front information is missing or the atmospheric turbulence is too large, so the adaptive optical system is unable to work in the closed loop. A professional with scientific knowledge is needed to control the adaptive optical system in real time, and the system can not run automatically. It is a key link to improve the work efficiency of adaptive optics system and expand its application scope by studying the automatic operation of adaptive optics system to make it have certain artificial intelligence and reduce the dependence on professional operators. According to the development demand of large ground-based telescope and adaptive optics system, this paper focuses on the following three aspects: first of all, the key factor affecting the automatic operation of adaptive optics system is the automatic closed-loop technology. An improved sub-spot detection algorithm based on threshold processing and template matching is proposed to analyze the spot distribution of Hartmann array lens. Based on the real imaging results of dark and weak targets, the algorithm is analyzed and validated. Secondly, the influence of each sub-aperture of Hartmann array lens on the closed loop of adaptive optical system is analyzed quantitatively, and the weight matrix is given. The matrix quantifies the influence of each sub-aperture lack of light on the closed loop of adaptive optical system. On the basis of the first two works, an algorithm for automatic closed-loop judgment of adaptive optical system based on Hartmann's threshold of spot deficiency is proposed, and the selection of influence threshold is preliminarily studied. The selection method of the threshold is given from the point of view of experience and machine learning. The accuracy and feasibility of the automatic closed-loop judgment algorithm for the adaptive optical system are verified by experimental analysis. In this paper, an intelligent judgment method of adaptive optical system based on energy distribution of Hartmann spot is presented. Compared with traditional adaptive optical system, this method liberates researchers from single repeated work. It is of great significance for the intelligent operation of adaptive optical system.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O439

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本文編號(hào)：2379354