發(fā)布時(shí)間：2021-10-04 21:19

　　大氣湍流會(huì)使在大氣中傳播的光波波前發(fā)生波平面任意畸變、強(qiáng)度隨機(jī)抖動(dòng)和光束擴(kuò)散等現(xiàn)象,從而影響觀測(cè)系統(tǒng)的成像質(zhì)量,自適應(yīng)光學(xué)波前處理技術(shù)可以很好地克服這些問題。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)由波前傳感器、波前處理器和波前校正器三部分組成,其中波前處理器必須完成大量實(shí)時(shí)運(yùn)算,對(duì)處理速度有著極高的要求,本論文主要研究高速波前處理算法在FPGA （Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）中的實(shí)現(xiàn)。首先,論文介紹了白適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的組成、發(fā)展以及應(yīng)用,并闡述了波前處理算法的原理與內(nèi)容。波前處理算法主要包括圖像預(yù)處理、波前斜率計(jì)算、波前復(fù)原和波前控制運(yùn)算四個(gè)部分,圖像預(yù)處理完成波前圖像去噪,波前斜率計(jì)算用于獲取光波波前的質(zhì)心偏移量,波前復(fù)原再將質(zhì)心偏移量轉(zhuǎn)化為波前誤差信息,波前控制運(yùn)算根據(jù)波前誤差信息計(jì)算波前控制信號(hào)。其次,論文給出了完全基于FPGA平臺(tái)的高速波前處理解決方案。參數(shù)定標(biāo)和幀格式設(shè)計(jì)完全根據(jù)算法的要求和系統(tǒng)的實(shí)際情況制定,算法程序整體采用模塊化設(shè)計(jì)降低各部分之間的耦合度,便于集成與調(diào)試,各模塊之間大量采用流水結(jié)構(gòu),減少處理單幀波前的時(shí)鐘數(shù)。最后,論文將基于FPGA... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的誕生與發(fā)展
    1.2 自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的原理與組成
        1.2.1 波前傳感器
        1.2.2 波前校正器
        1.2.3 波前處理器
    1.3 自適應(yīng)光學(xué)的應(yīng)用
    1.4 自適應(yīng)光學(xué)在中國(guó)的發(fā)展
    1.5 論文的研究背景和主要內(nèi)容
    1.6 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 高速波前處理算法
    2.1 圖像去噪
    2.2 波前斜率計(jì)算
        2.2.1 記錄最亮值點(diǎn)
        2.2.2 計(jì)算實(shí)際質(zhì)心點(diǎn)
        2.2.3 通過質(zhì)心偏移求斜率元素
        2.2.4 減去平均值
    2.3 波前復(fù)原
        2.3.1 區(qū)域法
        2.3.2 直接波前斜率法
        2.3.3 澤尼克模式法
    2.4 波前控制運(yùn)算
    2.5 算法的計(jì)算量分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 高速波前處理系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
    3.1 處理對(duì)象與技術(shù)難點(diǎn)
    3.2 相機(jī)與波前圖像采集
    3.3 主要計(jì)算平臺(tái)的選擇
    3.4 軟件實(shí)現(xiàn)框架與芯片選型
    3.5 高速波前處理系統(tǒng)的總體框圖
    3.6 上位機(jī)
    3.7 DA
    3.8 算法的參數(shù)定標(biāo)
    3.9 系統(tǒng)各部分的接口
        3.9.1 下位機(jī)與上位機(jī)的接口
        3.9.2 DSP與FPGA的接口
        3.9.3 兩塊FPGA之間的接口
    3.10 數(shù)據(jù)格式
        3.10.1 回傳圖像幀格式
        3.10.2 參考質(zhì)心坐標(biāo)等參數(shù)的傳輸幀格式
        3.10.3 D矩陣數(shù)據(jù)傳輸幀格式
        3.10.4 兩塊FPGA之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷皆O(shè)計(jì)
    3.11 系統(tǒng)的運(yùn)行流程
    3.12 本章小結(jié)
第四章 高速波前處理單元的Verilog實(shí)現(xiàn)
    4.1 高速波前處理單元的總體設(shè)計(jì)
    4.2 信息測(cè)量的實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 信息測(cè)量的總體設(shè)計(jì)
        4.2.2 信息測(cè)量部分的時(shí)鐘
        4.2.3 指令處理
        4.2.4 讀取相機(jī)數(shù)據(jù)
        4.2.5 濾波
        4.2.6 緩存圖像和尋找最大值
        4.2.7 質(zhì)心計(jì)算
        4.2.8 K參數(shù)計(jì)算
        4.2.9 計(jì)算信息向量C
        4.2.10 信息測(cè)量部分總結(jié)
    4.3 控制信號(hào)計(jì)算的實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 控制信號(hào)計(jì)算的總體設(shè)計(jì)
        4.3.2 控制信號(hào)計(jì)算部分的時(shí)鐘
        4.3.3 初始化
        4.3.4 信號(hào)計(jì)算
        4.3.5 DA控制
        4.3.6 控制信號(hào)計(jì)算部分總結(jié)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)的實(shí)際性能測(cè)試
    5.1 光束質(zhì)量評(píng)價(jià)
        5.1.1 遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角
        5.1.2 峰谷值和均方根值
        5.1.3 澤尼克像差系數(shù)
    5.2 系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3418350