發(fā)布時間：2021-08-30 02:53

　　自適應光學（Adaptive Optics,AO）系統(tǒng)利用波前傳感器測量波前畸變,通過控制器計算控制信號,波前校正器根據控制信號產生校正面形對波前畸變進行補償。自適應光學技術在天文成像,眼科成像等領域均獲得了廣泛的應用。天文成像AO系統(tǒng)中,在大氣凍結湍流假設下,大氣凍結湍流在大氣橫向風驅動下運動。系統(tǒng)中的時間延遲導致波前校正器生成的校正面形與實際的被校正畸變存在時域的不匹配,造成校正滯后誤差。視網膜成像AO系統(tǒng)成像期間,眼球并不能被完全固定,成像期間的下意識眼球運動將導致成像結果間的相對運動變形以及成像結果中的運動偽影。本文將圍繞基于運動估計的自適應光學系統(tǒng)的預測控制和圖像配準技術展開。針對天文成像AO系統(tǒng)中的校正滯后誤差,提出了大氣橫向風估計預測控制技術。針對視網膜自適應光學相干層析（Adaptive Optics Optical Coherence Tomography,AO-OCT）系統(tǒng)中的下意識眼球運動偽影,提出了AO-OCT視網膜圖像運動偽影校正技術。主要研究內容分為五個部分:第一部分,設計了Shack-Hartmann波前傳感器（Shack-Hartmann Wavefro... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

四棱錐波前傳感器原理圖[23]

第1章緒論3圖1.3四棱錐波前傳感器原理圖[23]Figure1.3Principleofpyramidwavefrontsensor[23]曲率波前傳感器[24,25]的工作原理如圖1.4所示。不同于Shack-Hartmann測量光斑的位置偏移量，曲率波前傳感器測量焦平面兩側的強度。波前存在相位曲率時，會使得焦斑沿著光軸移動，通過測量兩個位置的相對強度可以推導出波前曲率[3]。圖1.4曲率波前傳感器原理圖[3]Figure1.4Principleofcurvaturewavefrontsensor[3]近年來隨著人工智能技術的發(fā)展，出現(xiàn)了采用深度學習技術[26,27]的波前測量方法[28,29]�；趫D像的波前測量方法使用參數(shù)化物理模型和非線性優(yōu)化來計算點擴散函數(shù)（Point-spreadFunction，PSF）以匹配測量的PSF，其優(yōu)勢在于不需要額外的光學元件。羅徹斯特大學的Paine和Fienup采用Inceptionv3網絡[30]的架構用于從PSF圖像中預測Zernike系數(shù)[28]，如圖1.5所示。

基于運動估計的自適應光學系統(tǒng)預測控制與圖像配準技術研究4圖1.5Zernike系數(shù)預測的網絡架構[28]Figure1.5ArchitectureusedtopredictZernikecoefficients[28]該網絡的輸入是生成的PSF圖像，如圖1.6所示。網絡的輸出是預測的Zernike系數(shù)，損失函數(shù)是預測Zernike系數(shù)與實際Zernike系數(shù)的均方根誤差。圖1.6訓練卷積神經網絡的輸入PSFs例子[28]Figure1.6ExampleofinputPSFsusedtotrainCNN[28]1.1.3波前復原波前復原是指從波前傳感器的測量結果重建波前的過程。常見的有區(qū)域波前復原法，模式波前復原法和直接斜率波前復原法。區(qū)域波前復原法是建立波前傳感器測量數(shù)據與相位矢量間的關系，包括常見的三種模型：Hudgin模型[31]、Fried模型[32]和Southwell模型[33]。模式波前復原法是先將波前在一組正交多項式上進行分解，常見的是Zernike模式[34]，Karhunen-Loève模式[35]，得到能夠代表波前的多項式系數(shù)。然后建立波前傳感器測量數(shù)據與多項式系數(shù)間的關系。直接斜率波前復原法是直接建立波前傳感器測量數(shù)據與變形鏡的驅動器控制電壓之間的關系[36,37]。直接斜率法是實際系統(tǒng)中廣泛采用的方法。下面以統(tǒng)一的形式描述區(qū)域波前復原法，模式波前復原法和直接斜率波前復原法。假設波前傳感器的測量結果是矢量S，對于Shack-Hartmann波前傳感器是

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
[1]模擬大氣湍流裝置畸變波前時空特性的測量與分析[D]. 譚濤.中國科學院研究生院（光電技術研究所） 2015



本文編號：3371915