基于运动扩展目标的大视场波前畸变探测方法

摘要

一种基于运动扩展目标的大视场波前畸变探测方法，其步骤为：(1)选取或创造高空扩展信标；(2)获取高空扩展信标的四维光场分布：在大气相干时间内，获取高空扩展信标的四维光场分布I(u，v，x，y)；(3)提取多视角波前斜率信息：使用窗口裁减高空扩展信标的光场数据，每个窗口对应一个视角，每组窗口数据解算出两个波前斜率矩阵S_x，S_y；(4)复原大气扰动造成的相位畸变：将上述步骤(3)得到的波前斜率矩阵代入波前复原算法，复原出全视场不同视角上的相位畸变的分布完成波前畸变探测。本发明具有原理简单、适用范围广、不受信标扩展性和亮度的影响并用于制造大范围扩展信标等优点。

主权项

1.一种基于运动扩展目标的大视场波前畸变探测方法，其特征在于，步骤为：（1）选取或创造高空扩展信标；（2）获取高空扩展信标的四维光场分布:在大气相干时间内，获取高空扩展信标的四维光场分布I(u,v,x,y)；其中u,v为子光瞳像的坐标，x,y为子光瞳像内部的坐标；（3）提取多视角波前斜率信息:使用窗口裁减高空扩展信标的光场数据，每个窗口对应一个视角，每组窗口数据解算出两个波前斜率矩阵S_x,S_y；（4）复原大气扰动造成的相位畸变：将上述步骤（3）得到的波前斜率矩阵代入波前复原算法，复原出全视场不同视角上的相位畸变的分布θ为视角，完成波前畸变探测；所述步骤（3）的具体流程如下：（3.1）对步骤（2）中获取的光场分布I(u,v,x,y)进行积分运算，得到观察镜焦面上的信标原始成像L(u,v)，其中L(u,v)=∫∫I(u,v,x,y)dxdy；（3.2）在信标原始成像L(u,v)上选择若干关心部位(u_i,v_i)，或者根据给定的视角计算出关心部位(u_i,v_i)，u_i,v_i为特征点坐标；以(u_i,v_i)为中心，设置窗口u∈(u_i-M,u_i+M),v∈(v_i-N,v_i+N)对光场数据进行裁减，得到四维矩阵其中M,N为整数，其数值根据目标在视场内所占的像素数决定；下标θ_i代表该组数据用于解算视角上的波前；（3.3）通过对四维矩阵进行运算以获取给定的视角上的两组波前斜率矩阵S_x,S_y；（3.4）重复步骤（3.1）～（3.3）的流程，得到所有视角上的波前斜率矩阵S_x,S_y；所述步骤（3.3）的具体流程为：（3.3.1）当目标特征不够明显时，使用广义四棱锥算法，通过计算光瞳像在x方向和y方向的质心来得到斜率信息：$S_x=\frac{\underset{u=u_0-M}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{v=v_0-N}{\overset{N}{\Sigma }}(\mathrm{vd}-v_{0}d-{\delta }_v)I_{\theta }(u,v,x,y)}{\underset{u=u_0-M}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{v=v_0-N}{\overset{N}{\Sigma }}{I}_{u,v}(x,y)}$$S_y=\frac{\underset{u=u_0-M}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{v=v_0-N}{\overset{N}{\Sigma }}(\mathrm{ud}-u_{0}d-{\delta }_u)I_{\theta }(u,v,x,y)}{\underset{u=u_0-M}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{v=v_0-N}{\overset{N}{\Sigma }}{I}_{u,v}(x,y)}$其中，δ_u,δ_v为用来对瞳面成像的微透镜阵列中心和成像器件中心之间的偏移量，d为微透镜阵列中的微透镜间距，u₀,v₀为固定的u,v坐标，I_θ(u,v,x,y)为视角的光场分布，I_u,v(x,y)为微透镜(u,v)对主望远镜瞳面的成像；（3.3.2）当目标特征比较明显时，使用以下算法：首先对窗口数据进行重组，固定坐标(x,y)，得到子光瞳对目标的一幅子成像I_x,y(u,v)；重复这一过程，生成目标在这一视角上的成像阵列；然后，对子成像和参考图象之间作互相关运算，得到经过平移的相关峰，其偏移量就是该视角上的波前斜率。