[发明专利]一种基于图像信息的快速扩展目标成像校正方法

权利要求书

1.一种基于图像信息的快速扩展目标成像校正方法，其特征在于：首先测量波前校正器的各个驱动器的影响函数；每一次迭代中，先采集待测波前对应的扩展目标成像信息，进行切趾运算；再将波前校正器的影响函数面形逐个叠加待校正波前，并采集对应的扩展目标成像信息，完成切趾运算；计算得到当前迭代次数的变形镜驱动信号；将驱动信号放大施加到变形镜各驱动器，改变变形镜的表面形状，产生相应的相位补偿量，完成当前迭代；当算法满足迭代结束条件时，畸变波前校正完成，从而实现基于图像信息的快速扩展目标成像校正。

2.根据权利要求1所述的基于图像信息的快速扩展目标成像校正方法，其特征在于：其步骤如下：

(1)利用波前传感器，测量变形镜各个驱动器影响函数，依据测得的影响函数，计算变形镜影响函数的平均梯度平方矩阵；

(2)采集待校正畸变波前对应的扩展目标成像，对采集到的图像信息进行切趾运算；

(3)对波前校正器各个驱动器逐个施加单位控制信号，变形镜生成的影响函数面形叠加到待校正畸变波前；逐个采集调制后的畸变波前对应的扩展目标成像信息，并逐个撤销所添加的控制信号；

(4)对采集到的等于波前校正器单元数的扩展目标成像信息，逐个进行切趾运算；

(5)利用步聚(2)和(4)中得到的图像信息计算待校正波前对应的波前校正器驱动信号，并同时施加到变形镜各驱动器，使之变形，完成一次迭代；

(6)将校正之后的残余波前作为待校正波前，重复步骤(2)-(5)直到算法满足预先设定的终止条件。

3.根据权利要求2所述的基于图像信息的快速扩展目标成像校正方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的波前传感器为哈特曼波前传感器或者干涉仪。

4.根据权利要求2所述的基于图像信息的快速扩展目标成像校正方法，其特征在于：步骤(6)中，所述的预先设定的终止条件为一定的迭代次数或残余波前对应的远场光斑光强之和大于一个阈值。

5.根据权利要求2所述的基于图像信息的快速扩展目标成像校正方法，其特征在于：其具体步骤如下：

(1)利用波前测量设备，测量变形镜各个驱动器影响函数，依据测得的影响函数，计算变形镜影响函数的平均梯度平方矩阵，其具体步骤如下：

A.给每一个驱动施加单位电压，用哈特曼或干涉仪测量其影响函数，记为E_i(x,y)，即第i个驱动器的影响函数，如果变形镜有N个单元，则i的最大值为N；

B.计算变形镜影响函数的平均梯度平方矩阵，记为S，S为一个N×N对称矩阵，依据下式(1)：

S(l,k)=D-1∫∫D∂El∂x∂Ek∂x+∂El∂y∂Ek∂ydxdy---(1)]]>

计算矩阵S的每一个元素，其中l＝1...N，k＝1...N，D为积分区域；

C.根据得到的矩阵S，将其对角矩阵向量记为S_m，并计算其逆矩阵，记为S^-1；

(2)采集待校正波前对应的扩展目标成像，记为I₀'(u,v)；为克服图像边缘像素点的影响，使用Tukey窗函数对图像进行切趾运算I₀'(u,v).*H(u,v)，得到I₀(u,v)，其中H(u,v)为Tukey窗函数，.*为矩阵的点乘运算；依据下式(2)

计算掩模后的成像信息；I₀(u,v)对应的M记为M₀；

(3)将变形镜生成的影响函数面形叠加到待校正畸变波前；采集调制后的畸变波前对应的图像信息；N个驱动器逐个施加单位信号，采集卡逐个采集，可得到N个图像，分别记为I'₁,...,I'_N；

(4)使用Tukey窗函数分别对图像I'₁,...,I'_N进行切趾运算得到I₁,...,I_N；再依据式子2计算掩模后的成像信息，得到M₁,...,M_N；

(5)将M₁,...,M_N与M₀做差运算，得到一N维向量Q；利用下式(3)：

V=S-1*Q2c0-S-1Sm2---(3)]]>

计算待校正波前对应的变形镜各控制器驱动信号，该驱动信号经高压放大器放大施加到变形镜各驱动器，生成与待测波前方向相反的变形量，叠加到待校正波前，其中c₀为一小的常数，称之为调整系数；

(6)将校正之后的残余波前作为待校正波前，重复步骤(2)-(5)直到算法满足预先设定的终止条件，如一定的迭代次数或残余波前对应的远场光斑光强之和大于一个阈值。