基于高斯光斑的相关HS波前斜率处理器

大规模自适应光学系统要求哈特曼-夏克波前传感器的子孔径数目巨大,这势必会增加波前斜率提取电路实现的难度.为了在大规模自适应光学系统中进行波前斜率提取,提出了一种相关算法的实现结构,以高斯光斑作为参考模板,通过两次级联滤波完成子孔径光斑之间的相关运算,并得到局部波前斜率.与多通道并行处理的实现结构相比,本文所提出的结构实现的硬件成本不会随着子孔径规模的增大而显著增加,特别适用于大规模自适应光学系统的波前斜率提取.实验结果表明:对于8×8方形排布的哈特曼-夏克波前传感器图像,本文的结构用FPGA内实现,在27 MHz的工作频率下,完成一帧所有子孔径斜率计算的延迟为1.2 μs,均方根误差小于0.02个像素,最大误差不超过0.04个像素,而资源消耗仅仅为925个Slices.本结构能够满足大规模自适应光学系统中波前斜率探测高速实时和高精度要求.     

基于自适应光学系统闭环数据的大气相干长度的计算

提出了一种计算大气相干长度(r0)的新方法。根据自适应光学系统的控制关系,由闭环数据复原得到开环数据,并计算出系统噪声。大气相干长度由去除系统噪声的开环数据得到。与传统的方法相比较,此方法不需要中断自适应光学系统的工作进行开环数据采集,保证了校正的连续性。而且,用此方法计算得到实时的r0,消除了系统噪声的影响。将此方法应用于61单元的自适应光学系统中,对实测大气相干长度进行了分析。     

基于延时光照的Cook-Torrance光照模型计算技术

真实感图形的实时绘制是虚拟现实技术和计算机游戏软件的一个重要组成部分,笔者提出了采用延时光照技术的Cook-Torrance光照模型快速计算方法。首先介绍了Cook-Torrance局部光照模型的原理和特点,阐述了延时光照处理的基本思想,提出了基于延时光照的Cook-Torrance计算模型,并应用现代图形硬件加速技术实现了Cook-Torrance快速实时的延时光照计算。实验表明采用该技术在获取更高照片质量真实感图形的同时,其运算速度也能满足交互系统的需求。     

波前斜率探测的线性预测方法

由于自适应光学技术校正大气湍流有一定的延迟时间 ,这将降低系统的校正性能 ,主要表现为波前斜率探测的采样率不足 ,使得系统的带宽有限而不能完全补偿有一定功率谱的湍流大气。研究了两种工作方式下的线性预测方法 ,结果显示 ,如果采用线性预测方法 ,在同样的延时条件下 ,可以减小波前斜率的 MSE误差 (由延时引起 )约 30 %。     

改进的自适应阈值Canny边缘检测

针对传统Canny边缘检测算法的阈值需要人为设定的缺陷,本文提出了一种新的自适应改进方法.该方法-根据梯度直方图信息,提出梯度差分直方图的概念,同时,对图像进行自适应分类处理,使得算法不仅不需人工设定阈值参数,而且还能有效地避免Canny算法在边缘寻找中的断边和虚假边缘现象.对边缘信息丰富程度不同的灰度图和彩色图像运用该方法寻找边缘的实验结果表明,对于在目标与背景交界处的多数像素梯度幅值较大的图片,该算法具有边缘检测能力强、自适应能力强的优点.     

基于光学相关的遮拦目标识别技术

在目标识别研究中,目标被遮拦现象经常出现.基于遮拦目标局部信息缺失的特点,本文将传统的直方图均衡化做了对比度自适应改进,局部增强目标信息,应用光学相关识别原理,结合边缘提取方法,将被遮拦目标从背景中分离出来.通过大量光学实验表明,基于Sobel算子的边缘检测和对比度自适应直方图均衡化相结合,有效增强了探测目标的相关峰强度,实现了遮拦目标的识别.     

用正弦波拟合法评价数据采集系统的通道间延时

本文介绍了数据采集系统通道间延时的一种简单实用的评价方法,讨论了评价过程的误差来源,以及减小其评价误差的几种对策;同时,给出了评价过程的计算机仿真结果。     

匹配滤波器中参考目标位置对相关峰位置的影响

针对利用光学相关器识别运动多目标的精确定位问题,提出了参考图像目标置中的匹配滤波器设计方法.该方法根据场景图像中目标位置、匹配滤波器中参考目标位置和相关峰位置之间的关系,采用将目标放置在参考图像中心以克服单一目标和运动多目标识别过程中相关峰的不确定偏移.实验结果表明,在范德卢格特型光电混合相关器中,采用该方法设计匹配滤波器可以使相关峰位置与目标位置一一对应,并且能够直观的实时显示出被识别目标在场景图像中的位置,提高了运动目标的定位准确性和跟踪稳定性.     

哈特曼波前传感器的自动孔径搜索与匹配方法

为了使夏克-哈特曼波前传感器(SHWFS)能保证精度的同时又能获得更大的动态范围,介绍了一种用于SHWFS的自动子孔径搜索与匹配算法。该方法在实施时,先根据待测量图像计算背景阈值,然后以减阈值后的图像中心位置的一个光斑为参考光斑的参考中心,按图像的横、纵方向依次搜索其它光斑点,接着将搜索的结果拼接起来得到所有孔径的分布,最后根据两幅图像得到的各自的子孔径分布按横、纵方向平移进行配准,以达到最优的匹配结果。文中利用实验对本论文提出的方法进行了验证。结果表明,本文提出的方法能够实现SHWFS的子孔径搜索与匹配,提高哈特曼的动态范围。     

自适应光学系统时间带宽和空间带宽的匹配

自适应光学系统存在的时间带宽和空间带宽。为了有效地利用自适应光学系统的系统资源，必须使这两种带宽匹配。本文通过经系统校正后的剩余波前扰动相位的均方差与系统时间带宽和空间带宽的关系，研究了在不同条件下系统时间带宽和空间带宽的匹配问题。