基于焦面圖像信息的波前傳感方法硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、波前測(cè)量精度高,在自適應(yīng)光學(xué)、主動(dòng)光學(xué)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。然而,當(dāng)前基于焦面圖像信息的相位恢復(fù)、相位差算法等迭代次數(shù)多、耗時(shí)久;并且,隨著像差系數(shù)范圍以及維度的增加,其陷入局部最優(yōu)的概率大大增加,嚴(yán)重影響波前檢測(cè)準(zhǔn)確性,制約了基于圖像焦面信息波前探測(cè)方法的應(yīng)用。目前,深度學(xué)習(xí)已經(jīng)模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,其與傳統(tǒng)相位恢復(fù)等迭代算法相比,具有計(jì)算速度快（無(wú)迭代過(guò)程）、準(zhǔn)確性高（無(wú)局部最優(yōu)問(wèn)題）等潛在優(yōu)點(diǎn)。然而,深度學(xué)習(xí)在基于圖像信息的波前檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用較少,需要對(duì)深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)入深入探索與研究,以提高深度學(xué)習(xí)方法在波前探測(cè)領(lǐng)域的精度與實(shí)用性。本文主要包含如下幾部分研究?jī)?nèi)容:針對(duì)基于點(diǎn)目標(biāo)圖像信息的波前探測(cè)問(wèn)題,本文分別提出了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與基于LSTM網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)模型,其能夠利用具有固定相位差異的兩幅PSF圖像求解像差系數(shù)。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于LSTM的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較高精度與計(jì)算效率。針對(duì)基于任意目標(biāo)圖像信息的波前探測(cè)問(wèn)題,本文首先提出一種特征圖像提取方法,其利用具有相位差異的兩幅圖像頻率域的特征提取,得到一幅與目標(biāo)信息無(wú)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

望遠(yuǎn)鏡口徑的發(fā)展

第1章緒論7圖1.4主動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)示意圖Figure1.4Thesketchmapofactiveoptics在主動(dòng)光學(xué)技術(shù)中，依據(jù)大口徑望遠(yuǎn)鏡主鏡的結(jié)構(gòu)差異，又被分為：拼接鏡面主動(dòng)光學(xué)和薄鏡面主動(dòng)光學(xué)兩類(lèi)。雖然薄透鏡面主動(dòng)光學(xué)技術(shù)開(kāi)啟了主動(dòng)光學(xué)技術(shù)的先河，但其發(fā)展受限于單塊薄主鏡的材料、加工和檢測(cè)等的限制，導(dǎo)致目前最大口徑只能做到9m�！捌唇隅R主動(dòng)光學(xué)技術(shù)”從根本上解決了主鏡口徑受限的問(wèn)題，為新一代大口徑望遠(yuǎn)鏡注入了新的生機(jī)，同時(shí)也帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。(3)在天文觀測(cè)領(lǐng)域自適應(yīng)光學(xué)與主動(dòng)光學(xué)的異同相同點(diǎn)：兩者都是提高天文望遠(yuǎn)系統(tǒng)的成像質(zhì)量；不同點(diǎn)：(a)應(yīng)用范圍不同自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)僅應(yīng)用于地基天文望遠(yuǎn)鏡，主動(dòng)光學(xué)技術(shù)即應(yīng)用于地基望遠(yuǎn)鏡，又應(yīng)用于空間望遠(yuǎn)鏡。(b)針對(duì)對(duì)象差異自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)針對(duì)的是大氣湍流(外界條件)對(duì)系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響；主動(dòng)光學(xué)技術(shù)解決的是望遠(yuǎn)鏡自身結(jié)構(gòu)改變對(duì)成像質(zhì)量的影響。(c)實(shí)時(shí)性自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)需要實(shí)時(shí)檢測(cè)與處理；主動(dòng)光學(xué)技術(shù)通常不需要實(shí)時(shí)處理對(duì)天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

基于深度學(xué)習(xí)的相位差異圖像波前檢測(cè)技術(shù)研究81.2常用波前檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介由上文可知，波前檢測(cè)技術(shù)為主動(dòng)光學(xué)與自適應(yīng)光學(xué)關(guān)鍵技術(shù)之一，為成像質(zhì)量校正提供輸入。波前檢測(cè)技術(shù)主要有剪切干涉儀(ShearingInterferometer)[17][18]、曲率傳感器(CurvatureSensor)[19-21]、哈特曼-夏克波前傳感器(Shack-HartmannSensor)[22][23]、相位恢復(fù)算法(PhaseRetrieval)[24-27]以及相位差算法(PhaseDiversity)[28-32]等。(1)剪切干涉儀剪切干涉儀的主要工作原理是將通過(guò)待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的含有像差的波前分成兩個(gè)波面，這兩個(gè)拆分后的波前相互分離，并在兩個(gè)波面的交疊處產(chǎn)生干涉條紋，通過(guò)檢測(cè)重疊部分的干涉來(lái)計(jì)算待測(cè)波前的像差。橫向剪切干涉儀的檢測(cè)原理圖如圖1.5所示，橫向剪切干涉儀是一種最常見(jiàn)的剪切干涉儀。首先，激光器產(chǎn)生的平行光束通過(guò)具有匯聚光線(xiàn)作用的鏡1，光束在空間濾波器2上匯聚并進(jìn)而發(fā)散到待測(cè)鏡面3上，空間濾波器處于待測(cè)物鏡的交點(diǎn)處，通過(guò)待測(cè)物鏡3后的平行光束照射在一個(gè)由微小楔角的平板4的平板上，并由平板的前后表面分別反射，前后表面分別反射的光線(xiàn)即被分裂的彼此交錯(cuò)的兩個(gè)波面，這兩個(gè)波面的重疊部分將形成干涉條紋，通過(guò)對(duì)干涉條紋進(jìn)行計(jì)算處理即可得到待測(cè)物鏡的波前信息。剪切干涉儀具有條紋穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其光路復(fù)雜且對(duì)震動(dòng)、溫度等因素敏感。圖1.5橫向剪切干涉儀示意圖Figure1.5Theprincipleofthelateralshearinginterferometer

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]深度學(xué)習(xí)的研究進(jìn)展與發(fā)展[J]. 史加榮,馬媛媛.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2018(10)
[2]自然語(yǔ)言處理中的深度學(xué)習(xí):方法及應(yīng)用[J]. 林奕歐,雷航,李曉瑜,吳佳.  電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(06)
[3]深度學(xué)習(xí)框架下LSTM網(wǎng)絡(luò)在短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 陳亮,王震,王剛.  電力信息與通信技術(shù). 2017(05)
[4]基于深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的孤立詞語(yǔ)音識(shí)別的研究[J]. 王山海,景新幸,楊海燕.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2015(08)
[5]地基大口徑望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)綜述[J]. 張景旭.  中國(guó)光學(xué). 2012(04)
[6]保守修正BFGS算法及全局收斂性[J]. 張繼偉.  集美大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(03)
[7]光柵型波前曲率傳感器原理和應(yīng)用[J]. 姜宗福,習(xí)鋒杰,許曉軍,汪曉波,陸啟生.  中國(guó)激光. 2010(01)
[8]相位變更方法發(fā)展簡(jiǎn)述[J]. 王欣,趙達(dá)尊,毛珩,王瀟.  光學(xué)技術(shù). 2009(03)
[9]一種改進(jìn)的BFGS算法及其全局收斂性分析[J]. 王安平,馬爍,趙天玉.  河北科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(01)
[10]基于牛頓迭代法的高精度快速開(kāi)方算法[J]. 張小鳴,李永新.  電力自動(dòng)化設(shè)備. 2008(03)

博士論文
[1]基于矢量像差理論的離軸反射系統(tǒng)失調(diào)校正研究[D]. 張曉彬.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2018
[2]薄型主鏡面形主動(dòng)控制技術(shù)研究[D]. 戴曉霖.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) 2018
[3]基于PD方法的空間相機(jī)位相信息反演技術(shù)研究[D]. 程強(qiáng).中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2013
[4]波前曲率傳感器特性與重構(gòu)算法研究[D]. 黃盛煬.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像識(shí)別上的應(yīng)用的研究[D]. 許可.浙江大學(xué) 2012
[2]基于徑向剪切干涉波前檢測(cè)技術(shù)的研究[D]. 解來(lái)運(yùn).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[3]Phase diversity波前重構(gòu)的研究及在高分辨圖像復(fù)原中的應(yīng)用[D]. 楊磊.中國(guó)科學(xué)院研究生院（云南天文臺(tái)） 2007
[4]光柵型波前曲率傳感器相位恢復(fù)算法研究[D]. 沈洪斌.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3482526