国家高技术研究发展计划(2009AA8080603)
- 作品数：30 被引量：216H指数：10
- 相关作者：赵金宇王建立王斌贾建禄吴元昊更多>>
- 相关机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院研究生院中国科学院大学更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国际科技合作与交流专项项目更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术机械工程电子电信理学更多>>
- 二阶矩过程在大口径反射镜面形质量分析中的应用被引量：2
- 2014年
- 为了更好地评价大口径反射镜反射面面形,本文首先通过理论计算,得出了二阶矩过程的数字特征与结构函数(SF)、表面均方根(RMS)、斜率均方根(Slope RMS)之间的关系,得出以上3种常见的评价函数,皆为二阶矩过程数字特征的组合,以及后面两种评价函数都可以用结构函数表示的结论。然后对于结构函数的具体求解方法进行了讨论并对Zernike多项式中的彗差、像散项的结构函数进行了分析;之后利用离散随机变量功率谱分析,讨论了二阶矩过程评价方法对于噪声的敏感程度以及Zernike多项式频谱能量分布;最后基于二阶矩过程的自回归性提出了一种评价反射镜面形的子孔径非相关拼接方法。
- 杨飞安其昌张景旭李洪文
- 关键词：二阶矩过程子孔径拼接
- 961单元自适应光学系统波前处理器被引量：14
- 2013年
- 针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理器在输出规模、处理速度和控制带宽方面的要求,研制了千单元级自适应光学系统。设计了一种由主控计算机、波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合,输出规模最大可达1 200单元的自适应光学系统波前处理器。采用大规模逻辑器件作核心处理芯片,用多线并行流水算法缩短波前处理延时,提高系统控制带宽。对设计完成的波前处理器进行了基于961单元变形镜的开环展平实验以及基于137单元变形镜的闭环校正实验。实验结果显示:系统最高采样帧频为2 000frame/s时,波前运算延时为20.96μs,表明文中提出的硬件扩展和多路并行流水算法对于大规模自适应光学系统波前处理可行且有效。
- 贾建禄王建立赵金宇刘欣悦李洪文王亮林旭东赵雨菲
- 关键词：自适应光学现场可编程门阵列
- 利用相位差异技术校准非共光路静态像差被引量：10
- 2012年
- 提出了一种用相位差异(PD)技术对自适应光学(AO)系统的非共光路静态像差进行校准的方法。相位差异技术通过采集焦面和离焦面的单帧或多帧短曝光图像来估算波前相位畸变,同时对目标图像进行恢复。在闭环工作条件下,自适应光学系统利用相位差异算法在线检测成像光路的静态像差,并将得到的像差系数转化为变形镜的初始化面形,从而补偿非共光路的静态像差。实验结果表明,校准后的成像质量显著提高,目标半峰全宽降低了约14%,系统残差降低了约72%。成像光路在线检测得到的系统残差与闭环回路实测残差的水平趋于一致,证实了相位差异技术应用于光学检测的能力。该方法具有在无需改变原有自适应光路以及高信噪比条件下便可精确解算系统像差的优点,是大口径光电成像系统较为理想的光学检测技术之一。
- 汪宗洋王斌吴元昊孟浩然刘欣悦林旭东
- 关键词：自适应光学几何光学
- 地基大型望远镜数字通信系统的设计被引量：4
- 2015年
- 数据通信系统是整个大型望远镜的数据传输中枢。针对地基大型望远镜分系统多,信号种类繁杂、分布不均匀和分布距离较远等特点,设计了一种基于大规模集成电路FPGA的数据通信系统。系统分为机上数据通信系统和机下数据通信系统两部分,机上与机下数据通信系统通过单根光纤进行连接。系统最多可提供60路RS422、32路TTL、10路RS485和4路RS232同步传输。同时,系统以GPS时钟频率为基准频率产生多种工作时序,为望远镜提供同步工作脉冲;通过采集曝光脉冲对应时刻的时间数据和编码器数据锁存当前的时空信息。硬件方面采用XILINX公司的Virtex-5系列FPGA为核心处理芯片完成该系统的设计,实验结果表明系统可满足大型望远镜数据通信的需求。
- 贾建禄赵金宇杨轻云陈璐
- 关键词：FPGA数字通信系统
- 双相机相位差异散斑成像技术被引量：19
- 2011年
- 开展了用相位差异散斑技术实现图像采集和图像恢复的实验,在实验室环境下设计了针对扩展目标的相位差异散斑成像双相机实验平台。用两台外触发模式的相机同步采集焦面和指定离焦面上的短曝光图像,用变形镜构造光学系统误差,用强力热吹风机模拟大气湍流。分析了用多台相机与单台相机相比引入的不同问题,给出了多通道之间相面旋转问题的处理方法和多通道之间读出噪声不一致时的相位差异散斑法的目标函数;验证了相位差异散斑法提高图像分辨率的能力。分别用采集到的单帧,3帧,10帧图像进行PDS运算并分析结果,与基本的相位差异法相比,多帧相位差异散斑成像所恢复的图像质量有很大的提高。
- 王斌汪宗洋王建立赵金宇吴元昊张世学董磊文明
- 关键词：图像恢复相位估计
- 基于功率谱的TMT三镜非相关子孔径拼接被引量：2
- 2014年
- 为了更好的评价30米望远镜(TMT)三镜面形,给三镜的光学加工、支撑结构、系统集成提供更有效的检测结果,针对TMT三镜为椭圆形平面反射镜(3.594 m×2.536 m)的特点,提出了一种基于功率谱(PSD)的子孔径拼接方法。为了充分验证该方法的正确性与可行性,首先从理论上分析了该方法的估计质量,证明了该方法的理论正确性;然后利用长春光机已经研制成功的Φ1.23 m口径反射镜的面形数据,应用该方法进行了相关分析与验证,证明了该方法的实际可行性;最后将该方法应用于TMT三镜的仿真数据,得到了TMT三镜面形的频域特性。采用这种基于功率谱的非相关子孔径拼接方法,可对大口径平面镜(TMT三镜)以及其他类似大口径反射镜提供全口径、频域中的定量评价,为大口径反射镜的加工、支撑、集成提供更充足的技术指导。
- 杨飞安其昌赵金宇
- 关键词：大口径反射镜功率谱子孔径拼接
- 基于FPGA的自适应光学波前处理算法被引量：5
- 2017年
- 针对自适应光学系统对波前处理计算量和实时性要求的提高,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的自适应光学系统波前处理算法。该算法利用核心处理模块重复利用的方式完成波前斜率计算,利用矩阵与向量相乘的可分解性完成波前复原计算。在像素时钟的同步下,完成整个波前处理,给出促动器所需的促动量。以一片Virtex-4LX80FPGA作为主核心处理芯片进行了实验验证,结果表明:该算法可降低50%的硬件资源,提高了系统波前处理能力;另外,算法可实现在当前帧结束前完成整个波前处理运算,提高了系统的波前处理速度和整个自适应光学系统的控制带宽。在室内的Shack-Hartmann波前传感器的的自适应光学系统上进行了激光光源的校正实验,结果显示光源能力集中度有了明显的提高。
- 贾建禄赵金宇王建立王帅王亮吴庆林
- 关键词：自适应光学波前传感器现场可编程门阵列
- 相位差异散斑成像技术验证实验
- 2013年
- 相位差异散斑成像综合了相位差异和散斑成像两种图像处理方法,相位差异同时采集已知相位差的离焦和在焦图像,联合恢复目标图像和解算波前相位,相位差异散斑成像是在相位差异的基础上,利用多帧短曝光图像组来解算出它们所对应的波前畸变序列,同时对图像进行恢复,每帧图像组由在焦和已知离焦量的两幅图像组成。为了实践相位差异散斑成像技术,分别在室内和室外做了相关实验,在室内利用变形镜模拟光学系统像差,利用精密位移台移动相机分时采集焦面和离焦面两幅图像,恢复后的图像分辨率提高12%;室外利用某望远镜光学系统,在其后放置分光棱镜将光束平均分给焦面和离焦面两台相机,外触发同时采集短曝光图像,对20 km外的目标成像,经过单帧和多帧图像的恢复,目标图像分辨率得到显著提高。实验结果证明:相位差异散斑成像技术可广泛应用于靶场光学设备测量和地基大口径望远镜的探测成像。
- 王志臣王斌梁晶孙继明
- 关键词：相位估计图像恢复大气湍流
- 基于SOC单片机的高集成度光电编码器电路设计被引量：24
- 2011年
- 提出了减小光电编码器电路部分空间,缩小其结构尺寸的方法,并对编码器的电路处理进行了研究。介绍了光电编码器的基本原理、光电信号特点和信号处理的要求,分析了传统电路处理方案的特点,说明了基于放大器和比较器的传统方案是造成电路结构设计体积较大的原因。为改变传统方案,提出了用AD直通处理和分时驱动光电信号采集技术来代替传统硬件设置从而有效压缩电路部分空间的方法。介绍了编码器高集成度电路设计的实现原理,并设计了一种16位小型编码器,其电路板面积为415mm2,,编码器体积仅为Ф25mm×16mm。设计实验表明,基于SOC单片机的高集成度光电编码器电路设计技术使用元器件少、电路简单、集成度高,可有效压缩传感器电路部分的空间。
- 王显军
- 关键词：光电编码器电路设计
- 基于实时波前信息的图像复原被引量：10
- 2012年
- 提出了一种基于PIX总线的千单元可扩展波前探测图像恢复技术。采用波前探测与图像恢复相结合的方式来克服大气扰动和系统像差对图像分辨率的影响,满足大型地基望远镜高分辨率成像的需求。首先利用波前探测的方法得到波前相位畸变量,再由此恢复退化图像。其核心部件-波前处理器则采用波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合的方式来满足不同光学系统对波前处理规模的需求,波前空间采样数可扩展至千单元数量级。系统在室内进行了激光光源图像恢复实验,使激光光源的能量集中度提高50%左右;在室外对恒星和0.6″的双星图像进行了恢复,其半高全宽下降了约80%。系统采用大规模现场可编程门阵列(FPGA)作为波前处理的核心器件,实现了波前探测的实时处理和透过大气成像的退化图像的高分辨率图像恢复。
- 赵金宇吴元昊贾建禄乔兵王斌汪宗洋马鑫雪
- 关键词：地基望远镜图像恢复
