自適應(yīng)光學(xué)（Adaptive Optics,AO）系統(tǒng)利用波前傳感器測(cè)量波前畸變,通過(guò)控制器計(jì)算控制信號(hào),波前校正器根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生校正面形對(duì)波前畸變進(jìn)行補(bǔ)償。自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)在天文成像,眼科成像等領(lǐng)域均獲得了廣泛的應(yīng)用。天文成像AO系統(tǒng)中,在大氣凍結(jié)湍流假設(shè)下,大氣凍結(jié)湍流在大氣橫向風(fēng)驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)中的時(shí)間延遲導(dǎo)致波前校正器生成的校正面形與實(shí)際的被校正畸變存在時(shí)域的不匹配,造成校正滯后誤差。視網(wǎng)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(shí)眼球運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致成像結(jié)果間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)變形以及成像結(jié)果中的運(yùn)動(dòng)偽影。本文將圍繞基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制和圖像配準(zhǔn)技術(shù)展開(kāi)。針對(duì)天文成像AO系統(tǒng)中的校正滯后誤差,提出了大氣橫向風(fēng)估計(jì)預(yù)測(cè)控制技術(shù)。針對(duì)視網(wǎng)膜自適應(yīng)光學(xué)相干層析（Adaptive Optics Optical Coherence Tomography,AO-OCT）系統(tǒng)中的下意識(shí)眼球運(yùn)動(dòng)偽影,提出了AO-OCT視網(wǎng)膜圖像運(yùn)動(dòng)偽影校正技術(shù)。主要研究?jī)?nèi)容分為五個(gè)部分:第一部分,設(shè)計(jì)了Shack-Hartmann波前傳感器（Shack-Hartmann Wavefro... 

【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

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【學(xué)位級(jí)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(cè)量光斑的位置偏移量，曲率波前傳感器測(cè)量焦平面兩側(cè)的強(qiáng)度。波前存在相位曲率時(shí)，會(huì)使得焦斑沿著光軸移動(dòng)，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚�(gè)位置的相對(duì)強(qiáng)度可以推導(dǎo)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(lái)隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)[26,27]的波前測(cè)量方法[28,29]�；趫D像的波前測(cè)量方法使用參數(shù)化物理模型和非線(xiàn)性?xún)?yōu)化來(lái)計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（Point-spreadFunction，PSF）以匹配測(cè)量的PSF，其優(yōu)勢(shì)在于不需要額外的光學(xué)元件。羅徹斯特大學(xué)的Paine和Fienup采用Inceptionv3網(wǎng)絡(luò)[30]的架構(gòu)用于從PSF圖像中預(yù)測(cè)Zernike系數(shù)[28]，如圖1.5所示。

基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制與圖像配準(zhǔn)技術(shù)研究4圖1.5Zernike系數(shù)預(yù)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[28]Figure1.5ArchitectureusedtopredictZernikecoefficients[28]該網(wǎng)絡(luò)的輸入是生成的PSF圖像，如圖1.6所示。網(wǎng)絡(luò)的輸出是預(yù)測(cè)的Zernike系數(shù)，損失函數(shù)是預(yù)測(cè)Zernike系數(shù)與實(shí)際Zernike系數(shù)的均方根誤差。圖1.6訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入PSFs例子[28]Figure1.6ExampleofinputPSFsusedtotrainCNN[28]1.1.3波前復(fù)原波前復(fù)原是指從波前傳感器的測(cè)量結(jié)果重建波前的過(guò)程。常見(jiàn)的有區(qū)域波前復(fù)原法，模式波前復(fù)原法和直接斜率波前復(fù)原法。區(qū)域波前復(fù)原法是建立波前傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)與相位矢量間的關(guān)系，包括常見(jiàn)的三種模型：Hudgin模型[31]、Fried模型[32]和Southwell模型[33]。模式波前復(fù)原法是先將波前在一組正交多項(xiàng)式上進(jìn)行分解，常見(jiàn)的是Zernike模式[34]，Karhunen-Loève模式[35]，得到能夠代表波前的多項(xiàng)式系數(shù)。然后建立波前傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)與多項(xiàng)式系數(shù)間的關(guān)系。直接斜率波前復(fù)原法是直接建立波前傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)與變形鏡的驅(qū)動(dòng)器控制電壓之間的關(guān)系[36,37]。直接斜率法是實(shí)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(fù)原法，模式波前復(fù)原法和直接斜率波前復(fù)原法。假設(shè)波前傳感器的測(cè)量結(jié)果是矢量S，對(duì)于Shack-Hartmann波前傳感器是

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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[2]自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中魯棒控制技術(shù)研究[D]. 宋定安.電子科技大學(xué) 2018
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[5]自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)波前復(fù)原及波前控制優(yōu)化技術(shù)研究[D]. 郭友明.中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2014

碩士論文
[1]模擬大氣湍流裝置畸變波前時(shí)空特性的測(cè)量與分析[D]. 譚濤.中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2015



本文編號(hào)：3371915