CN116593134A - 大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法 - Google Patents
大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116593134A CN116593134A CN202310601393.0A CN202310601393A CN116593134A CN 116593134 A CN116593134 A CN 116593134A CN 202310601393 A CN202310601393 A CN 202310601393A CN 116593134 A CN116593134 A CN 116593134A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- point image
- star point
- focus
- order
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/02—Testing optical properties
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Telescopes (AREA)
Abstract
本发明提供一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，包括以下步骤：S1、针对特定天区进行短时间曝光，获得特定天区下的离焦星点像。S2、根据特定天区下的离焦星点像构建低阶相差离焦星点像模板。S3、将低阶相差离焦星点像模板与步骤S1获得的离焦星点像进行相关运算，并将获得最高相关性所对应的位置视为离焦星点像的中心，以实现对星点像的定位选取。S4、忽略低阶像差影响，利用曲率传感基本原理对星点像的像差进行提取，并分解至多阶的泽尼克多项式基底之上，并将所获得的低阶信息与高阶信息合成，与实际的离焦星点像进行比对计算差异结果。本发明明晰了相机视宁度对最终巡天探测的影响机理，以及其精度影响的边界。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法。
背景技术
为了更好地完成对暗物质、暗能量的探索，科学家对下一代大口径大视场望远镜提出了更高的分辨率与成像质量要求。
曲率传感器是由Roddier在1988年所提出，其基本原理为通过焦前与焦后像的光强分布估计波前曲率变化，并解算波前信息，由于其可以满足大口径巡天主动光学照相巡天望远镜的特定需求，同时可与科学相机用相同的器件，便于图像采集以及后期维护，具有非干涉(无需参考光)、结构简单、环境适应性好、解算稳定(无需迭代)、孔径遮拦影响小等诸多独特优势，已广泛应用于大口径照相巡天望远镜主动光学波前传感系统之中。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，通过相机视宁度的测试，明晰相机视宁度对最终巡天探测的影响机理，以及其精度影响的边界，并指导未来大视场视宁极限巡天设备的制造与设计，以及视宁度检测设备的精度边界与测试范围要求。
为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
本发明提供一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，包括以下步骤：
S1、针对特定天区进行短时间曝光，获得特定天区下的离焦星点像。
S2、根据所述特定天区下的离焦星点像构建低阶相差离焦星点像模板。
S3、将所述低阶相差离焦星点像模板与所述步骤S1获得的离焦星点像进行相关运算，并将获得最高相关性所对应的位置视为所述离焦星点像的中心，以实现对星点像的定位选取。
S4、忽略低阶像差影响，利用曲率传感基本原理对所述星点像的像差进行提取，并分解至多阶的泽尼克多项式基底之上，并将所获得的低阶信息与高阶信息合成，与实际的离焦星点像进行比对计算差异结果。
优选地，还包括步骤S5、根据所述差异结果进行修正迭代：将所述差异结果作为新的输入，重复所述步骤S4，直到所述差异结果低于1/20个波长。
优选地，单波长下波前光场分布模型如式(1)所示：
其中，λ为波长，A为单一相位空间频率分量幅值，r为光瞳坐标向量，f为空间频域坐标，zi为离焦量，i为整数，表示第i个视场；
基于非相干合成理论得到非窄带光场模型如式(2)所示：
其中，Δλ为带宽，根据曲率传感基本原理，波前相位的曲率与光强沿光轴方向的差分成正比，得到：
其中，I+和Ι-为焦前焦后的能量分布，Δzi表示第i个视场离焦量；针对所述式(3)利用傅里叶级数作为基底进行分区域曲率传感，通过两次的数值积分获得所需要的波前信息。
与现有的技术相比，本发明通过相机视宁度的测试，明晰了相机视宁度对最终巡天探测的影响机理，以及其精度影响的边界，并指导了未来大视场视宁极限巡天设备的制造与设计，以及视宁度检测设备的精度边界与测试范围要求。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法的流程示意图。
图2是根据本发明实施例提供的星点像示意图。
图3是根据本发明实施例提供的低阶相差离焦星点像模板与离焦星点像进行相关运算的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
图1示出了根据本发明实施例提供的大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法的流程。
如图1所示，本发明实施例提供的大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法包括以下步骤：
S1、针对特定天区进行短时间曝光，获得特定天区下的离焦星点像。图2示出了根据本发明实施例提供的不同大气湍流下的离焦星点像示意图。
S2、根据特定天区下的离焦星点像构建低阶相差离焦星点像模板。
图3示出了根据本发明实施例提供的低阶相差离焦星点像模板与离焦星点像进行相关运算的位置确定过程。如图3所示：
S3、将低阶相差离焦星点像模板与步骤S1获得的离焦星点像进行相关运算，并将获得最高相关性所对应的位置视为离焦星点像的中心，以实现对星点像的定位选取。
S4、忽略低阶像差影响，利用曲率传感基本原理对其像差进行提取，并分解至多阶的泽尼克多项式基底之上。并将所获得的低阶信息与高阶信息(低阶信息和高阶信息以15阶fringe Zernike为界)合成，与实际的离焦星点像进行比对计算差异结果。
低阶波前信息为：/>
其中，Di为离焦星点像。
高阶波前信息Di′为：
S5、根据上述差异结果进行修正迭代：将差异结果作为新的输入，重复步骤S4，直到差异结果低于1/20个波长。
单波长下波前光场分布模型如式(1)所示：
其中，λ为波长，A为单一相位空间频率分量幅值，r为光瞳坐标向量，f为空间频域坐标，zi为离焦量，i为整数，表示第i个视场。
基于非相干合成理论可得非窄带光场模型如式(2)所示：
其中，Δλ为带宽，根据曲率传感基本原理，波前相位的曲率与光强沿光轴方向的差分成正比，如式(3)所示：
其中，I+和Ι-为焦前焦后的能量分布，Δzi表示第i个视场离焦量。针对式(3)利用傅里叶级数作为基底进行分区域曲率传感(详见研究基础，可降低边缘振铃效应影响，实现对重叠导星有效利用)，通过两次的数值积分即可获得所需要的波前信息。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、针对特定天区进行短时间曝光，获得特定天区下的离焦星点像；
S2、根据所述特定天区下的离焦星点像构建低阶相差离焦星点像模板；
S3、将所述低阶相差离焦星点像模板与所述步骤S1获得的离焦星点像进行相关运算，并将获得最高相关性所对应的位置视为所述离焦星点像的中心，以实现对星点像的定位选取；
S4、忽略低阶像差影响，利用曲率传感基本原理对所述星点像的像差进行提取，并分解至多阶的泽尼克多项式基底之上，并将所获得的低阶信息与高阶信息合成，与实际的离焦星点像进行比对计算差异结果。
2.根据权利要求1所述的大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，其特征在于，还包括步骤S5、根据所述差异结果进行修正迭代：将所述差异结果作为新的输入，重复所述步骤S4，直到所述差异结果低于1/20个波长。
3.根据权利要求2所述的大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，其特征在于，单波长下波前光场分布模型如式(1)所示：
其中，λ为波长，A为单一相位空间频率分量幅值，r为光瞳坐标向量，f为空间频域坐标，zi为离焦量，i为整数，表示第i个视场；
基于非相干合成理论得到非窄带光场模型如式(2)所示：
其中，Δλ为带宽，根据曲率传感基本原理，波前相位的曲率与光强沿光轴方向的差分成正比，得到：
其中，I+和Ι-为焦前焦后的能量分布，Δzi表示第i个视场离焦量；
针对所述式(3)利用傅里叶级数作为基底进行分区域曲率传感，通过两次的数值积分获得所需要的波前信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310601393.0A CN116593134A (zh) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | 大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310601393.0A CN116593134A (zh) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | 大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116593134A true CN116593134A (zh) | 2023-08-15 |
Family
ID=87589609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310601393.0A Pending CN116593134A (zh) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | 大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116593134A (zh) |
-
2023
- 2023-05-25 CN CN202310601393.0A patent/CN116593134A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3043160B1 (en) | Lenslet, beamwalk and tilt diversity for anisoplanatic imaging by large-aperture telescopes | |
| CN110274696B (zh) | 大视场主动光学望远镜的波前传感方法、装置、及系统 | |
| US8817121B2 (en) | Image apparatus and imaging method | |
| CN111812836A (zh) | 大口径大视场相机的标校装调方法、装置、设备及介质 | |
| CN107656363A (zh) | 一种基于多波长相位调制的光学合成孔径成像望远镜阵列共相误差探测方法 | |
| CN105203213B (zh) | 一种计算复合波前传感自适应光学系统复原电压的方法 | |
| CN110146258B (zh) | 一种Poisson noise模型下对扩展目标成像时的相位恢复方法 | |
| CN103226243B (zh) | 一种校正自适应光学系统非共光路误差的方法和系统 | |
| CN111458045A (zh) | 一种基于焦面哈特曼波前传感器的大视场波前探测方法 | |
| CN115523839A (zh) | 一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法 | |
| NL2010457A (en) | Hartmann wavefront measuring instrument adapted for non-uniform light illumination. | |
| CN113670456B (zh) | 一种采用空间分辨率可调的哈特曼波前传感器实现的波前复原方法 | |
| CN101285712B (zh) | 基于分立光强测量器件的线性相位反演波前传感器 | |
| CN116593134A (zh) | 大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法 | |
| CN110749550B (zh) | 一种基于深度学习的天文光谱仪像质补偿方法及系统 | |
| CN101285711A (zh) | 基于面阵ccd的线性相位反演波前传感器 | |
| CN117760571A (zh) | 基于哈特曼探测器的无监督学习波前探测方法 | |
| CN206930835U (zh) | 望远镜调焦系统 | |
| CN115826075B (zh) | 白天强天光背景暗弱目标识别装置及识别方法 | |
| Bolbasova et al. | Measurements of atmospheric turbulence from image motion of laser beam by shack-hartmann wavefront sensor | |
| CN107179605A (zh) | 望远镜调焦系统及方法 | |
| CN112525496B (zh) | 一种巡天望远镜波前曲率传感方法、装置、设备及介质 | |
| Basden | Shack–Hartmann Wavefront Sensors | |
| CN102445863A (zh) | 一种能实时补偿波前畸变的调焦调平系统及补偿方法 | |
| Zhu et al. | High accuracy star centroid acquisition method of airborne star sensor during daytime |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |