[发明专利]基于星点光斑的空间天文望远镜波前探测方法

摘要

基于星点光斑的空间天文望远镜波前探测方法，涉及空间天文望远镜主动光学技术领域，解决了天文望远镜在轨工作时的波前像差探测困难的问题，利用望远镜对同一星点分别进行合焦与离焦曝光获得的两幅星点光斑图像，采用一阶泰勒展开获得星点光斑图像与系统像差之间的线性关系，直接获得系统像差关于星点光斑图像的表达式，采用迭代算法，用求解得到的像差作为下一步迭代的泰勒展开点，直至迭代结果保持不变。随着迭代结果与实际系统像差越来越接近，波前探测精度越来越高，同时通过引入正则化技术，提高了噪声环境下的求解精度，本发明具有实现结构简单、精度高、计算速度快的优点，适合于空间主动光学调整中的波前探测技术。

主权项

1.基于星点光斑的空间天文望远镜波前探测方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、将望远镜对某一星点进行曝光成像，获得焦面处的该星点光斑图像i1；步骤二、采用调焦装置使望远镜的像面移动一段距离，对步骤一所述的某一星点进行曝光成像，获得离焦面处的星点光斑图像i2；步骤三、采用一阶泰勒展开式分别将步骤一获得的焦面处的星点光斑图像i1和步骤二获得的离焦面处的星点光斑图像i2展开为波前像差的线性展开式，获得线性近似的焦面处的星点光斑图像i1_th和线性近似的离焦面处的星点光斑图像i2_th，用下式表示为：式中：首次迭代时，k为迭代次数，为相差系数，为k次迭代位置，所述psf_1,0为焦面处星点光斑图像i₁的点扩散函数的0阶导，psf_1,1为焦面处星点光斑图像i₁的点扩散函数的一阶导，psf_2,0为离焦面处星点光斑图像i₂的点扩散函数的0阶导，psf_2,1为离焦面处星点光斑图像i₂的点扩散函数的一阶导；步骤四、采用步骤一获得焦面处的星点光斑图像i1、步骤二获得的离焦面处的星点光斑图像i2与步骤三获得的线性近似的焦面处的星点光斑图像i1_th和线性近似的离焦面处的星点光斑图像i2_th之间的差异构建评价函数，用公式表示为：引入正则化算子降低噪声对评价函数的影响：式中，L为正则化矩阵，用于控制解的光滑性，K为离焦权重，λ为正则化权重；步骤五、采用最小二乘法求解步骤四所述的评价函数，获得望远镜的波前像差，用公式表示为：步骤六、采用步骤五中的获得的波前像差作为新的泰勒展开点，返回步骤三，通过迭代方法计算望远镜的波前像差，判断两次迭代结果差值是否≤0.02，如果否，返回步骤三，如果是，迭代结束，输出望远镜的波前像差。