用于哈特曼波前探测器的基于DFT的质心偏移量检测方法

摘要

用于哈特曼波前探测器的基于DFT的质心偏移量检测方法，其特征在于：所述的用于哈特曼波前探测器的基于DFT的质心偏移量检测方法在计算一子孔径某一方向上的质心偏移量时，先分别将该孔径的参考图像和待检测图像的灰度在这一方向累积，然后将累积所得到的向量分别进行DFT变换，接着计算变换后得到的向量的相位差向量，并将此相位差向量解卷绕，通过一次线性拟合得到相位差向量的斜率，最后由该斜率计算出待检测的图像与参考图像质心的相对偏移量；本探测器的质心检测方法流程简单、稳定，易实现，相对于现有质心偏移探测技术，能够很好的抑制噪声带来的影响，得到较高、较稳定的质心偏移量探测精度，且便于移植，因而可以得到较好、较稳定的波前探测精度。

主权项

1、用于哈特曼波前探测器的基于DFT的质心偏移量检测方法，其核心是基于DFT的质心偏移量方法，该方法的流程为：(1)将标准平面波入射到子孔径单元为M×M的哈特曼传感器上获取的参考全靶面图像，取其中某一要检测质心偏移量的子孔径所对应的图像，即分辨率为N×N的参考图像IC，其中M，N均为整数；(2)将分辨率均为N×N的IC的像素点的灰度值分别在两个待检测的方向叠加，如X方向和Y方向，得到两个1×N的向量Icx和Icy：$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Icx}\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{IC}(i,j),i=\mathrm{0,1,2},...,N-1\\ \mathrm{Icy}\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{IC}(j,i),i=\mathrm{0,1,2},...,N-1\end{array}\right.---\left(1\right)(3)对此两向量Icx和Icy分别作DFT，得到两个1\times N的向量Fcx和Fcy：$ \left\{\begin{array}{c}\mathrm{Fcx}\left(k\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{Icx}\left(n\right)W_N^{\mathrm{kn}},k=\mathrm{0,1,2},...,N-1\\ \mathrm{Fcy}\left(k\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{Icy}\left(n\right)W_N^{\mathrm{kn}},k=\mathrm{0,1,2},...,N-1\end{array}\right.---\left(2\right)(4)分别计算Fcx和Fcy各分量的相位，得到两个1\times N的向量Cx和Cy，即参考图像的相位向量，这样，对参考图像的处理完成；(5)将待检测波面入射到该哈特曼传感器上获取待检测全靶面图像，取其中与参考图像相同子孔径所对应的图像，即分辨率为N\times N的待检测的图像ID；(6)同对参考图像的处理一样，先将待检测的图像ID的像素点的灰度值分别在两个待检测的方向叠加，如X方向和Y方向，得到两个1\times N的向量Idx和Idy：$ \left\{\begin{array}{c}\mathrm{Idx}\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{ID}(i,j),i=\mathrm{0,1,2},...,N-1\\ \mathrm{Idy}\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{ID}(j,i),i=\mathrm{0,1,2},...,N-1\end{array}\right.---\left(3\right)(7)对此两向量Idx和Idy分别作DFT，得到两个1\times N的向量Fdx和Fdy：$ \left\{\begin{array}{c}\mathrm{Fdx}\left(k\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{Idx}\left(n\right)W_N^{\mathrm{kn}},k=\mathrm{0,1,2},...,N-1\\ \mathrm{Fdy}\left(k\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{Idy}\left(n\right)W_N^{\mathrm{kn}},k=\mathrm{0,1,2},...,N-1\end{array}\right.---\left(4\right)(8)分别计算Fdx和Fdy各分量的相位，得到两个1\times N的向量Dx和Dy，即待检测图像的相位向量；(9)分别计算Dx与Dy及Cx与Cy的各分量的相位差，得到两个1\times N的向量DDx和DDy：$ \left\{\begin{array}{c}\mathrm{DDx}=\mathrm{Dx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{DDy}=\mathrm{Dy}-\mathrm{Cy}\end{array}\right.---\left(5\right)(10)分别对DDx和DDy解卷绕，得到DDx’和DDy’；(11)分别根据DDx’和DDy’的前T项，一般可取低频项，建议取前[N/5]至[N/4]项，[.]表取整，进行一次拟合，得到斜率kx和ky，可得待检测图像的质心与参考图像的质心在x和y方向的相对偏移量dx，dy分别为$ \mathrm{dx}=-\mathrm{kx}·\frac{N}{2}和$ \mathrm{dy}=-\mathrm{ky}·\frac{N}{2}个像素；(12)重复(1)到(11)，对子孔径单元为M\times M的哈特曼探测器的其它子孔径进行相同的处理，得到所有重构波前所需的子孔径在x和y方向的偏移量。$$$$$$$