激光照明信标的质心提取方法研究

发布时间：2024-02-25 21:31

　　人造信标弥补了自然信标自适应光学望远镜系统天空覆盖率不足的问题。相对于钠信标和瑞利信标而言,激光照明信标解决了这两种信标的聚焦非等晕性及整体倾斜探测问题,具有更好的性能。但是由于大气湍流、噪声以及系统自身装配等因素的影响,激光照明信标光将在波前传感器上形成多噪声弥散光斑,降低了波前探测质心提取的精度。因此,研究如何提高激光照明信标光斑的质心提取精度具有重要的意义。首先,本文基于自适应光学望远镜系统,从理论上介绍了钠信标和瑞利信标的局限性,激光照明信标相对于它们的优势。其次,本文介绍了夏克-哈特曼波前传感器的工作原理,基于它分析了天光背景、CCD读出噪声、光子噪声及背景暗电流等噪声的产生原因,以及这些噪声对光斑质心提取的影响。然后,本文介绍了窗口法、减阈值法、窗口减阈值法及Top-hat形态学滤波等多种提高光斑质心提取精度的方法及其原理。最后,本文详细仿真了不同噪声、不同信噪比及不同大气相干长度下激光照明信标光斑的质心提取,对比分析了各方法的适用条件及精度。本文研究的重点是针对多噪声弥散激光照明信标光斑,分析哪一种质心提取方法的精度最高,并提出一种新的质心提取方法以提高质心探测精度。为此...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 自适应光学系统基本组成及其发展
        1.2.1 自适应光学系统基本组成
        1.2.2 自适应光学的发展
    1.3 人造信标技术
        1.3.1 信标技术的提出与人造信标
        1.3.2 人造信标在波前探测过程中的主要问题
    1.4 本文主要研究内容及结构安排
        1.4.1 本文的主要研究内容
        1.4.2 本文的结构安排
第2章 基于夏克-哈特曼波前传感器的激光照明信标质心提取
    2.1 引言
    2.2 人造信标
        2.2.1 钠信标和瑞利信标
        2.2.2 钠信标和瑞利信标的局限性
        2.2.3 激光照明信标
    2.3 夏克-哈特曼波前传感器
        2.3.1 夏克-哈特曼波前传感器原理介绍
        2.3.2 影响夏克-哈特曼波前传感器光斑图像的噪声
    2.4 理想光斑及各种噪声对光斑图像影响的仿真
        2.4.1 理想光斑仿真
        2.4.2 CCD读出噪声对光斑的影响
        2.4.3 光子噪声对光斑的影响
        2.4.4 天光背景及暗电流等背景噪声对光斑的影响
    2.5 本章小结
第3章 提高质心探测精度的方法概述
    3.1 引言
    3.2 质心计算方法及影响质心探测误差的因素
    3.3 提高质心探测精度的方法
        3.3.1 窗口法
        3.3.2 减阈值法
        3.3.3 加权质心法
        3.3.4 Top-hat形态学滤波
        3.3.5 其他图像处理方法
    3.4 本章小结
第4章 激光照明信标光斑的质心提取方法研究
    4.1 引言
    4.2 质心提取方法的参数选取及实现
        4.2.1 窗口法参数选取及实现
        4.2.2 大津法参数选取及实现
        4.2.3 窗口减阈值法参数选取及实现
        4.2.4 Top-hat形态学滤波参数选取及实现
    4.3 激光照明信标光斑
        4.3.1 激光照明信标光斑的仿真
        4.3.2 光斑图像信噪比
    4.4 仿真对比分析
        4.4.1 CCD读出噪声下光斑质心提取
        4.4.2 光子噪声下光斑质心提取
        4.4.3 天光背景及暗电流噪声下光斑质心提取
    4.5 本章小结
第5章 基于Top-hat形态学滤波和窗口减阈值相结合的激光照明信标质心提取方法
    5.1 引言
    5.2 基于Top-hat形态学滤波和窗口减阈值相结合的质心提取方法
    5.3 仿真精度对比分析
        5.3.1 单孔径理想光斑质心提取
        5.3.2 单孔径弥散光斑质心提取
        5.3.3 全孔径弥散光斑质心提取
    5.4 仿真适用性分析
    5.5 仿真实时性分析
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文的相关结论
    6.2 论文的创新性工作
    6.3 下一步工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3910879