空間天氣預警和太陽物理的研究需要對太陽進行大視場實時高分辨力觀測。大氣湍流的影響使得天文成像的分辨力嚴重下降。自適應光學系統(tǒng)可以實時校正畸變波前得到接近衍射極限的目標像。然而傳統(tǒng)自適應光學系統(tǒng)的校正能力受到系統(tǒng)硬件的限制對大氣湍流引入的像差只能部分校正,同時由于受限于大氣湍流的非等暈性,其校正視場最多只有幾十角秒。目前除了采用多層共軛自適應光學系統(tǒng)外,獲得大視場高分辨力太陽像的主要手段是事后圖像處理方法,而將傳統(tǒng)自適應光學校正與圖像處理技術(shù)相結(jié)合是獲得大視場實時高分辨力圖像的主要手段。本文以斑點圖像重建方法為研究對象,開展了一系列針對太陽圖像重建方面的研究工作。論文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點有:首先,研究了斑點圖像重建算法的理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)步驟,在此基礎(chǔ)上分析了系統(tǒng)靜態(tài)像差對斑點圖像重建精度的影響。理論分析結(jié)果指出只要系統(tǒng)靜態(tài)像差在大氣湍流相干長度尺寸內(nèi)不存在顯著變化,就不會影響之后的目標功率譜復原精度。針對系統(tǒng)靜態(tài)像差對目標傅里葉相位復原精度的影響,在分析幾種常見系統(tǒng)靜態(tài)像差的基礎(chǔ)上,指出理想情況下在離焦、像散、彗差和球差中只有彗差會引入額外的相位值。然而由于實際圖像在有限統(tǒng)計幀數(shù)的情況下... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 研究背景與意義
    1.2 事后圖像重建技術(shù)
        1.2.1 天文圖像事后處理的基礎(chǔ)理論
        1.2.2 常用的事后圖像處理技術(shù)
            1.2.2.1 解卷積算法
            1.2.2.2 相位差方法
            1.2.2.3 斑點圖像重建方法
    1.3 斑點圖像重建的主要研究方向及發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 課題主要研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)
第二章 大氣湍流及自適應光學基礎(chǔ)理論
    2.1 大氣湍流的理論模型及特征參數(shù)
    2.2 畸變波前的ZERNIKE多項式描述
    2.3 大氣湍流擾動波前的傳遞函數(shù)
    2.4 大氣湍流波前對光學成像的影響
    2.5 自適應光學系統(tǒng)
        2.5.1 波前探測
            2.5.1.1 互相關(guān)因子算法
            2.5.1.2 絕對差分算法
        2.5.2 波前復原
        2.5.3 波前校正器
    2.6 自適應光學系統(tǒng)校正的特點
        2.6.1 系統(tǒng)控制有限帶寬殘余誤差
        2.6.2 波前擬合誤差
        2.6.3 探測噪聲引入的控制殘余誤差
        2.6.4 角度非等暈誤差
    2.7 太陽自適應光學系統(tǒng)
    2.8 本章小結(jié)
第三章 斑點圖像重建技術(shù)
    3.1 斑點圖像重建技術(shù)
        3.1.1 斑點干涉技術(shù)
        3.1.2 Knox-thompson算法
        3.1.3 擴展K-T算法
        3.1.4 雙頻譜算法
            3.1.4.1 雙頻譜算法的相位閉合特性
        3.1.5 三種相位重建算法的重建結(jié)果對比
            3.1.5.1 大氣湍流效應的計算機模擬
    3.2 靜態(tài)像差對斑點圖像重建的影響
        3.2.1 系統(tǒng)像差對斑點傳遞函數(shù)的影響
        3.2.2 系統(tǒng)像差對相位重建精度的影響
            3.2.2.1 理想情況下系統(tǒng)像差對交叉譜算法重建精度的影響
            3.2.2.2 系統(tǒng)像差對交叉譜重建影響的補償
            3.2.2.3 仿真研究
    3.3 本章小結(jié)
第四章 太陽圖像斑點重建
    4.1 太陽圖像斑點重建流程
        4.1.1 相機的平場
        4.1.2 圖像的配準
        4.1.3 噪聲濾波器
        4.1.4 等暈區(qū)分割和拼接
    4.2 太陽圖像高分辨力斑點重建
        4.2.1 云南天文臺1米望遠鏡
        4.2.2 望遠鏡靜態(tài)像差分析
        4.2.3 太陽圖像斑點重建
    4.3 斑點圖像重建算法的實現(xiàn)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 自適應光學系統(tǒng)校正后的斑點圖像重建
    5.1 37單元自適應光學系統(tǒng)
        5.1.1 自適應光學系統(tǒng)參數(shù)
        5.1.2 實時波前控制器
        5.1.3 自適應閉環(huán)后結(jié)果
    5.2 自適應光學系統(tǒng)校正對斑點圖像重建的影響
    5.3 環(huán)形重建方法
        5.3.1 基于環(huán)形方法的自適應圖像斑點重建結(jié)果
        5.3.2 環(huán)形方法的仿真分析
    5.4 引入?yún)?shù)的斑點圖像重建技術(shù)
    5.5 章小結(jié)
第六章 自適應光學校正后斑點傳遞函數(shù)的計算方法研究
    6.1 自適應光學系統(tǒng)校正后的光學傳遞函數(shù)
    6.2 自適應光學系統(tǒng)校正后等效相干長度
        6.2.1 在斯特列爾比統(tǒng)計意義上等效的相干長度
        6.2.2 在點擴散函數(shù)暈的寬度意義上等效的相干長度
        6.2.3 斑點傳遞函數(shù)的統(tǒng)計表達式
    6.3 自適應光學系統(tǒng)校正后斑點傳遞函數(shù)的計算
    6.4 仿真分析
    6.5 部分校正情況下斑點傳遞函數(shù)的計算
    6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與后續(xù)工作展望
    7.1 本論文的主要研究內(nèi)容
    7.2 本論文的主要創(chuàng)新工作
    7.3 后續(xù)工作展望
參考文獻
作者簡介及在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果



本文編號：3156213