高分辨率是衡量成像系統(tǒng)最重要的性能指標(biāo)之一。傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)主要是通過(guò)增大系統(tǒng)口徑來(lái)提高成像分辨率,但是受限于光學(xué)加工、制造費(fèi)用、體積重量、支撐結(jié)構(gòu)等因素,單口徑成像系統(tǒng)很難進(jìn)一步增大口徑。分布式孔徑成像系統(tǒng)利用多個(gè)緊密或者稀疏排布的小孔徑,通過(guò)共相技術(shù)將各個(gè)小孔徑之間的像差控制在足夠小的范圍,使系統(tǒng)的成像分辨率等效于單一大口徑系統(tǒng)的成像分辨率。相比單口徑成像系統(tǒng),分布式孔徑成像系統(tǒng)在降低工藝難度的同時(shí)也減輕了重量、體積,但是如何實(shí)時(shí)探測(cè)和校正子孔徑的共相誤差極具技術(shù)挑戰(zhàn)。在遠(yuǎn)距離分布式孔徑成像系統(tǒng)中,大氣湍流和系統(tǒng)裝配誤差等因素,使得成像系統(tǒng)中存在孔徑內(nèi)高階澤尼克像差、孔徑間的位置失配誤差以及孔徑間低階澤尼克像差,這些誤差會(huì)嚴(yán)重降低孔徑綜合成像質(zhì)量。目前大多數(shù)分布式孔徑成像系統(tǒng)采用光學(xué)共相技術(shù),即利用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)探測(cè)和校正子孔徑的共相誤差,在光域上實(shí)現(xiàn)各個(gè)子孔徑信號(hào)相干疊加。它的缺陷在于不僅需要大量的中繼光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同子孔徑光束的合束,還需要專(zhuān)門(mén)的像差測(cè)量和校正裝置控制光束干涉前的共相誤差。光學(xué)共相系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,且易受到外界擾動(dòng)的影響。隨著電子信息技術(shù)的進(jìn)步,數(shù)字化分布式孔徑... 

【文章來(lái)源】：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)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Keck望遠(yuǎn)鏡拼接主鏡示意圖

第1章緒論3圖像分辨率。分布式孔徑望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)是避免了拼接主鏡式望遠(yuǎn)鏡的子鏡加工精度、支撐結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)穩(wěn)定性等問(wèn)題。歐洲南方天文臺(tái)建立的甚大望遠(yuǎn)鏡（Verylargetelescopeinterferometer，VLTI）[15]、Lockheedmartin公司報(bào)道的Star-9望遠(yuǎn)鏡[16]均采用分布式孔徑成像模式。分布式孔徑望遠(yuǎn)鏡需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行合束。此外針對(duì)大氣湍流等帶來(lái)的像差等問(wèn)題，仍然需要自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)波前畸變的閉環(huán)校正，從而導(dǎo)致成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了解決分布式孔徑望遠(yuǎn)鏡的缺點(diǎn)，科學(xué)家們提出一種新型的分布式孔徑數(shù)字成像系統(tǒng)。1.2分布式孔徑數(shù)字成像系統(tǒng)1.2.1分布式孔徑成像的共相技術(shù)分布式孔徑成像要求各子孔徑像差在十分之一波長(zhǎng)以?xún)?nèi)。傳統(tǒng)的分布式孔徑成像系統(tǒng)采用的是光學(xué)共相技術(shù)，如圖1.2（a）所示。圖1.2不同共相方式的分布式孔徑成像系統(tǒng)(a).光學(xué)共相(b).數(shù)字共相Figure1.2Distributedapertureimagingsystemwithdifferentcommonphasemodes(a).Opticalcommonphase(b).Digitalcommonphase光學(xué)共相技術(shù)是利用大量光學(xué)中繼元件進(jìn)行分布式孔徑共相的一種共相技(a)(b)

第1章緒論52007年Marron等人[21]進(jìn)行了室內(nèi)分布式9孔徑成像系統(tǒng)的研究，如圖1.3所示，9孔徑成“Y”型排布。針對(duì)大氣湍流和系統(tǒng)裝配誤差引起的孔徑內(nèi)像差和孔徑間像差，該系統(tǒng)采用基于圖像性能指標(biāo)優(yōu)化的方法來(lái)校正這些像差[22-24]。此外，該團(tuán)隊(duì)又對(duì)室外0.5千米靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行了分布式6孔徑綜合數(shù)字成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明分布式綜合成像效果要優(yōu)于單孔經(jīng)成像效果，從而驗(yàn)證了基于圖像性能指標(biāo)優(yōu)化技術(shù)的可行性。圖1.3分布式9孔徑望遠(yuǎn)鏡Figure1.3distributed9aperturetelescope2012年Gunturk和Miller等人[25]利用圖像處理領(lǐng)域技術(shù)，使用基于傅立葉變換和極坐標(biāo)變換的多域校正方法，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。具體像差校正方法如圖1.4所示。圖1.4多域校正方法示意圖Figure1.4Schematicdiagramofmulti-domaincorrectionmethod針對(duì)孔徑間位置失配誤差，該方法將直角坐標(biāo)系下的孔徑間旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系下的角度位移，再利用圖像指標(biāo)優(yōu)化的方法進(jìn)行角度位移的校正，同理，利用傅立葉變換將時(shí)域的平移誤差轉(zhuǎn)換為頻域的piston/tip/tilt誤差，再利用圖像指標(biāo)優(yōu)化的方法進(jìn)行平移誤差校正。此外，針對(duì)孔徑內(nèi)像差、孔徑間像差，同樣使

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3492683