一种用于点源哈特曼波前探测器的背景噪声特征估计方法

摘要

一种用于点源哈特曼波前探测器的背景噪声特征估计方法，在估计某一子孔径的背景噪声时，先将该孔径图像的灰度在x方向或y方向累积，然后将累积所得的向量进行DFT变换，接着根据哈特曼光斑的半高全宽将变换后的向量进行拟合得到噪声特征——均值和方差。本发明相对于现有的背景噪声估计方法，能够更准确地估计背景噪声的统计特征，进而提升点源哈特曼波前探测的稳定性和精度，简单、稳定，易实现。

主权项

一种用于点源哈特曼波前探测器的背景噪声特征估计方法，其特征在于实现步骤如下：(1)从子孔径单元为M×M的哈特曼传感器上获取得到实测的全靶面图像，取其中要估计背景噪声特性的子孔径所对应的图像，即分辨率为N×N的子孔径图像I，I(i,j)表示图像I的第i行和第j列对应的像素点的灰度值；(2)将分辨率为N×N的子孔径图像I像素点的灰度值在X方向即行方向或Y方向即列方向累加，得到一个1×N的向量Ic，其中X方向的累加如公式(1)所示，Y方向的累加如公式(2)所示：$\mathrm{Ic}\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}I(j,i),i=\mathrm{0,1,2},...,N-1---\left(1\right)$或$\mathrm{Ic}\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}I(i,j),i=\mathrm{0,1,2},...,N-1---\left(2\right)$(3)对Ic作DFT，得到一个1×N的向量Fc：$\mathrm{Fc}\left(k\right)=|\underset{i=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{Ic}\left(i\right)·e^{-j\frac{2\pi }{N}·k·i}|,k=\mathrm{0,1,2},...,N-1---\left(3\right)$(4)取Fc的k取值为1到部分，得到一个L×1的向量y，其中表示不小于N/2的最小正整数；(5)根据点源光斑的以像素为单位的半高全宽值2W，得到拟合参数d：$d=-\frac{2{\pi }^2·W^2}{1.3863·N^2}---\left(4\right)$(6)由拟合参数d计算拟合2×L拟合矩阵M：$\left\{\begin{array}{c}M(1,i)=e^{d·i^2}\\ M(2,i)=1-e^{d·i^2}\end{array}\right.,i=\mathrm{0,1,2},...L-1---\left(5\right)$(7)由拟合矩阵M和向量y，计算2×1的拟合向量x：x＝(M'·M)^‑1·M'·y              (6)(8)根据公式(3)得到的Fc以及公式(6)计算得到的x，计算背景噪声的均值u和方差s：$u=\left\{\begin{array}{cc}0,& \mathrm{Fc}\left(1\right)<x\left(1\right)\\ \sqrt{\mathrm{Fc}{\left(1\right)}^2-x{\left(1\right)}^2}/N^2,& \mathrm{Fc}\left(1\right)\ge x\left(1\right)\end{array}\right.---\left(7\right)$$s=\left\{\begin{array}{cc}0,& x\left(2\right)\le 0\\ x\left(2\right)/N,& x\left(2\right)>0\end{array}\right.---\left(8\right).$